陳晨

【摘 要】自計(jì)算思維納入我國(guó)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)以來，聚焦學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的研究，就成為中小學(xué)信息技術(shù)教師研究的熱點(diǎn)。計(jì)算思維能力與運(yùn)算能力、讀寫能力同等重要，它被認(rèn)為是未來數(shù)字公民都應(yīng)該具備的一種基本素養(yǎng)。本文作者結(jié)合Scratch編程課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出在Scratch趣味編程教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)策略與教學(xué)建議，以期為教師在小學(xué)編程教學(xué)中提升學(xué)生的計(jì)算思維提供教學(xué)借鑒。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;Scratch趣味編程;教學(xué)策略

【中圖分類號(hào)】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2022）02、03-094-03

計(jì)算思維是信息技術(shù)教育的重要內(nèi)容

周以真教授2006年在美國(guó)權(quán)威刊物上發(fā)表了Computational Thinking一文，將計(jì)算思維定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。此后，計(jì)算思維受到了各國(guó)教育界的普遍重視。2018年初，教育部正式公布了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，明確提出信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)由信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)部分組成，進(jìn)一步明確了計(jì)算思維的培養(yǎng)在信息技術(shù)教學(xué)中的重要作用[2]。具備計(jì)算思維能力的學(xué)生，能夠根據(jù)所要解決的問題進(jìn)行問題界定、模式識(shí)別、抽象建模;通過分析、判斷、設(shè)計(jì)算法、編寫程序形成解決問題的方案;主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)并遷移應(yīng)用?？梢娫谛畔⒓夹g(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性。

Scratch趣味編程教學(xué)有利于計(jì)算思維的培養(yǎng)

2017年7月，《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》中明確指出，要在中小學(xué)階段逐步推廣編程教育[3]。目前，圖形化編程教學(xué)在小學(xué)信息技術(shù)課堂中如火如荼地開展，一線教師普遍認(rèn)為編程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的關(guān)鍵性載體之一。

Scratch作為一款可視化編程軟件，不僅將計(jì)算機(jī)編程文化大眾化、普適化，也推動(dòng)了青少年在計(jì)算思維領(lǐng)域的核心素養(yǎng)教育的開展。它簡(jiǎn)單、有趣、易上手，無需學(xué)生記憶、編寫繁瑣的程序代碼，只要將不同顏色模塊中的控件進(jìn)行拖拽和拼搭，就能夠輕松完成編程，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)編程的積極性。

小學(xué)階段的學(xué)生以具體形象思維為主，抽象邏輯思維在高學(xué)段才剛剛起步。因此，在Scratch趣味編程課堂教學(xué)中，教師需遵循學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展要求，基于兒童立場(chǎng)，采用寓教于樂的教學(xué)方式，設(shè)計(jì)生活化的情境，創(chuàng)作適合學(xué)生發(fā)展需求的趣味游戲、互動(dòng)故事、情景劇動(dòng)畫等數(shù)字作品，全方位鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、邏輯抽象思維，創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等綜合素養(yǎng)，養(yǎng)成良好的計(jì)算思維品質(zhì)與學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí)，教師要采用幽默詼諧、形象生動(dòng)、兒童化的語言帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)編程的神秘世界，體會(huì)趣味編程的無窮魅力，幫助學(xué)生形成必備的思維品格，培養(yǎng)解決問題的關(guān)鍵能力。

小學(xué)Scratch趣味編程的教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

孔子云：不憤不啟、不悱不發(fā)。可見建構(gòu)高效的信息課堂，教師要結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際，從學(xué)生的認(rèn)知能力和心理特征出發(fā)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性、趣味性的問題情境。這樣不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究欲望，又能引導(dǎo)學(xué)生圍繞關(guān)鍵問題展開積極的思考，建立啟發(fā)學(xué)生深入思考的思維場(chǎng)。讓學(xué)生在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，在體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問題的過程中，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維核心素養(yǎng)，培養(yǎng)分析問題與解決問題的關(guān)鍵能力[4]，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

例如，在一節(jié)市級(jí)公開課——“數(shù)據(jù)與編碼”中，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)拋出問題：“如果有一天地球無法再繼續(xù)生存，你被派到外太空尋找拯救人類的方法，但是飛船受損，怎么將數(shù)據(jù)傳回地球？”學(xué)生開動(dòng)腦筋，回答了幾種方法，但是學(xué)生的方法無法在五維空間中傳遞數(shù)據(jù)，教師繼而播放《星際穿越》影片片段，在片段中，宇航員庫珀通過引力來改變女兒房間中手表秒針運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)短，將數(shù)據(jù)以摩斯密碼的編碼形式傳遞給了女兒。教師創(chuàng)設(shè)了一個(gè)學(xué)生有著濃厚興趣的問題情境，營(yíng)造啟思的思維場(chǎng)，激發(fā)學(xué)生積極思考，以影片中的“數(shù)據(jù)”“編碼”流暢地引出本課的課題。通過關(guān)鍵問題，把學(xué)生帶入用技術(shù)解決問題的思維場(chǎng)中，從而引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地投入后續(xù)的探究學(xué)習(xí)中。

2.巧用流程圖設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生思維活力

在編程教學(xué)中，流程圖具有直觀、清晰、易懂等優(yōu)點(diǎn)，是教師用來培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一種有效工具。它起到了在自然語言和程序語言之間的橋梁作用，能科學(xué)有效地輔助抽象建模，幫助學(xué)生構(gòu)建思維框架，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析、問題解決、抽象思維等能力。在教學(xué)中，教師要循序漸進(jìn)地滲透計(jì)算思維觀念，配合流程圖使用，喚醒學(xué)生深入思考的動(dòng)力源，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

在“天問一號(hào) 逐夢(mèng)九天——Scratch主題游戲設(shè)計(jì)”一課中，師生共同分析完天問一號(hào)環(huán)繞火星軌道運(yùn)行圖后，教師出示不完整的流程圖（圖1），布置活動(dòng)任務(wù)：當(dāng)按下空格鍵，火箭發(fā)射;如果火箭到達(dá)火星距離<70千米，切換成天問一號(hào)造型并成功環(huán)繞火星;如果火箭飛出邊緣則失敗。學(xué)生在明確要解決的問題后，通過小組合作交流，共同探究完成流程圖中缺少的部分，并打開天問一號(hào)游戲半成品，運(yùn)用合理的編程模塊嘗試解決問題。小學(xué)五年級(jí)的學(xué)生抽象思維較弱，巧用流程圖的設(shè)計(jì)，能清晰地展示各個(gè)環(huán)節(jié)間的邏輯關(guān)系，幫助學(xué)生抽象建模，搭建程序從而有效解決問題。在這一系列的實(shí)踐活動(dòng)中喚醒學(xué)生的思維活力，構(gòu)建高效的小學(xué)信息技術(shù)課堂。

3.采用多元化評(píng)價(jià)，促進(jìn)思維生根開花

Scratch創(chuàng)作的重要思想就是“分享”。教師要關(guān)注真實(shí)情境下的問題解決能力，采用多元化評(píng)價(jià)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效地交流和評(píng)價(jià)。在此過程中一些新的想法與創(chuàng)意會(huì)迸發(fā)出來，不僅強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)技能的運(yùn)用與觀察能力，還促使學(xué)生的計(jì)算思維生根開花，從而達(dá)到評(píng)價(jià)目標(biāo)的落實(shí)，提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

在“抗擊新冠病毒”一課中，在Scratch作品展示交流環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該充分尊重學(xué)生、激勵(lì)學(xué)生，根據(jù)學(xué)生在創(chuàng)作過程中的行為表現(xiàn)、成品的效果、美觀程度等維度進(jìn)行多元評(píng)價(jià)與分析，采用自評(píng)、互評(píng)和他評(píng)等方式，促使學(xué)生在評(píng)價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)別人作品的優(yōu)點(diǎn)，啟發(fā)自己的思維，通過增加計(jì)分變量、添加抗疫紅藍(lán)藥水、金幣等道具來改進(jìn)優(yōu)化自己的作品，對(duì)程序的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性進(jìn)一步拓展與完善。不僅激發(fā)學(xué)生對(duì)Scratch的創(chuàng)作熱情，深化自身的知識(shí)體系，也使得學(xué)生的創(chuàng)新思維、發(fā)散思維等思維能力不斷提升。

4.注重拓展遷移，助力思維品質(zhì)提升

助力小學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展，讓他們逐漸形成學(xué)科核心素養(yǎng)，教師還需要做好知識(shí)的活化、知識(shí)的內(nèi)化和知識(shí)的外化，通過設(shè)置拓展性任務(wù)，使學(xué)生能夠進(jìn)行更深入地探索，拓展課堂的深度。在不斷的思維碰撞與認(rèn)知沖突中，提升學(xué)生問題解決能力和知識(shí)遷移能力，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

例如，在蘇科版五年級(jí)上“青蛙過河”教學(xué)中，教師設(shè)置“小青蛙跳得準(zhǔn)”“小青蛙跳得又快又穩(wěn)”和“小青蛙翻跟頭”三個(gè)小任務(wù)串聯(lián)每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。任務(wù)由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生掌握利用坐標(biāo)和位置精準(zhǔn)地解決青蛙過河的方法。教師以問題導(dǎo)學(xué)的形式激發(fā)學(xué)生的求知欲，引領(lǐng)學(xué)生不斷思考與實(shí)踐，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生思維能力。在此基礎(chǔ)上設(shè)置拓展任務(wù)“小青蛙跳得高”，讓學(xué)生繼續(xù)頭腦風(fēng)暴，通過在兩片荷葉間的正上方增加C點(diǎn)，如圖2所示，從A點(diǎn)→C點(diǎn)→B點(diǎn)實(shí)現(xiàn)小青蛙跳得高的效果，讓學(xué)生靈活運(yùn)用計(jì)算思維解決問題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、技能和計(jì)算思維的拓展與遷移，促進(jìn)學(xué)生問題解決能力等高階思維的培養(yǎng)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生，同時(shí)踐行立德樹人的宗旨，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)動(dòng)物的意識(shí)，實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)。

結(jié)束語

Scratch趣味編程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一種有效載體。本文通過在編程教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)問題情境、巧用流程圖設(shè)計(jì)、采用多元化評(píng)價(jià)、注重拓展遷移等教學(xué)策略，提高學(xué)生問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維向更深處漫溯，幫助學(xué)生綻放思維的智慧之花，使計(jì)算思維的培養(yǎng)落到實(shí)處，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效達(dá)成。但是培養(yǎng)計(jì)算思維是一個(gè)長(zhǎng)期而富有挑戰(zhàn)的過程，讓我們不斷探索、銳意進(jìn)取，為國(guó)家培養(yǎng)出更多適合數(shù)字時(shí)代、人工智能時(shí)代的創(chuàng)新型人才。

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