小學生1-2階計算思維培養的實踐研究

胡玲 劉丹鳳

摘要：本文對計算思維進行明確的階梯形概念界定，提出可操作性強、符合小學生思維習慣的1-2階計算思維概念，并通過跨校社團合作和Scratch編程工具，以實例具體分析如何通過scratch編程工具將1階計算思維轉化為2階計算思維。旨在通過鍛煉小學生1-2階計算思維提高其計算思維運用能力，為其今后各類編程的學習奠定基礎。

關鍵詞：1-2階計算思維 Scratch編程 階梯式 跨校社團合作

引言

自從2017年教育部在新課改中，提出了一個重要的核心素養“計算思維”，“計算思維”的概念便受到了專家學者的密切關注，并對“計算思維”進行了深層次的探討和研究。周以真教授認為，“計算思維”不僅僅專屬于計算機科學家，而應該是每一個人最基本的技能。目前安徽省信息技術教材在四年級下冊引入了Scratch創意編程，一個單元共六個課時，一周一課時。調查研究發現，各校課程目標落實不一，信息技術教師們普遍有計算思維意識，但缺乏計算思維實踐，在“以生為本”的Scratch編程課堂上，教師不再是知識的搬運工，而要在學生原有知識經驗的基礎上階梯式引導學生進行知識遷移。學生在解決實際問題的過程中，獲取計算思維能力。另外，一周一課時的課時設置，使得課程知識延續性不足，無法滿足小學生編程知識和能力的連貫性培養，更別說有針對性地培養小學生的計算思維能力，所以筆者根據小學生的學習發展需求，在我校小學三年級設立scratch編程社團，并且和區內多校的編程社團教師組成學習共同體，共同進行計算思維教學實踐。

鑒于Scratch編程教學實踐現狀，為了讓小學生計算思維的培養更具有可操作性，本文提出1-2階計算思維概念，通過跨校編程社團合作，將1-2階計算思維運用到Scratch編程教學中，以提高小學生計算思維能力和素養，為其高年級學習C++語言或其他編程語言奠定基礎。

一、1-2階計算思維概念界定

對于三年級的小學生，他們目前的認知以形象具體的事物為主，對計算機編程工具知之甚少。在計算思維培養上我們更應該進行階梯式細化培養，使計算思維的培養具有可操作性。本文根據小學生的認知特點，將計算思維分為兩個階段：1階計算思維和2階計算思維，在Scratch社團編程教學實踐中分階段進行，將1階計算思維轉化成便于Scratch編程工具實現的2階計算思維的過程稱為1-2階計算思維。1階和2階計算思維概念如下所述。

（一）1階計算思維

人們用已經習得的自然語言解決問題的過程叫作1階計算思維。例如，如何繪制圖1所示的正三角形。

根據已經習得的數學知識，大部分人會按照如下方法進行繪制，如先繪制邊ac再繪制邊ab最后繪制邊bc，在繪制邊ab和bc時通過量角器的輔助使得各個內角均為60°。這就是1階計算思維解決問題的過程。

（二）2階計算思維

人們用已經習得的編程語言解決問題的過程叫做2階計算思維。2階計算思維相比1階計算思維對人們的要求又高了一個層次。以Scratch編程為例，同樣要求繪制圖1所示的正三角形，當使用Scratch編程語言實現的時候，不是按照1階計算思維繪制就可以簡單實現。首先需要思考在Scratch編程中繪圖原理是什么，要用到哪些模塊的哪些腳本。已知Scratch編程中圖形是由角色的運動軌跡決定的，這就需要考慮每次繪制完一條邊需要將角色旋轉多少角度，Scratch編程工具解決問題的過程腳本如圖2所示。

二、在Scratch編程中運用1-2階計算思維

培養和鍛煉小學生1-2階計算思維能力，需建立1階計算思維通往2階計算思維的橋梁，實現知識內化和運用。同樣以圖1所示正三角形的繪制為例，教師先讓學生回憶如何繪制正三角形，然后結合Scratch編程中畫筆腳本指令進行思考，把思考的過程記錄下來。學生通過重復練習-思考-修改-完善-展示的過程，以培養實現1-2階計算思維的能力。具體轉化過程參考圖3所示。

由圖3可知：（1）拿起畫筆這個動作對應到Scratch編程中就是點擊綠旗開始、初始角色的方向和外觀、落筆和顏色的設置。（2）繪制一條線段還需要考慮角色旋轉角度為多少，這就要用到正多邊形旋轉角度公式360°/N（N為邊數），正三角形需要旋轉360°/3=120°。看似簡單的繪制，在2階計算思維中需要思考如何觸發事件發生、會用到哪些模塊腳本、角色的初始運動方向和旋轉角度等，學生在實踐中將1階計算思維能力提高到2階計算思維能力。

三、跨校社團合作共成長

經調查，目前各校Scratch社團一周兩至三個課時，每課時60分鐘，這樣的課程設置更利于小學生計算思維的培養。各校編程教師大多數是信息技術教師兼任，教研參與人數少，教師缺乏專業的編程教學實踐。這意味著如果教師想要在編程教學上做出一些成績，需要花費大量時間進行研究，且校內缺乏一起探討學習的人員，這樣的教學不具有普遍性、輻射性和可參考性。想要研究一套用于培養小學生1-2階計算思維能力的Scratch編程教學內容和撰寫相應的教學設計，需要花費大量精力和時間，這就需要校際積極建立學習共同體，共同商討教學內容、撰寫教學設計文本等，根據三年級小學生的認知規律和特點，完成一套適合小學三年級Scratch社團學生學習的教學內容和教學設計，以實現小學生的計算思維能力階梯式培養，最終達到共同成長，為今后各校編程教學實踐積累寶貴的經驗。

四、總結

本文闡述了在學校原生態Scratch編程社團環境下，對小學生計算思維的階梯式培養上做出了明確的界定，提出了1-2階計算思維的概念，并通過跨校社團合作進行計算思維實踐研究，基于Scratch編程社團教學實例，分析如何將1階計算思維轉化為2階計算思維。不僅讓這種看不見摸不著的計算思維提升有了可操作性，也給學校的編程教師提供了更多的參考。

參考文獻：

[1]李芳芳.基于Scratch編程的小學生計算思維培養的實踐研究[J].四川：四川師范大學，2018.

[2]秦婧麗.小學Scratch教學中學生計算思維能力的培養策略[J].考試周刊，2016（68）.