培養小學生計算思維的教學實踐

阮德懷 吳海芳

[摘? ?要]在STEAM教育理念指導下，依托編程貓平臺對兒童計算思維的培養進行教學探索，并以具體的案例闡述如何在課堂教學的各個環節培養學生的計算思維，對教學實際中遇到的問題進行了反思，并提出了參考建議。

[關鍵詞]計算思維;STEAM;編程貓;可視化

美國前總統奧巴馬連續兩年親自為編程宣傳活動“編程一小時”站臺，支持兒童學習編程。他認為，兒童學會了編程，可以更好地應對未來，更好地創造未來。編程貓作為一款圖形化編程工具，將平面與立體、軟件與硬件、虛擬與現實有效結合，無需學生掌握復雜的計算機語言，只需拖動積木式程序即可進行創造，極大地降低了編程學習的門檻，提高了學生學習編程的興趣，有利于促進兒童計算思維的發展。

一、編程貓平臺為計算思維提供支撐

計算思維是運用計算的方法求解問題、設計系統和理解人類行為的一系列思維活動，未來將成為與“讀、寫、算”一樣重要的必備能力。

編程貓是由深圳點貓科技有限公司自主研發的一款圖形化編程工具平臺，它具有以下特點：一是能讓學生在線上或線下自由創作;二是可以發布或生成二維碼分享;三是以二維平面IDE為基礎，進而進階到三維代碼島，也可與開源硬件相連接;四是除了具有兒童編程軟件的功能外，還提供了“未來教室”教師管理系統（見圖1），使教師可以輕松管理班級學生的信息、作品和動態，還可以建立自己的課程并推送給學生學習。

二、編程貓平臺的教學實踐

以六年級信息技術上冊的Scratch教學為例，在“動物才藝表演”一課的基礎上，修改和完善設計“光頭強保護森林”游戲，以下是基于編程貓平臺所開展的教學實踐。

1.巧設情景，點燃思考

教師要在課前結合教學內容和學生已有的知識經驗，創設一個有趣且貼近實際生活的引入情景，然后提出問題，引導學生慢慢進入學習狀態。如在“光頭強保護森林”一課，教師提出了兩個問題：視頻主要包含了幾個游戲角色？角色的主要功能有哪些？然后播放視頻給學生觀看，讓學生邊觀看邊思考，進而分析角色。在人們熟悉的動畫片中，光頭強是破壞森林的，而熊是保護森林的，本課情境正好相反，熊是破壞森林的，而光頭強是保護森林的。這樣強烈的反差調動了學生探索的興趣，并進一步認識到：人類不應隨意污染環境。這樣的情境設計不僅可以引起學生的興趣，又滲透了保護環境的意識。

2.整體分析，認識全局

在情景中向學生拋出任務后，學生對任務的理解可能會存在差異。對此，教師可以展示游戲架構，使學生有一個全局性認識，避免在自由創作時迷失。例如，用思維導圖對整個游戲進行分析（見圖2）。

3.學以致用，模仿編程

分析游戲之后，可以從模仿開始進行游戲制作。模仿是在編程學習中，特別是技能學習階段不可或缺的步驟。學生的模仿首先應該是自主和有目標的，這樣才能在模仿中學習，在學習中創新。這就需要教師在課堂教學任務設計、過程控制、時間分配等方面綜合規劃并能及時引導。

模仿是否順利，既需要教師的分析引導，也需要教師提供拓展游戲的素材。例如“光頭強保護森林”是控制行為類的游戲，在分析了游戲構成后，教師可以提供游戲對象設置分析表（見表1），使學生在模仿教師示范游戲的基礎上再創造，示范游戲如“逃出迷宮”“小瓢蟲找媽媽”等。

4.核心問題，培植思維

“學而不思則罔。”思考在學習中發揮著重要作用，而創新源于思考。動手不動腦的學習方式，很難讓學生真正掌握知識和技能。因此，教師要提出一些問題啟發學生的高級思維，培養學生善于思考、邊思考邊實踐以及實踐后反思的好習慣。如本例中，在游戲基本設計完成后，教師可提出以下問題引導學生思考。

（1）怎樣增加游戲的難度？（如適當提高僵尸熊的出現速度或者添加一些會飛的僵尸熊）

（2）能否設置一些武器來幫助光頭強消滅僵尸熊？

（3）怎樣給游戲設定時間變量，對玩家進行速度排名，看誰能最快消滅僵尸熊？

5.小組合作，思維碰撞

小組合作是差異性教學的好方法，互助將增強學生的思考能力和信心。教師要引導學生通過小組合作完成游戲制作任務。例如，在“光頭強保護森林”的游戲制作中，有學生在控制角色左右移動時出現了角色倒著向相反方向移動的情況。對此，可引導學生通過小組討論找出原因，如造型中心點設置錯誤、旋轉模式沒有設置好、重復執行的旋轉角度設置錯誤等。學生在協作過程中的參與度越高，獲得的效能感就越強。盡管學生會遇到失敗，但在交流、爭論、質疑、積極探索中，會碰撞出思維的火花，創新思維模式，提升創新能力。

6.成果分享，共進共贏

分享是必要環節，也是最精彩的階段，更是創新的動力。作品分享的主要目的就是培養學生的創造熱情。對于分享者而言，在講述制作過程和作品功能時也鍛煉了歸納總結能力、語言表達能力、綜合思考能力，并體驗到創造和分享的樂趣。教師在這一階段要做好引導，幫助學生歸納和表達自己的想法和做法。此外，學生的作品不僅可以在課堂上進行分享，還可以通過生成二維碼或在相應的網絡平臺上分享。

7.多元評價，立體量化

評價是對學生的努力作出肯定，指出作品的問題并提出改進建議，評價應該是多元化、真實和客觀的。但在實際課堂上，有時候評價會過于簡單，如“你真棒”這種簡單的評價就不夠具體，可能會讓學生覺得過于敷衍，甚至打擊學生的積極性。為此，筆者根據形成性和過程性評價相結合的原則設置了多元評價量表（見表2），以便可以更實事求是地對學生的制作過程以及制作成果進行評價，讓學生能夠得到來自同學和老師的更真實、客觀、有依據而非流于形式的反饋。

四、實踐反思及建議

目前，在基于編程貓的兒童編程教學實踐中還存在一些問題，如教師在學生個性化輔導方面感到力不從心;有些想加入編程教學的教師不知從何處入手，或不了解相關的新軟件和新知識;對學生程序作品的管理有待提高等。這些都需要在不斷反思與實踐中改進，在此提出以下建議。

1.借力微課，轉變角色

在編程教學中，總會有學生學得更快、完成任務更快，然后不知下一步要做什么;也會有學生提出某些知識自己沒聽明白，希望得到單獨幫助或輔導，這些差異總是客觀存在的，而教師常常在有限的時間內無法逐一解決。為此，筆者嘗試把之前制作好的相關微視頻上傳到編程貓平臺，以便于學生在課前或課中學習，使教師從課堂唯一講解員的角色中解放出來，成為學習活動的導演，更好地把握學生要學什么、思考什么、討論什么、探究什么，幫助學生更好地學習編程。

2.以研促教，培養師資

好教師可以成就好課程，因此培養優秀編程師資是開展兒童編程教學的當務之急。以筆者所在學校為例，在培養師資方面進行了兩種嘗試：一是從內部解決，通過骨干教師核心成員申報相關課題的方式，組織多學科教師共同研究，融合各學科的優勢，打破學科堡壘，推廣普及兒童編程教育;二是與社會編程培訓機構或高校合作，借助專業機構及高校的理論指導，共同開發優秀的適合兒童的編程課程。

3.依托平臺，科學管理

在大班制兒童編程教學中，學生作品通常在網絡共享文件夾以及學生的本地電腦上保存，但這兩種方式都容易出現保存凌亂或被他人誤刪的情況，借助編程貓平臺的“未來教室”可以有效解決這一問題。教師可以通過后臺管理，為班級的每位學生建立單獨的賬號，學生通過賬號登錄平臺后可以實時創作和保存作品，既便于學生找到自己之前的作品，也便于教師查看、修改和評價。

綜上所述，學習編程的目的不是要求學生都成為程序員，而是要借此提升學生的邏輯思維能力、抽象思維能力和解決問題的能力，未來可以更高效地解決工作、學習、生活中的問題。引入編程貓平臺培養學生計算思維的方法目前還在初步嘗試階段，未來還將繼續探索與提煉更好的教學方法。

參考文獻（編者略）

（責任編輯? ?郭向和）