Scratch编程教学：助力学生计算思维提升

【摘要】自计算思维纳入我国信息技术学科核心素养以来，聚焦学生计算思维培养的研究，就成为中小学信息技术教师研究的热点。计算思维能力与运算能力、读写能力同等重要，它被认为是未来数字公民都应该具备的一种基本素养。本文作者结合Scratch编程课堂教学经验，提出在Scratch趣味编程教学过程中培养学生计算思维的教学策略与教学建议，以期为教师在小学编程教学中提升学生的计算思维提供教学借鉴。【关键词】计算思维;Scratch趣味编程;教学策略计算思维是信息技术教育的重要内容周以真教授2006年在美国权威刊物上发表了ComputationalThinking一文，将计算思维定义为运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学广度的一系列思维活动[1]。此后，计算思维受到了各国教育界的普遍重视。2018年初，教育部正式公布了《普通高中信息技術课程标准（2017年版）》，明确提出信息技术学科的核心素养由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个部分组成，进一步明确了计算思维的培养在信息技术教学中的重要作用[2]。具备计算思维能力的学生，能够根据所要解决的问题进行问题界定、模式识别、抽象建模;通过分析、判断、设计算法、编写程序形成解决问题的方案;主动建构知识并迁移应用。可见在信息技术教学中培养学生计算思维的重要性。Scratch趣味编程教学有利于计算思维的培养2017年7月，《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》中明确指出，要在中小学阶段逐步推广编程教育[3]。目前，图形化编程教学在小学信息技术课堂中如火如荼地开展，一线教师普遍认为编程教学是培养学生计算思维的关键性载体之一。Scratch作为一款可视化编程软件，不仅将计算机编程文化大众化、普适化，也推动了青少年在计算思维领域的核心素养教育的开展。它简单、有趣、易上手，无需学生记忆、编写繁琐的程序代码，只要将不同颜色模块中的控件进行拖拽和拼搭，就能够轻松完成编程，极大地提高了学生学习编程的积极性。小学阶段的学生以具体形象思维为主，抽象逻辑思维在高学段才刚刚起步。因此，在Scratch趣味编程课堂教学中，教师需遵循学生认知特点和学科核心素养发展要求，基于儿童立场，采用寓教于乐的教学方式，设计生活化的情境，创作适合学生发展需求的趣味游戏、互动故事、情景剧动画等数字作品，全方位锻炼学生的自主学习能力、逻辑抽象思维，创新思维和团队协作能力等综合素养，养成良好的计算思维品质与学习习惯。同时，教师要采用幽默诙谐、形象生动、儿童化的语言带领学生走进编程的神秘世界，体会趣味编程的无穷魅力，帮助学生形成必备的思维品格，培养解决问题的关键能力。小学Scratch趣味编程的教学策略1.创设问题情境，激发学生学习兴趣孔子云：不愤不启、不悱不发。可见建构高效的信息课堂，教师要结合学生的生活实际，从学生的认知能力和心理特征出发，有针对性地设计具有挑战性、趣味性的问题情境。这样不仅能激发学生的学习兴趣与探究欲望，又能引导学生围绕关键问题展开积极的思考，建立启发学生深入思考的思维场。让学生在真实的情境中发现问题、探究问题、解决问题，在体验计算机解决问题的过程中，发展学生计算思维核心素养，培养分析问题与解决问题的关键能力[4]，促进学生的全面发展。例如，在一节市级公开课——“数据与编码”中，教师在导入环节抛出问题：“如果有一天地球无法再继续生存，你被派到外太空寻找拯救人类的方法，但是飞船受损，怎么将数据传回地球？”学生开动脑筋，回答了几种方法，但是学生的方法无法在五维空间中传递数据，教师继而播放《星际穿越》影片片段，在片段中，宇航员库珀通过引力来改变女儿房间中手表秒针运动的长短，将数据以摩斯密码的编码形式传递给了女儿。教师创设了一个学生有着浓厚兴趣的问题情境，营造启思的思维场，激发学生积极思考，以影片中的“数据”“编码”流畅地引出本课的课题。通过关键问题，把学生带入用技术解决问题的思维场中，从而引导学生积极主动地投入后续的探究学习中。2.巧用流程图设计，激发学生思维活力在编程教学中，流程图具有直观、清晰、易懂等优点，是教师用来培养学生计算思维的一种有效工具。它起到了在自然语言和程序语言之间的桥梁作用，能科学有效地辅助抽象建模，帮助学生构建思维框架，培养学生系统分析、问题解决、抽象思维等能力。在教学中，教师要循序渐进地渗透计算思维观念，配合流程图使用，唤醒学生深入思考的动力源，促进学科核心素养的发展。在“天问一号逐梦九天——Scratch主题游戏设计”一课中，师生共同分析完天问一号环绕火星轨道运行图后，教师出示不完整的流程图（图1），布置活动任务：当按下空格键，火箭发射;如果火箭到达火星距离<70千米，切换成天问一号造型并成功环绕火星;如果火箭飞出边缘则失败。学生在明确要解决的问题后，通过小组合作交流，共同探究完成流程图中缺少的部分，并打开天问一号游戏半成品，运用合理的编程模块尝试解决问题。小学五年级的学生抽象思维较弱，巧用流程图的设计，能清晰地展示各个环节间的逻辑关系，帮助学生抽象建模，搭建程序从而有效解决问题。在这一系列的实践活动中唤醒学生的思维活力，构建高效的小学信息技术课堂。3.采用多元化评价，促进思维生根开花Scratch创作的重要思想就是“分享”。教师要关注真实情境下的问题解决能力，采用多元化评价方式，引导学生进行有效地交流和评价。在此过程中一些新的想法与创意会迸发出来，不仅强化学生知识技能的运用与观察能力，还促使学生的计算思维生根开花，从而达到评价目标的落实，提高学生学科核心素养。在“抗击新冠病毒”一课中，在Scratch作品展示交流环节，教师应该充分尊重学生、激励学生，根据学生在创作过程中的行为表现、成品的效果、美观程度等维度进行多元评价与分析，采用自评、互评和他评等方式，促使学生在评价过程中发现别人作品的优点，启发自己的思维，通过增加计分变量、添加抗疫红蓝药水、金币等道具来改进优化自己的作品，对程序的结构性和系统性进一步拓展与完善。不仅激发学生对Scratch的创作热情，深化自身的知识体系，也使得学生的创新思维、发散思维等思维能力不断提升。4.注重拓展迁移，助力思维品质提升助力小学生计算思维发展，让他们逐渐形成学科核心素养，教师还需要做好知识的活化、知识的内化和知识的外化，通过设置拓展性任务，使学生能够进行更深入地探索，拓展课堂的深度。在不断的思维碰撞与认知冲突中，提升学生问题解决能力和知识迁移能力，促进学生思维品质的提升。例如，在苏科版五年级上“青蛙过河”教学中，教师设置“小青蛙跳得准”“小青蛙跳得又快又稳”和“小青蛙翻跟头”三个小任务串联每个教学环节。任务由浅入深，环环相扣，让学生掌握利用坐标和位置精准地解决青蛙过河的方法。教师以问题导学的形式激发学生的求知欲，引领学生不断思考与实践，循序渐进地提升学生思维能力。在此基础上设置拓展任务“小青蛙跳得高”，让学生继续头脑风暴，通过在两片荷叶间的正上方增加C点，如图2所示，从A点→C点→B点实现小青蛙跳得高的效果，让学生灵活运用计算思维解决问题，实现知识、技能和计算思维的拓展与迁移，促进学生问題解决能力等高阶思维的培养，让学习真正发生，同时践行立德树人的宗旨，进一步培养学生保护动物的意识，实现有意义的学习。结束语Scratch趣味编程是培养学生计算思维的一种有效载体。本文通过在编程教学过程中创设问题