基于Scratch编程的小学生计算思维培养探究

1、    基于scratch编程的小学生计算思维培养探究    王秋娜发展学生的计算思维是 21 世纪的一项重要挑战，是数字化社会中解决问题的一种思维方式。培养学生的计算思维，应当成为信息技术教学的重要价值取向。在信息技术教学中，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、结构设计、行为推测的一系列思维活动。计算思维包括算法思维、评估、分解、抽象、概括五个方面的要素。在小学信息技术教学中，scratch是培养学生计算思维的典型工具。在教学过程中，教师要引导学生学会分析数据，设计程序和算法，从而帮助学生解决实际问题。scratch具有“低门槛、高界限、阔

2、空间”的特质，是学生进行程序设计的有效载体。一、在任务驱动中触发学生的计算思维学生是scratch学习的主体。为了催生学生在scratch学习中的计算思维，教师要明确自身的角色，赋予学生自主学习的空间，从而调动学生scratch学习的积极性并发掘其创造性。作为教师，可以采用问题驱动的方式，引导学生深度思考、探究。一般而言，学生自主学习的空间越大，就越能激发自身潜能的发挥。任务驱动，允许学生犯错误，鼓励学生自己调节错误。在scratch教学中实施任务驱动，首先要进行任务统筹，其次要进行任务分解。比如教授“画正多边形”（苏科版五年级）这部分内容时，主要是要让学生认识scratch的“画笔”模块并运

3、用相关功能画正多边形。其主要内容有三个层面：一是认识scratch“画笔”模块中的常见功能，二是学习画正多边形，三是拓展应用。在具体的教学过程中，教师可以先让学生尝试画正三角形，也可以先让学生尝试画正方形，然后再画其他的正多边形，这是图形的分解。在此基础上，笔者设计出两个主要任务：一是画出直线，二是画出正四边形。在进行第一个任务时，由于操作相对简单，步骤较少，大多数学生基本上能够完成得比较顺利。而在进行第二个任务时，则出现了一些问题，因为这个任务牵涉到学习scratch所需要的计算思维。基于此，笔者引导学生联系已经学过的平角知识和左右转的方位知识，尝试自主调试，并教会学生运用“重复”控件来优化

4、画正方形的各个程序步骤。通过这样的任务驱动，能让学生感受到环状的循环结构，为学生今后学习编程奠定坚实的基础。任务驱动不仅是学生学习信息技术的动力引擎，能够有效提高学习效率，也是信息技术学习的重要组成部分。在任务驱动中，任务代替了教师的要求，让教师“退到幕后”，让学生真正“走到台前”。这样的教学，充分发挥了学生的主体性，调动了学生的学习积极性，发掘了学生的学习创造性。二、在自主探究中发展学生的计算思维计算思维与读写算一样，是学生信息技术学习必备的技能和素养。具体而言，计算思维包括思维与归纳、程序与算法、测试和调试、分解与建模、抽象与自动化等方面。在scratch教学中，教师不能枯燥地讲解算法、程

5、序等知识点，而应将一个个知识点渗透在实例中，通过引导学生探究、实践来学习编程，体验一个完整的程序开发过程。通过丰富的探究、摸索过程，学生的计算思维能力能够得到有效提升。比如教授“穿越迷宫”（苏科版五年级）一课时，笔者首先引导学生在教室中玩“穿越迷宫”的游戏，由此提炼出“穿越迷宫”的重要思维因子：迷宫、障碍物、穿越。在教学中，如何引导学生进行“角色控制”和“障碍判断”是本节课的重点。学生在探究过程中会根据自身玩游戏的经验积极地猜想，比如有的学生认为可以用鼠标控制角色，也有学生认为可以用键盘控制角色。在这个过程中，教师要适度介入，引导和启发学生，比如笔者在教学中这样启发学生：你觉得用鼠标或键盘控制

6、角色，哪一个更方便呢？通过交流与讨论，学生对角色控制的认识就会更深入。在“障碍判断”教学中，要启发学生使用“条件判断”（如果就），比如“如果碰到迷宫边缘白色就返回原点”“如果碰到鼠标就前行”“如果碰到终点黑色就显示过关”。在设置条件判断的过程中，学生能感悟到三个“如果”之间的逻辑关系是一种并列关系。在“角色控制”中，学生需要用到“面向指令”;在“障碍判断”中，学生需要运用到“侦测指令”。为了深化学生探究，笔者还设置了拓展性任务，比如“将角色小猫咪换成自己喜欢的卡通人物”“尝试改变移动的步数，感受哪种速度比较好”“为迷宫添加一些具有特色的声音”等。通过完成一系列探索性任务，学生的“穿越迷宫”游戏

7、能够更富个性与特色。算法是解决系列问题的指令，是有穷规则的集合。在scratch教学中，常见的算法有“顺序”“循环”和“分支”三种。教学中，教师要引导学生进行比较，重点引导学生从编程语法、规则等转移到培育学生计算思维能力上来，并在其中不断渗透计算思维的理念。比如在上述“穿越迷宫”教学中，教师可以引导学生加入计时器规则限定游戏时间、设置不同关卡、在迷宫中增添加分或减分角色，从而提高游戏难度，还可以设计出成绩、奖励等。在这个过程中，学生能有效地理解数据、运算符等计算概念，丰富的算法能进一步激发学生计算思维，提升学生对程序运行过程中的逻辑关系的认识和理解。三、在小组合作中提升学生的计算思维在scra

8、tch教学中，教师不仅要引导学生自主思考、自主探究，更要引导学生进行小组合作。通过小组合作，学生的计算思维相互碰撞、相互启发，从而使scratch学习不断走向完善。通过小组合作，学生能有效地训练计算思维。在scratch课堂上，学生的创作往往是以小组的形式进行的，创作的环境允许学生自由走动、相互讨论，每一位学生都乐于倾听，同时也乐于帮助别人。比如“火柴人跳舞”（苏科版五年级）这一课的重点是让学生理解造型的概念，掌握造型切换的方法和学习角色、背景颜色变化的方法。教学中，笔者设置了两个任务：一是让每一位学生都完成六到七个火柴人的造型，要求学生注意动作的连贯性、合理性;二是让学生用“下一个造型”控件

9、和“切换到造型”控件，引导学生不停地变换造型，从而让火柴人能做出各种动作。在此基础上，引导学生相互交流、合作，比如对不合理的动作造型提出修改意见，调整造型的顺序，将“下一个造型”控件嵌入“重复执行”控件中，添加“等待一秒”控件，“使用将颜色特效的值增加”控件等，从而对造型进行“二次编辑”，让学生的作品更炫酷。在这个过程中，重点是要让学生理解“下一个造型”控件和“切换到造型”控件的不同。为了配合角色动画，学生经过讨论提出了各种各样的建议，比如变换角色的颜色、变换舞台的造型等。通过小组研讨、合作，学生对造型切换的理解、操作走向更加深入的层面。当学生感受、体验到用指令可以控制图像的切换，形成动画效果后，对所看到的动画片、电影、电视剧等动态效果就会形成一种感悟，认识到二者原理的一致性。培养学生的计算思维还可以引导学生建构思维导图。思维导图的最大特点是直观、清晰，能够让学生的计算思维有形、有序。借助思维导图，能有效地帮助学生理清自身的计算思维脉络。从某种意义上说，程序流程图是计算思维的骨架，而思维导图则是程序编写的皮肤。在scratch教学中，教师要将计算的概念与实践的要求渗透于多种活动中，让学生