Let′s think：例談小學Scratch教學中的計算思維培養

錢耀剛

近年來，專家學者、學校領導、一線學科教師都在思考小學信息技術學科的學科定位與價值，針對它的討論也甚為激烈。Scratch課程于2013年正式進入江蘇省小學信息技術教材，作為一種新興的圖形化編程（創造）工具，Scratch具有學習成本低、作品形式豐富多樣、可擴展性強等特點，極大地激發了教師與學生的教學熱情。但如果不能得到更好的理論引領，那么很顯然Scratch會被簡單化地僅僅看成是一種編程工具，因此需要引入計算思維思想來指導Scratch教學設計。但學生的計算思維并不是通過灌輸形成的，而是需要在思考過程中不斷迭代發展。“讓我們思考”（Lets think）是小學Scratch教學中計算思維培養的核心理念;讓兒童思考起來、在思考中成長、學會思考是我們要一直秉持的小學Scratch教學中計算思維培養的策略。下面，我通過具體實例來闡釋如何培養學生的計算思維。

小學信息技術教學中計算思維的具體內容

為了使教師在教學中明確計算思維培養目標，我們首先需要根據計算思維的定義、特征、具體技能等，將其在小學信息技術學科教學中的內容具體化。內容的具體化是在教學設計中有效培養學生計算思維的必由之路。由計算思維的定義可知，其主要是用于求解問題、設計系統、理解人類的行為。計算思維技能包括科學思維、邏輯思維、算法思維、效率思維、創新思維、倫理思維等六方面。我們根據以上定義與概念，在小學信息技術教學的層面嘗試確定其相應的內容。

1.求解問題

求解問題是所有學科教學的最主要的目標。綜觀目前所用蘇科版小學信息技術教材Scratch教學單元，均設置了一定的場景，并在場景中提出相應的問題需求，也即將求解問題作為信息技術學科教學的主要標目。然而如何求解問題呢？從計算思維技能培養的角度而言，求解問題需要具備問題分解、抽象化、演算法和程序這幾類技能。

2.理解行為

所謂理解行為即理解行為的社會意義、生活意義等實際意義，也就是對問題求解的原動力給予理解，更直白地表述就是解決為什么做、為什么這么做的問題。在小學信息技術教學過程中，在理解行為的基礎上，去尋求解決問題的方法，則能對純粹的技術習得、技能訓練賦予更深層次的內涵，而不是停留在淺層的鼠標、鍵盤操作上。

3.設計系統

設計系統在小學信息技術教材的Scratch單元教學中，可以簡單地理解為在運用求解問題技能將任務目標分解、抽象并選擇一定的算法基礎上，進行Scratch程序的設計編寫，以達成目標的完成。設計系統、實現系統的過程，是一個反復試錯、迭代優化的過程，相當程度上體現了工程思維。

小學Scratch教學中計算思維培養的實踐案例

下面，我結合幾個示例說明如何在小學Scratch教學中滲透計算思維培養。

例1：Scratch《畫筆的秘密》拓展1

教師：同學們，這是學校藝術館的墻面磚花紋（如圖1），你能用Scratch畫出這個圖案嗎？

（1）求解問題。問題分解、算法：①分解為重復畫4個同樣大小的正方形;②畫一個正方形，可以分解為重復4次畫一條線段并旋轉90度;③每繪制一個正方形后，旋轉90度。

（2）理解行為。藝術館的墻面花紋具有美化作用，因此可以在色彩、圖案等方面進行優化與調整，以獲得藝術美化效果。

（3）設計系統。教師引導學生使用Scratch控件塊，實現算法。實現過程中實現迭代優化，體現工程思維。

①初步實現。

繪制單個正方形，如圖2所示。

繪制4個正方形，如圖3所示。

②調試、性能優化與除錯。

在初步實現系統的基礎上，通過與任務目標對比，學生發現下列問題需要優化：①樣圖中小正方形每邊顏色不同，目前程序沒有實現;②繪制圖案前沒有清空舞臺，所畫圖案位置不確定;③繪制完成后，小貓遮擋圖案。在分析問題的基礎上，進行代碼優化。

各邊設定不同顏色，如圖4所示。

加入舞臺初始化代碼，如圖5所示。

調整小貓的位置，防止遮擋，如圖6所示。

例2：Scratch《畫筆的秘密》拓展2

在拓展1的基礎上，進行二次拓展：繪制五邊形、六邊形等，以及增加多邊形數量。

（1）求解問題。問題解構：①分解為重復畫4個同樣大小的正五邊形;②繪制一個正五邊形，可以分解為重復5次畫一條線段并旋轉72度;③每繪制一個正五邊形后，旋轉90度。

（2）理解行為。在日常生活、學習和工作中，常常需要舉一反三、由此及彼。我們可以在拓展1的基礎上進行深入研究，以便于更清晰地理解這一圖案繪制的方法。

（3）設計系統。

①搭建代碼，完成第一層次系統，如圖7、圖8、圖9所示。

②探索實踐，完成更多數量的多邊形圖形圖案繪制，如圖10所示。通過數據收集與分析找出規律。

③抽象、建模、迭代，進行深層次探索，如圖11、圖12所示。

④反饋：幫助理解如何解構，抽象出程序結構模型，如圖13所示。

結束語

在小學信息技術學科教學中，嘗試進行“計算思維”滲透，對于學生信息素養的提升有著一定的積極意義。讓學生經歷求解問題、理解行為、設計系統等環節，對于信息技術技能掌握、算法思維培養、工程思維的實踐與體驗有著現實意義。