在Scratch教學中培養小學生計算思維的教學策略

摘要：計算思維培養中抽象是一個關鍵點。結合小學信息技術課的現狀和問題，利用一節課就能完成的小程序，帶領學生經歷一個比較完整的程序設計的過程，并在分析過程中細化，幫助學生在“界定問題”、“抽象特點”、“建立關系模型”等方面完成“抽象”的過程，利用流程示意圖引導學生由形象思維過渡到抽象思維，逐步形成學生的計算思維培養。

關鍵詞：計算思維;抽象

一、研究的背景

信息時代的來臨，數字化和計算化使得社會發生巨大變化，這些影響著人們的工作、生活和思維方式。計算思維逐漸引發更多教育界的關注，2006年周以真教授提出了計算思維的概念：是運用計算機科學的基礎概念，求解問題、設計系統和理解人類行為的一系列的思維活動，其本質是抽象和自動化。小學階段的編程教學內容對培養學生的計算思維有一定的優勢。

二、存在的問題

目前，小學信息技術中編程教學，還存在很多現實問題。問題一，課時不夠。國家課程中將信息技術和勞動技術納入到了綜合實踐活動課程中，有些地區信息技術課被安排為兩周一課時。問題二，有些程序比較大，一課時完成不了，學生不能在一節課中體驗一個完成的分析過程，思維訓練容易斷層。問題三，學生的操作水平和思維能力差異比較大，由于內容和思維斷檔，大腳本需要多課時完成時，學生計算思維能力的差距越來越大。問題四，學生面對要實現的效果，無從下手，獨立完成很困難。基于編程教學中存在的這些問題，適當的方法策略可以緩解這些問題。

三、解決策略

（一）引領學生在一節課中感受較完整的分析過程

按照認識Scratch軟件、順序執行結構、分支執行結構、循環執行結構編寫思路，選擇一些腳本不太復雜，符合小學生年齡特點的游戲內容，組成學生學習Scratch的載體。如《小貓快跑》、《貓捉老鼠》、《隨機加法題》、《點餐系統》、《猜數字》等小游戲，一節課就能幫助學生體驗編程的一般過程：需求分析、流程示意圖建立模型關系、初步編寫、測試調整、新需求產生、編寫調試。由于程序不太復雜，學生比較容易建立起角色間的結構模型，也就容易完成抽象的過程。一節課中經歷了比較完整的編程過程，對于培養學生的計算思維行之有效，并逐步提升學生利用計算機解決問題的意識和能力。

例如《貓捉老鼠》一課中分為四個教學環節：激發興趣引發思考、嘗試操作學習新知、互相檢測鞏固練習和開拓思路創新思維四個環節。這樣的四個教學環節，引導學生經歷了程序設計的一般過程。

在第一環節中，學生通過玩兒游戲，確定研究問題，思考角色的特點以及他們之間的關系。這是初步的需求分析。第二環節是本節課的重要環節，分析角色的特點、利用流程示意圖建立關系模型，結合關系模型選擇合適的命令，試著編寫腳本。這里學生經歷了“需求分析、流程示意圖建立模型關系、初步編寫”編程過程。在第三環節“互相檢測鞏固練習”中，主要通過學生間的檢測起到教學反饋的效果，為下一環節做好相應的準備。在第四環節“開拓思路創新思維”中，學生說出準備增加改進的新想法，這也就是編程中的“測試調整、新需求產生、編寫調試”。這樣的四個環節，以小程序為載體，一節課中幫助學生經歷的編程的一般過程。

（二）分解抽象過程，幫助學生完成抽象建模

編程教學中，學生在課堂上能夠跟隨教師的引導，最終實現腳本的編寫。但是，面對新的效果，或是自己想要編寫的效果時，無從下手，沒有頭緒。這與學生的年齡特點有一定的關系，抽象思維還在發展中，能力水平受到限制;另外，沒有分析的方法、思路也是學生不能獨立完成的因素之一。計算思維的本質是抽象和自動化，抽象時需要搭建好關系模型，組織數據，利用有效算法編寫成計算機可以自動化完成的語言。抽象在編程初期顯得尤為重要，要幫助學生經歷：界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據這樣的過程，最終實現腳本編寫。

以《猜數字》為例，抽象的過程是這樣的：

確定研究主題——實現人機交互效果猜數字;

抽象特點——人機交互、合理判斷選擇分支;

建立關系模型——分析角色間的關系，實現效果的流程示意圖;

合理組織數據——算法與玩法的區別。

利用有效設問，結合學生的交流，幫助學生梳理抽象的過程。

抽象環節越細致，越容易讓學生界定問題、抽離特點、建立關系模型、確定算法，最終完成腳本編寫、調試。

學生通過這個抽象的過程，解決了面對要實現的效果無從下手的問題。這個問題目前也是存在小學編程中的主要問題。帶領學生分析的過程雖然比較耗費時間，但是長此以往訓練下去，對培養學生利用計算機解決問題的能力，也就是學生的計算思維肯定非常有益。

（三）利用流程示意圖幫助學生搭建程序設計和腳本之間的關系

流程圖是需求分析時的一個有效手段，但是對于小學生來說過于專業，為此要簡化為圖形、文字、箭頭組成的流程示意圖，便于學生分析理解。學生能夠借助示意圖分析效果，了解流程走向，再將用到的命令羅列在示意圖一側，就可以幫助其建立起需求分析和腳本之間的聯系，也是梳理算法的有效手段之一。

教孩子編程，并是不要把其培養成程序員，而是利用計算思維去發現和解決生活、學習中的問題。這種思維方式不僅僅是信息技術學科的核心能力，也是現代人必備素養之一。用一些方法引導學生計算思維的培養與發展，幫助其形成必備品格和關鍵能力。

參考文獻：《基于可視化編程的計算思維培養模式研究》郁曉華?肖敏?王美玲?陳妍

北京市朝陽區教育研究中心附屬小學?宋京妍