例談Scratch游戲教學(xué)對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)

袁杰

［摘 要］游戲教學(xué)法是兒童編程教學(xué)中最常用的教學(xué)方法，契合兒童的心理特征。計算思維是信息科技學(xué)科要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一，也是學(xué)生在信息社會中學(xué)習(xí)、生活必備的基本能力之一。蘇教版信息技術(shù)教材中介紹的Scratch軟件是一款非常適合兒童學(xué)習(xí)的圖形化編程軟件。教師在課堂教學(xué)中可以結(jié)合游戲化教學(xué)理論，通過“玩—析—創(chuàng)—展—拓”五個步驟，讓學(xué)生經(jīng)歷問題界定、抽象、建模、優(yōu)化、遷移的思維過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

［關(guān)鍵詞］小學(xué)信息科技;游戲教學(xué);Scratch軟件;計算思維

［中圖分類號］ G43［文獻標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2024）09-0093-03

游戲教學(xué)法是指把教學(xué)和游戲有機融合起來，使學(xué)生在興趣的驅(qū)動下，輕松愉悅地學(xué)會某種本領(lǐng)的一種教學(xué)方法。在小學(xué)信息科技課堂中，作為圖形化編程的常用教學(xué)法，游戲教學(xué)法有著天然的優(yōu)勢。但在游戲教學(xué)過程中，教師要注意不能讓學(xué)生只停留在游戲有趣、好玩的表層，而要注重對學(xué)生更深層次能力的培養(yǎng)。計算思維是信息科技課程重點關(guān)注與培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：“計算思維是指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動?！本科浔举|(zhì)，計算思維與解決問題密切相關(guān)。

綜合國內(nèi)外相關(guān)理論，筆者發(fā)現(xiàn)游戲教學(xué)法與計算思維相融相通，具有一定的對應(yīng)關(guān)系（見圖1）。

本文以蘇教版信息技術(shù)教材五年級上冊第7課《穿越迷宮》為例，談一談如何在Scratch游戲教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

一、試玩游戲，創(chuàng)設(shè)問題情境

傳統(tǒng)的編程教學(xué)往往以掌握編程語言的語法結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，以變量、表達式、程序結(jié)構(gòu)等為重點。這樣的教學(xué)比較枯燥，且短期內(nèi)無法產(chǎn)生有效的作品，學(xué)生也難以保持強烈的學(xué)習(xí)興趣。游戲的情境性、直觀性、活動性與小學(xué)生的思維特點比較吻合，能減輕學(xué)生符號學(xué)習(xí)的壓力，使學(xué)生通過游戲叩開符號學(xué)習(xí)的大門。

電腦游戲是真實生活的虛擬再現(xiàn)，對學(xué)生有著很大的吸引力。通過一個有價值的游戲創(chuàng)設(shè)問題情境，能使學(xué)生在輕松愉悅的游戲過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并由此激活計算思維。走迷宮，是現(xiàn)實生活中學(xué)生喜聞樂見的一種游戲，具有一定的挑戰(zhàn)性和拓展性，但在現(xiàn)實生活中建立一個可供學(xué)生游玩的迷宮并不容易。用Scratch軟件編寫一個電腦版的迷宮游戲，既符合學(xué)生的心理需求，又具有一定的可行性。

“你們走過迷宮嗎？想在課堂上和老師、同學(xué)一起走一走嗎？”從學(xué)生異口同聲的回答中可以看出，大部分學(xué)生都有過走迷宮的經(jīng)歷，而且也非常期待在課堂上和老師、同學(xué)一起走迷宮。教師創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境，不僅能自然地導(dǎo)入課堂，而且能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教材中的迷宮游戲比較簡單，教師可以先讓學(xué)生嘗試著玩一玩，讓他們激動的心情有所平復(fù)，逐漸進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。再相機提出問題：“一個迷宮游戲通常需要哪些元素？不同的元素可以設(shè)定怎樣的游戲規(guī)則？如何利用Scratch軟件編寫這樣的游戲呢？”這樣引導(dǎo)，能促使學(xué)生帶著問題玩游戲，在問題情境中產(chǎn)生進一步探究的興趣，從而順利進入自主探究環(huán)節(jié)。

二、解析游戲，引導(dǎo)問題建模

在自主探究活動中，教師要適時引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識分析問題?！洞┰矫詫m》一課處于學(xué)生學(xué)習(xí)Scratch軟件的中期階段。學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了Scratch軟件中“舞臺”“角色”“造型”等概念，也對“重復(fù)執(zhí)行”的程序結(jié)構(gòu)有了初步的認(rèn)知。在玩的過程中，學(xué)生很容易就發(fā)現(xiàn)，一個簡單的迷宮游戲必須具備兩個元素——迷宮地圖和游戲主角。那么，這兩個元素可以設(shè)定怎樣的游戲規(guī)則呢？在游戲教學(xué)中，一個重要任務(wù)就是建構(gòu)與自由比肩而立的規(guī)則世界。規(guī)則應(yīng)該由教師和學(xué)生共同制訂、自愿遵守，并在游戲過程中不斷調(diào)整和完善。

建立游戲規(guī)則的過程就是分析問題的過程。通過小組合作，學(xué)生共同商討出上述兩個元素的游戲規(guī)則。一是迷宮地圖：有一個起點和終點，二者之間設(shè)有多條道路，能通向終點的稱為活路，不能通向終點的稱為死路，整個地圖中至少設(shè)計一條活路；二是游戲主角：從起點出發(fā)，可以朝上下左右四個方向行走，不能穿越死路，最終到達地圖終點就算游戲成功。

那么，上述游戲元素及規(guī)則在Scratch作品設(shè)計中如何對應(yīng)呈現(xiàn)呢？教師可以利用學(xué)習(xí)單，先呈現(xiàn)半成品的關(guān)系對應(yīng)圖（見圖2），再讓學(xué)生自主完善關(guān)系圖，以幫助學(xué)生理清思路，并初步感知抽象建模的過程。

抽象是確定對象或系統(tǒng)中的哪個元素是必要特征的過程，需要隱去問題的細節(jié)，找到問題的本質(zhì)屬性，這對五年級學(xué)生來說比較困難。因此，教師通過建立一個簡單的可視化思維模型，為學(xué)生搭建了一個夠得著的“梯子”。有了這個模型，學(xué)生對游戲的結(jié)構(gòu)就有了一個整體的認(rèn)識，對后續(xù)創(chuàng)作游戲及對游戲進行拓展升級都會有很大的幫助。

三、創(chuàng)編游戲，嘗試解決方案

對游戲構(gòu)造有了充分了解后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生小組合作創(chuàng)編游戲，即對上一環(huán)節(jié)建立的模型進行解模。解模就是把模型中每一步的設(shè)想用具體的技術(shù)方法加以實現(xiàn)。在本課中，解模就是在Scratch軟件中選用合適的積木塊和算法來創(chuàng)編迷宮游戲。在這個過程中要解決兩個問題。

其一，如何在Scratch軟件中設(shè)計迷宮地形的多種效果？學(xué)生通過嘗試發(fā)現(xiàn)，在舞臺背景中利用“繪制角色”功能添加多個造型，可以實現(xiàn)迷宮地形的多樣化。這是之前學(xué)過的知識，學(xué)生都能輕松完成。其二，如何控制小貓角色自由行走，并符合之前設(shè)定的游戲規(guī)則？這是本課教學(xué)的重難點，涉及“鼠標(biāo)跟隨”“偵測”“如果那么”“重復(fù)執(zhí)行”等知識點。

對初次接觸條件結(jié)構(gòu)的學(xué)生來說，理解程序流程有一定的難度。教師可以結(jié)合生活中的一些場景，如“上學(xué)要不要帶雨具？”“如何正確通過有交通指示燈的路口？”等，先讓學(xué)生用自然語言描述如何在不同條件下做不同的動作，再抽象為“如果……那么……”的句式，最后讓學(xué)生帶著思維慣性回到迷宮游戲中，從而加深學(xué)生對現(xiàn)有問題的理解。這樣，引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)單完成半成品的關(guān)系對應(yīng)圖，使學(xué)生初步形成了解決問題的思路。

思路形成后，教師可組織學(xué)生小組討論，嘗試?yán)貌煌目丶韺崿F(xiàn)程序的功能。在課堂中，筆者欣喜地發(fā)現(xiàn)，雖然這部分知識點是新授內(nèi)容，但所有小組都順利地完成了任務(wù)。學(xué)生都找到了“如果那么”控件，有的小組還運用了“如果那么否則”的結(jié)構(gòu)。筆者認(rèn)為，正是由于對游戲的強烈興趣和對自己創(chuàng)編的游戲的熱切期待，學(xué)生對問題的探索才會如此自覺、高效、執(zhí)著。資深游戲設(shè)計師科斯特曾說，游戲的樂趣源于掌握，源于理解，正是解惑的行為讓游戲變得有趣。這正是游戲教學(xué)法在突破教學(xué)難點時給學(xué)生帶來的積極的心理作用。

四、挑戰(zhàn)游戲，展評優(yōu)化方案

著名學(xué)前教育家福祿貝爾認(rèn)為，游戲是童年生活中最快樂的活動，是表現(xiàn)和發(fā)展兒童的自動性和創(chuàng)造性的最好的活動形式。游戲，讓學(xué)生在課堂中始終擁有充足的學(xué)習(xí)動力，并由此獲得無窮的想象空間。教師發(fā)現(xiàn)，學(xué)生創(chuàng)編的游戲精彩紛呈，如每個小組制作的迷宮地形都不一樣，有的是海底隧道，有的是森林密道……小貓角色行走的控制方法也不同，有的用鼠標(biāo)控制，有的用按鍵控制……

擁有自己的原創(chuàng)作品后，學(xué)生就會產(chǎn)生向他人推介的心理沖動。在這個環(huán)節(jié)中，教師先讓各小組選出一名代表，向全班展示并介紹本組作品，包括創(chuàng)作思路、遇到的問題及解決方案、作品特色等；再邀請其他小組進行游戲試玩；然后聽聽第三方（教師等）對作品的評價，發(fā)現(xiàn)作品的優(yōu)缺點；最后，小組成員匯總意見，提煉出優(yōu)化思路，并對程序進行調(diào)試，完成作品的迭代更新。在信息科技學(xué)科中，迭代是為了逼近目標(biāo)或結(jié)果而不斷重復(fù)的過程，每一次重復(fù)稱為一次迭代，而每一次迭代得到的結(jié)果會作為下一次迭代的初始值。在一次次迭代中，學(xué)生也從中感受到成功的不易和堅持的意義，其計算思維也在潛移默化中獲得生長。

兒童總是無法滿足現(xiàn)有的玩具。通過班級展示交流和小組之間的游戲試玩，學(xué)生很快就會覺得現(xiàn)在的游戲太簡單了。如何讓自己的游戲更好玩、更具挑戰(zhàn)性，自然成了學(xué)生下一步追求的目標(biāo)。

五、拓展游戲，遷移應(yīng)用方案

對學(xué)生計算思維培養(yǎng)的有效性以及計算思維能力等級的評估，其中一項重要指標(biāo)就是能否運用已建立的模型或已形成的解決方案解決與之相關(guān)的其他問題，這是計算思維的另一個重要能力——遷移。計算思維的遷移應(yīng)用指人們在運用計算思維解決某個問題后，系統(tǒng)化地總結(jié)問題解決的全過程，提煉出分析問題、解決問題的方法，從而在遇到類似問題時能夠遷移應(yīng)用、舉一反三、一通百通。要順利實現(xiàn)這一點，筆者認(rèn)為至少要達到兩個要求：一是對原有解決方案的理解十分透徹；二是讓原有解決方案的建構(gòu)更加合理、完善。

通過前面幾個活動的鋪墊，學(xué)生優(yōu)化自己創(chuàng)編的游戲的意愿更強烈了。此時，教師引導(dǎo)學(xué)生完善游戲模型就是契合其心理需求的自然之舉，能使學(xué)生對原本復(fù)雜乏味的模型建構(gòu)充滿信心和動力。

課堂中，學(xué)生提出了很多優(yōu)化方案，如有的提出可以在迷宮中設(shè)置地形障礙，如刀山火海、深淵陷阱等；有的提出可以設(shè)置動態(tài)障礙，如吃人的猛獸、巡邏的妖怪等；有的提出可以增加分?jǐn)?shù)變量，在迷宮中碰到寶貝加分，碰到障礙減分，再根據(jù)得分情況判斷通關(guān)與否；還有的提出可以給游戲增加幾個關(guān)卡，積累到一定分?jǐn)?shù)才算過關(guān)等。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生對游戲模型進行逐步完善，最終形成了迷宮探險類游戲模型（見圖3）。

由于優(yōu)化方案是在有了一定理解之后師生共同探討、逐步建構(gòu)而成的，學(xué)生能夠比較輕松地將從《穿越迷宮》一課中學(xué)到的思維方法遷移應(yīng)用到其他迷宮類游戲的創(chuàng)編中，在后續(xù)學(xué)習(xí)中創(chuàng)編出更多有趣的游戲，如迷宮尋寶、隧道探秘、森林大冒險等。

綜上所述，以問題解決為導(dǎo)向，通過“玩—析—創(chuàng)—展—拓”五個步驟，能切實有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。本文對游戲價值的利用尚處于游戲動機、游戲思維的表層，如何發(fā)掘游戲更深層次的價值，并將其與信息科技教學(xué)相融合，讓計算思維等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)獲得潤物無聲、水到渠成的效果，還有待更多深入的研究。

［ 參 考 文 獻 ］

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[3] 李繼東.讓兒童在“游戲”中學(xué)習(xí)：小學(xué)游戲教學(xué)的思考與實踐[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2017，33（11）：22-26.

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[5] 熊璋，武迪.信息素養(yǎng)·計算思維[M].北京：人民教育出版社，2022.

（責(zé)編 蔡宇璇）