基于計算思維的游戲化教學模式在小學Scratch課程中的研究與構(gòu)建

王彩云

摘 要：隨著科學技術(shù)、經(jīng)濟的發(fā)展，計算機的使用越來越廣泛，因此對于今天的我們來說，計算機思維是我們每個人都需要具備的技能之一。時至今日，Scratch軟件已成為培養(yǎng)中國中小學生計算機思維能力的一種廣泛使用的工具，也是創(chuàng)客教育過程中的重要編程工具。Scratch軟件教育中固有的“創(chuàng)建和共享”方法也充分體現(xiàn)了“創(chuàng)客”精神，這對于培養(yǎng)學生的計算機創(chuàng)造性思維至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：計算思維;游戲化教學模式;小學Scratch課程

計算思維是指通過計算機思維去解決現(xiàn)實問題，這一概念一經(jīng)提出就得到了人們的重視。所以這個概念提出來后受到了大力追捧，現(xiàn)在中國的許多中小學都受到計算思維的影響，正在如火如荼地開展創(chuàng)客教育。這些教育的主要目的是培養(yǎng)好奇心和創(chuàng)造力。這種教育的教學理念是“開放創(chuàng)新，探究經(jīng)驗”。與傳統(tǒng)的教育模式相比，基于這種教育模式下培養(yǎng)的人才能力將更加全面，并且具有豐富的思維和創(chuàng)造力。因此，在我國的中小學開展 Scratch編程教學，不僅可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，還可以培養(yǎng)他們的思維邏輯，拓寬視野，在未來的發(fā)展中具有重要的積極作用。

一、編程課程教學現(xiàn)狀

在基礎信息技術(shù)學科中，教授編程課程是學生理解和改善計算機思維的重要途徑。一些專家、學者一致認為，計算思維是“澄清問題和提出解決方案的過程”。在信息時代，培養(yǎng)計算思維、技能以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是每個人都必須具備的基本技能之一。提倡從頭開始進行可視化編程教育，筆者發(fā)現(xiàn)，即使在與其他教師進行研究和溝通之后，仍然存在一些問題：第一，各章節(jié)知識點獨立。基礎型Scratch教材都采取基于知識點的方式設計教材內(nèi)容，游戲化、趣味性的教學資源隨章節(jié)內(nèi)容獨立，沒有延續(xù)性。這種將學生的編程知識注入學生的課本編輯方法，側(cè)重于知識注入，而忽視學生發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力，很容易對學習失去興趣。第二，教學方法單一。受教科書影響的大多數(shù)教師使用基于講授和任務導向的教學方法。學生可以快速地將他們的知識運用到工作中，但這無助于結(jié)合生活經(jīng)驗，與同伴合作以及獨立探索最佳解決方案，促進使用計算機邏輯解決實際問題。第三，課后輔導和溝通不足。每周只有一堂課很難讓學生掌握相關(guān)的知識和技能，并且沒有相應的在線交流平臺可以在課后練習和探索計算機思維，導致后續(xù)教學很難開展。同時，一成不變的課堂將帶來一系列的學科管理問題。

二、基于計算思維的Scratch游戲化教學案例

通過對計算思維的分析，本章我們分析典型的基于Scratch游戲的訓練案例“猴子摘香蕉”，通過這個案例來說明基于游戲的訓練模型的操作過程。

游戲說明：香蕉從舞臺的頂部隨機掉下，猴子在地面上來回走動撿起香蕉。

（1）步驟1：解決問題

猴子摘香蕉游戲存在以下問題：①香蕉怎么可以確保是隨機掉下來的;②猴子如何在下面來回走動;③猴子拿起香蕉后會發(fā)生什么。

（2）步驟2：角色分析

從頭開始設計游戲的過程是基于角色的。游戲中有許多角色，學生必須分析每個角色的行為以揭示自身的抽象和分析能力。同時，在角色分析過程中，概念結(jié)構(gòu)設計和邏輯結(jié)構(gòu)設計屬于典型的數(shù)據(jù)抽象。

（3）步驟3：繪制流程圖

經(jīng)過角色分析之后，學生將對角色分析中的關(guān)鍵角色行為和數(shù)據(jù)流分析有基本的了解。游戲進行中的流程結(jié)構(gòu)圖（基本部分）如下圖所示。

（4）步驟4：建立程序

從頭開始構(gòu)建Scratch積木式的構(gòu)建程序既簡單又方便。在第三步的流程圖中，實際上有一個暫存程序的原型。設計流程圖后，可以根據(jù)流程圖選擇要構(gòu)建的相應模塊。

（5）步驟5：測試與調(diào)試

①確保香蕉不會同時脫落。在測試過程中，所有香蕉（重復的或重復的）同時下降，因此我隨機等待0～2秒，然后再顯示香蕉。

②敏感反應

基于游戲過程中，學生發(fā)現(xiàn)通過鍵盤不能準確地保證猴子走動和撿香蕉的速度，因此改用鼠標進行控制。

（6）步驟6：升級

①上傳到Scratch社區(qū)中，Scratch官方社區(qū)和一些Scratch本地網(wǎng)站提供在線上傳和在線編輯等功能。在網(wǎng)站上，學生可以與世界各地的學習者分享他們自己的Scratch游戲。

②再創(chuàng)造

Scratch社區(qū)網(wǎng)站提供了“重塑”的便利，學生可以根據(jù)他人設計的程序添加和增強自己的想法，這實際上是相對較高的思維水平。這是一個培訓學生計算機思維技能的好平臺，因為他們需要修改和改進，前提是他們了解他人的所作所為和邏輯結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)論

計算機思維訓練的Scratch編程教學模型應不斷融入小學教育中。在培養(yǎng)小學生計算機思維的同時，必須不斷加強人工智能概念的推廣和普及。在信息爆炸的時代，小學生可以發(fā)展自身的計算機思維能力，并可以得到相關(guān)網(wǎng)絡的幫助。借助我們的Scratch編程軟件以及編程語言游戲化的教學方式，小學生可以盡快學習人工智能。隨著我們進入人工智能時代，它在兒童成長中起著重要作用。

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