梁春艷

摘要：《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》非常注重學(xué)科核心素養(yǎng)中計算思維能力的培養(yǎng)，但現(xiàn)階段高中信息技術(shù)程序設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容過多強調(diào)程序設(shè)計的語法規(guī)則和實例應(yīng)用，在計算思維能力的培養(yǎng)方面有所欠缺。筆者嘗試在實踐教學(xué)中使用Scratch進(jìn)行編程教學(xué)，探究高中生計算思維能力的培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵詞：Scratch;高中生;計算思維能力;信息技術(shù)

一、引言

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》把信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任列為普通高中信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)。計算思維作為四大核心素養(yǎng)之一，是近些年國內(nèi)高校及基礎(chǔ)教育領(lǐng)域研究熱點之一。具備計算思維的學(xué)生，在信息活動中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù);通過判斷、分析和綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案;總結(jié)利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。

二、基于Scratch的高中生計算思維能力培養(yǎng)

無論是必修模塊還是選修模塊的編程教學(xué)，都必須把培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力作為核心的教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生使用算法描述解決問題的方法和步驟，并選擇合適的程序語言進(jìn)行程序設(shè)計，解決問題。

（一）Scratch教學(xué)與計算思維

Scratch教學(xué)以案例為主的教學(xué)有利于計算思維的培養(yǎng)，筆者分析了在Scratch教學(xué)中從不同方面滲透計算思維。

1.Scratch軟件中的程序模塊中滲透了計算思維

程序設(shè)計模塊中的選擇指令、循環(huán)指令、條件指令、運算符、數(shù)據(jù)等不同類型的指令能夠從不同角度體現(xiàn)計算思維。程序設(shè)計者在設(shè)計作品的過程中通過拖動不同指令來實現(xiàn)效果，在使用不同指令的同時也訓(xùn)練了學(xué)生的計算思維。

2.程序設(shè)計者在編寫程序的過程中涉及計算思維

設(shè)計作品不是一次性就可以完成的，而是在制定計劃、實施和調(diào)整計劃的過程中完成的，因此設(shè)計作品的過程也是提高學(xué)生問題解決能力的過程。在編寫程序的過程中通過不斷測試與調(diào)試來培養(yǎng)設(shè)計者的糾錯和調(diào)試的能力。設(shè)計者通過對比不同指令的功能，對其進(jìn)行評估，選擇最佳指令解決程序問題。將計算思維滲透在案例中，通過對案例的分析達(dá)到思維的一種鍛煉：通過對角色中腳本的編輯，體會到編程思維，從而上升到計算思維的一種鍛煉;通過對已完成案例進(jìn)行調(diào)試糾錯的過程也是算法思維訓(xùn)練的過程。

3.構(gòu)思Scratch作品需要計算思維

構(gòu)思案例需要設(shè)計者具有系統(tǒng)規(guī)劃和抽象建模的能力。對于整個作品的構(gòu)思要求設(shè)計者具備算法思維、分解等多方面的計算思維。設(shè)計者從構(gòu)思作品再到親自動手制作作品的這一過程有利于計算思維的培養(yǎng)。

（二）基于計算思維培養(yǎng)的Scratch教學(xué)模式

Scratch這一編程工具需要通過“在設(shè)計中學(xué)習(xí)”的方式來掌握。教師要結(jié)合學(xué)生的具體情況，綜合使用案例教學(xué)法、常規(guī)講解法、任務(wù)驅(qū)動法等方法進(jìn)行教學(xué)。

首先，要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫?，引出主題，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)或任務(wù);其次，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，通過分析案例，讓學(xué)生理解并掌握案例中的算法。當(dāng)學(xué)生明白算法之后，教師提出與案例相似的任務(wù)，也可以就案例讓學(xué)生進(jìn)行流程圖設(shè)計，使學(xué)生能夠梳理通順作品的功能、指令、情景等。

（三）基于計算思維培養(yǎng)的Scratch教學(xué)案例

下面以“分支（判斷）結(jié)構(gòu)ifelse”一課為例說明Scratch教學(xué)模式，具體環(huán)節(jié)如下。

1.創(chuàng)設(shè)情境，明了主題

創(chuàng)設(shè)情境的目的是讓學(xué)生知道本節(jié)課的主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于“分支（判斷）結(jié)構(gòu)ifelse”，教師可以從有關(guān)“判斷”的生活常識人手，讓學(xué)生知道“ifelse”的含義，如，如果走迷宮的時候沒有出路，那么同學(xué)們會掉頭走其他的路，否則就繼續(xù)走;如果吃的食物壞了，那么我們會扔掉，否則就留著……創(chuàng)設(shè)情境時要充分考慮學(xué)生的年齡及理解能力，要與學(xué)生的真實生活密切相關(guān)，使他們明了主題。

2.案例分析，明白算法

案例分析的目的是讓學(xué)生在明了主題后能夠知道用什么樣的思路和算法完成作品，幫助學(xué)生掌握計算概念，即Scratch中的編程指令。教師要根據(jù)學(xué)生的理解能力，以恰當(dāng)?shù)姆绞綆ьI(lǐng)學(xué)生分析案例。以“小貓與運動員賽跑”的動畫設(shè)計為例。教師向?qū)W生解釋任務(wù)（可配合演示已完成的動畫）：小貓和運動員賽跑，運動員領(lǐng)先，當(dāng)小貓追上運動員時，運動員說“你追上我啦！”，然后立即加速，再次與小貓拉開距離。教師需要引導(dǎo)學(xué)生明白如下思路和算法：小貓跑步，可通過原地重復(fù)執(zhí)行變換造型的指令實現(xiàn);按下空格鍵，使運動員移動，領(lǐng)先小貓一段距離（如100步）;點擊綠旗后，程序開始執(zhí)行，運動員通過變換造型并移動，呈現(xiàn)出跑步的狀態(tài);由于小貓是原地“跑步”，所以“運動員被追上”的效果可以由“運動員向后移動”來實現(xiàn);當(dāng)運動員退到小貓的位置（畫面效果是小貓追上了運動員），運動員說“你追上我啦！”，然后停止后退，執(zhí)行向前移動100步的指令，與小貓重新拉開距離（畫面效果是運動員加速再次領(lǐng)先小貓）。如此循環(huán)往復(fù)，表現(xiàn)出小貓與運動員你追我趕賽跑的情景。其中重復(fù)執(zhí)行“下一個造型”，是為了使角色“跑”起來。

3.作品流程圖設(shè)計

案例分析后，學(xué)生對“if else”有了一定的理解。教師采用任務(wù)驅(qū)動法，引導(dǎo)學(xué)生通過換角色并增加角色、換對話內(nèi)容、換舞臺等，模仿或創(chuàng)造出應(yīng)用“if else”的作品。在學(xué)生設(shè)計和搭建腳本之前，要先在紙上畫出作品的流程圖。基礎(chǔ)較好或理解得更好的學(xué)生，能很快掌握流程圖，而對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生，教師需要耐心講解，并給他們更多的時間在操作中體會。

4.作品功能設(shè)計和搭建腳本

作品功能設(shè)計包括角色設(shè)計、情境設(shè)計、舞臺設(shè)計和指令設(shè)計，需要學(xué)生發(fā)揮想象力，根據(jù)自己的想法設(shè)計作品功能。在作品流程圖和功能確定之后，搭建腳本階段才會順利，這也是學(xué)生計算實踐能力得以提升的階段。如，一名學(xué)生設(shè)計了一個小貓和蝙蝠的動畫：蝙蝠飛行時撞到了小貓，趕快飛走了，而小貓卻嚇得邊跑邊喊“救命”。從中可見，學(xué)生已經(jīng)理解并掌握了“if else”指令的用法，且不乏有趣的想象和創(chuàng)新之處。

5.修改交流及分享

在完成作品之后，可采用小組內(nèi)討論的方式，針對過程中的問題進(jìn)行交流，反復(fù)修改作品，展示自己小組的作品，或上傳到Scratch官網(wǎng)，這個過程有助于學(xué)生綜合能力的提高和計算觀念的養(yǎng)成。

三、結(jié)束語

在高中程序設(shè)計課程中，計算思維的能力要求主要體現(xiàn)在學(xué)生對于問題的分析、解決問題的能力的培養(yǎng)上，弱化程序語言本身的理論和語法，強化的是計算思維的培養(yǎng)和提升。教師要鼓勵學(xué)生多考慮算法的多樣性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、探索精神和問題求解能力，還要引導(dǎo)學(xué)生對算法進(jìn)行研究優(yōu)化改進(jìn)、提升效率，將計算思維的培養(yǎng)策略貫穿于程序設(shè)計教學(xué)的全過程，著力培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，從而更好地提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]謝忠新，曹楊璐.中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生計算思維培養(yǎng)的策略與方法[J]中國電化教育，2015 （11）.

[3]王榮良.計算思維對中小學(xué)信息技術(shù)課程的影響初探[J]中國教育技術(shù)裝備，2012（27）.