陳衛(wèi)軍

程序設(shè)計(jì)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要手段，本文從培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的角度提出了Scratch游戲化教學(xué)模式，包括制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建程序、測(cè)試和調(diào)試、推廣六個(gè)步驟，并結(jié)合教學(xué)案例闡述了該教學(xué)模式的操作過程。

Scratch游戲化教學(xué)

游戲化教學(xué)是以教學(xué)為目的，教師通過科學(xué)設(shè)計(jì)或選擇游戲，并將它與教學(xué)過程整合，使學(xué)生在活潑愉快、興趣盎然的情緒中開展游戲?qū)W習(xí)的一種教學(xué)活動(dòng)類型 [1]。

Scratch具有圖形化的編程界面、拖曳積木式的編程方式、友好卡通的運(yùn)行效果等特點(diǎn)，生來就是一款開展游戲化教學(xué)的利器。

考慮到Scratch的特點(diǎn)和美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室在研究Scratch學(xué)習(xí)上已有的經(jīng)驗(yàn)，我們將Scratch游戲化教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)放在計(jì)算思維上。

計(jì)算思維

2011年，ISTE聯(lián)合CSTA提出了計(jì)算思維的操作性定義，即計(jì)算思維是一個(gè)問題解決的過程，該過程包括制定問題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、選擇最優(yōu)方案、推廣六大要素[2]。

2012年，美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一個(gè)計(jì)算思維三維框架，包括計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念。這個(gè)理論框架比較通俗易懂，與我們所熟知的信息技術(shù)課程三維目標(biāo)能夠近似呼應(yīng)，即計(jì)算概念對(duì)應(yīng)于知識(shí)與技能，計(jì)算實(shí)踐對(duì)應(yīng)于過程與方法，計(jì)算觀念對(duì)應(yīng)于情感態(tài)度與價(jià)值觀[3]。

基于計(jì)算思維的Scratch游戲化教學(xué)模型

根據(jù)Scratch游戲化教學(xué)的特點(diǎn)，我們構(gòu)建了如圖1所示的教學(xué)模型。在Scratch游戲化教學(xué)模式中，將課堂教學(xué)分為六個(gè)步驟：制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建程序、測(cè)試和調(diào)試、推廣。其中“制定問題”和“角色分析”對(duì)應(yīng)于計(jì)算思維三維框架的第一個(gè)維度計(jì)算概念；“畫流程圖”對(duì)應(yīng)于計(jì)算實(shí)踐的實(shí)踐策略“抽象和模塊化”； “搭建程序”對(duì)應(yīng)于計(jì)算實(shí)踐的實(shí)踐策略“遞增和重復(fù)”；“測(cè)試和調(diào)試”對(duì)應(yīng)于計(jì)算實(shí)踐的實(shí)踐策略“測(cè)試和調(diào)試”；“推廣”對(duì)應(yīng)于計(jì)算實(shí)踐的實(shí)踐策略“再利用再創(chuàng)作”。該教學(xué)模式涵蓋了計(jì)算思維的六大要素，并將計(jì)算思維的三維框架融入其中，以期能通過Scratch游戲化教學(xué)達(dá)到對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

基于計(jì)算思維的 Scratch游戲化教學(xué)案例

下面通過對(duì)典型Scratch游戲化教學(xué)案例“猴子接香蕉”的分析，闡述基于計(jì)算思維的Scratch游戲化教學(xué)模式的操作過程。

游戲描述：香蕉從舞臺(tái)的頂部隨機(jī)落下，猴子在地面東奔西跑想要接住不斷往下掉落的香蕉。

1.第一步：制定問題

猴子接香蕉游戲包含以下幾個(gè)問題：①香蕉如何從舞臺(tái)頂部隨機(jī)落下；②猴子如何在地面不斷地東奔西跑；③香蕉被猴子接到之后會(huì)怎么樣。

2.第二步：角色分析

Scratch游戲設(shè)計(jì)的過程是基于角色的。游戲有幾個(gè)角色，每個(gè)角色有哪些動(dòng)作都需要學(xué)生全面去分析。這個(gè)過程鍛煉了學(xué)生的抽象能力、分解能力。同時(shí)，角色分析過程中的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于典型的數(shù)據(jù)抽象。

3.第三步：畫流程圖

經(jīng)過角色分析之后，學(xué)生對(duì)于主要角色的動(dòng)作已經(jīng)有了基本的了解，并且已經(jīng)在角色分析中進(jìn)行了數(shù)據(jù)流的分析。猴子接香蕉游戲中，香蕉的流程圖（基本部分）如圖2所示。

4.第四步：搭建程序

Scratch積木式的搭建程序的方式簡(jiǎn)單方便，在第三步中的流程圖實(shí)際上已經(jīng)具有Scratch程序的雛形了。在設(shè)計(jì)好流程圖之后，便可以按照流程圖來選擇對(duì)應(yīng)的積木模塊進(jìn)行搭建了，與流程圖對(duì)應(yīng)的積木搭建圖如圖3所示。

5.第五步：測(cè)試和調(diào)試

（1）避免香蕉同時(shí)落下

測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)所有香蕉（復(fù)制或克?。┒际峭瑫r(shí)落下的，所以在香蕉的顯示之前，加上一個(gè)隨機(jī)等待0～2秒，如圖4所示。

（2）靈敏性反應(yīng)

測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)鍵盤控制猴子的移動(dòng)不夠靈敏，改為用鼠標(biāo)來控制，如圖5所示。

6.第六步：推廣

（1）上傳到Scratch社區(qū)

目前，Scratch官方社區(qū)和國內(nèi)的一些Scratch社區(qū)網(wǎng)站，都提供了作品的在線上傳、在線編輯等功能。在網(wǎng)站上，學(xué)生可以和來自全世界各地的學(xué)習(xí)者分享Scratch游戲作品。

（2）再創(chuàng)作

Scratch社區(qū)網(wǎng)站提供了“再創(chuàng)作”的便利，學(xué)生可以在別人已經(jīng)設(shè)計(jì)好的程序基礎(chǔ)上，加入自己的想法并改進(jìn)。這實(shí)際上屬于比較高階的思維。因?yàn)橐x懂別人創(chuàng)作的作品，并在理解邏輯結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行修改和改進(jìn)，這也是鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的一個(gè)非常好的平臺(tái)。

反思

1.關(guān)于“制定問題”

在教學(xué)案例里，我們展示的問題實(shí)際上已經(jīng)有了一個(gè)清晰的描述。但在實(shí)際教學(xué)中，制定問題環(huán)節(jié)應(yīng)該是由學(xué)生通過小組交流和討論，將自己有關(guān)游戲的構(gòu)想由零碎的片段變成一個(gè)個(gè)具體的問題描述。這個(gè)過程中，學(xué)生經(jīng)歷了建模、抽象、分析等計(jì)算思維的訓(xùn)練。

2.關(guān)于“畫流程圖”與“搭建程序”

在Scratch游戲化教學(xué)模式中，畫流程圖和搭建程序雖然是兩個(gè)不同的步驟，但實(shí)際上很多時(shí)候，畫流程圖實(shí)際上也就是在搭建程序。這是因?yàn)镾cratch本身就是采用模塊化的積木式搭建方式。如果學(xué)生覺得畫流程圖太難，可以考慮以教師引導(dǎo)學(xué)生畫流程圖開始。流程圖的繪制過程經(jīng)歷了計(jì)算思維中的分解、抽象、概括、模塊化等過程。

3.關(guān)于“推廣”

按照計(jì)算思維的要求，“推廣”這個(gè)步驟應(yīng)該是學(xué)生在能夠解決問題之后，將這種解決問題的思路和方法推而廣之，成為解決某一類問題的普遍的方法，并內(nèi)化為學(xué)生的計(jì)算觀念。在我們給出的基于計(jì)算思維的Scratch游戲化教學(xué)模式中，我們?cè)凇巴茝V”這個(gè)步驟，將焦點(diǎn)放在“再利用和再創(chuàng)作”上。主要是考慮到對(duì)于中小學(xué)生，這種遷移的能力不是太好去衡量，希望通過“再利用和再創(chuàng)作”，讓學(xué)生在這個(gè)過程中，去內(nèi)化和遷移計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)

[1]唐文中，郭道明，李定仁.小學(xué)游戲教學(xué)論[M].南昌：江西教育出版社，1995：1-12.

[2]王旭卿.從計(jì)算思維到計(jì)算參與：美國中小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的社會(huì)化轉(zhuǎn)向與啟示[J].中國電化教育，2014，（3）97-99.

[3]王旭卿.面向三維目標(biāo)的國外中小學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)與評(píng)價(jià)研究[J].電化教育研究，2014，（7）48-51.