Scratch環境下的小學生計算思維培養策略

邵勝峰

【摘要】小學是教育初級階段，在教育改革深化下越來越多新式教育方法和手段涌現，其中Scratch作為一種可視化編程工具，圖文并茂，便于原本枯燥內容趣味化，調動學生學習興趣，提升教學有效性。對于小學生而言，編程學習難度較大，基于Scratch創設故事情境，明確目標，循序漸進地展開教學活動，可以顯著培養學生解決問題的能力和計算思維，為后續學習和發展奠定基礎。本文就Scratch下小學生計算思維培養方法展開分析，加深對Scratch認知的基礎上，立足實際教學需要創新教學策略，提升教學有效性。

【關鍵詞】計算思維;小學生;Scratch;編程學習

在學習編程相關知識中，由于知識抽象、復雜，對于小學生而言學習難度大，通過創設圖形化編程環境，便于喚醒學生的學習興趣，在此基礎上進行簡單創作，并且在積累豐富經驗下，后期多結構組合，切實培養學生的創新意識。設計可視化程序框架，應用Scratch可以打破以往機械式、程序式編程方式的乏味，全身心投入到想象和設計中，將復雜的編程內容精簡化，提升教學有效性的同時，切實培養學生的計算思維和實踐能力。加強Scratch下小學生計算思維培養研究，積極推動教學方法改進創新，為后續教育教學提供參考依據。

一、計算思維和Scratch概述

計算思維是學生的一項基礎素質能力，也是信息化社會中數字公民所應具備的基本素養。在Scratch環境下，引導學生編程設計和解決問題，便于學生更加深入理解和記憶知識。計算思維是通過對數據進行分析和邏輯組織，基于科學合理方法去解決問題，實現最優化的組合，實現思路整理與歸納。

Scratch屬于可視化編程語言環境，基于更加直觀、簡單的圖譜結構，實現變成，可以借助直觀生動的圖譜結構來編程，設計程序轉化為Java和c++高級語言，為后續的程序設計教學創設良好的環境[1]。基于Scratch，學生在原本復雜的語法規則中脫離而出，學習重點轉移在算法構建、問題抽象以及程序實現等層面。所以說，Scratch有助于培養小學生的計算思維，促使學生在學習知識和解決問題的過程中逐步養成良好的學習習慣。

二、Scratch在學習中計算思維的體現

其一，Scratch學習環境下，通過算法思想來自動化解決問題。以往計算機的編程語言學習是一種枯燥的活動，氛圍沉悶，簡單而言就是寫代碼，而Scratch可以將原本設定好的模塊，借助變成語法、語句結構將其轉化為可視化指令塊。而在這個過程中，變成有如孩子在玩搭積木游戲，自動化演示積木式程序，并且更為直觀、生動地觀察到腳本設計效果，及時改進其不足[2]。

其二，Scratch學習中，在邏輯組織方面彰顯計算思維，可以借助模型模擬演示來反映數據。為了完成程序編寫目標，可以綜合分析程序各項任務，抽象內容轉化為直觀內容，設計對應程序任務，綜合分析各項任務要求來編制解決方案，獲得對應指令算法。諸如，以設計時鐘為例，第一步需要定義時針、分針和秒針，將秒針初值設置為0，將預設好的指令融入秒針循環語句中。分針腳本需要判斷秒針值等于60時，方可執行旋轉命令，所以需要將判斷語句加入群中，執行后變量秒針值重新變為0。而在這個過程中，為了實現不同的目標，必須要設計不同算法指令，綜合考量腳本設計，充分彰顯計算思維[3]。

其三，Scratch學習中，在識別、分析和實現過程中展現計算思維。不同角色需要實現的功能有所不同，為了保證最終呈現效果，應針對性地進行腳本設計，正確梳理同運用之間的關系，最后達到有效組織目標。諸如，設計迷宮腳本，首先需要創設情境故事，小雞想要走出迷宮，就需要經過四個問題并回答，只有全部答對方可走出迷宮。回答錯誤，需要小雞重新回到起點，每次回答錯誤都會減去一點生命值[4]。

其四，Scratch學習中，學習過程整理與歸納中展現計算思維。優化算法設計，通過合理規劃各個步驟環節，按部就班地實現方可達到最終目標。實驗內容設計中，一個計算任務可以選擇多方法實現，算法多樣化的同時，也可以幫助學生分析不同算法的優點和缺點，進而將設計過程精簡優化。

三、Scratch環境下小學生計算思維培養的措施

（一）推行項目平面化，問題分析更加直觀

其一，從編程角度對項目詳細描述。為了將復雜問題精簡化，通過觀察、分析、描述和假設等一系列流程來解決問題，首要一點需要推行項目平面化，促使問題分析更加直觀化。將學生的問題和設想呈現在紙面上，以設計師角色來勾勒心中的創意觀點，抽象內容具體化，繪制流程圖。而這允許是一段科幻短劇，也可以是前沿技術，但其中涉及并發概念，內涵遞歸思想。例如，智能駕駛為主體，可以制作一段創意短片來闡述概念，然后在教師的指導下學生獲得充足的實踐空間，帶著問題去探究和挖掘智能駕駛相關資源，包含速度控制、智能剎車、編導提醒等多樣化功能[5]。循序漸進，學生可以在頭腦中形成多種觀點，基于流程圖直觀地表述出來。

其二，項目描述過渡到生活描述。與項目一樣，生活同樣可以借助流程圖呈現出來，規劃一天或是一周的時間。例如，一天時間規劃，早上先吃早飯，然后去同學家做作業，下午去室外打籃球，晚上回家和家人一起慶祝生日。通過在紙上直觀地呈現計劃，內容和流程清晰明了。

（二）推行任務立體化，針對性解決問題

其一，任務分解細化。在流程圖上把握各節點任務要求，發現這些任務之間存在潛在聯系，并非獨立存在的，為了幫助學生思路清晰、明確，推行任務立體化，將總任務劃分為多個子任務，按部就班地完成任務，把握任務關聯知識點，交由學生自主判定，分析問題和解決問題[6]。沿著主線，明確目標并逐步完成各項任務，如果出現子任務無法完成的情況，那么整體流程進度受到影響，學生應分析具體出現問題的環節，是否因為這個問題引出其他學科問題，將問題羅列出來，便于針對性解決。通過此種方式，任務立體化，思路即便發生偏差，但最終也會回歸主線，完成學習任務。

其二，分解任務，拉近課堂和生活的距離。課堂和生活之間距離的拉近，便于學生將所學知識應用于生活中，在鍛煉學生計算思維和實踐能力方面有著較為突出的優勢。對于日常生活內容，也可以在任務框架中將各項細化，促使生活效率顯著提升。但是，無論多么完整的計劃，后期都可能出現變化，所以要結合實際情況靈活調整和控制，不要局限于框架束縛，而是要真正體現靈活的計算思維。

（三）推行程序模塊化，方案優化改進

在編程過程中，應注重對流程進行優化和改進，流程合理可讀性較強，一方面可以提升程序的運行效率，另一方面便于后期的程序維護和改進。而在這個過程中，則涉及一個概念—編程邏輯思維，主要指程序內部強調編程思維，在其他編程模式實際應用中體現的邏輯思維。推行程序模塊化，可以實現多個程序之間的合理分工和調用，相互依存[8]。

從程序優化逐步過渡到生活。日常生活中遇到的問題多種多樣，解決同一個問題的方法是多樣的，這就需要綜合分析和比較，選擇更加靈活、便捷、高效和成本低的方法。例如，生活中小王如果需要購買一個品牌的鋼筆，則需要提前告知在外上班的爸爸，下班回家時可以直接買回家，不僅可以得到想要的鋼筆，也不會耽誤在家學習，滿足多重目標需要。同樣的，Windows操作系統的并發概念，同樣是這一概念的具體展現，多重目標可以同步進行，實現資源最優化利用。長此以往，人們可以多學科方法來靈活運用計算思維，促進新概念產生，并作用于現代社會進步和發展，其重要性不言而喻。

四、結論

綜上所述，Scratch環境下的小學生計算思維培養并非一件簡單的事，而是需要長久堅持，找對方法。尤其是現代教育強調學生素質能力的培養，知識講述并非唯一目標，學會知識的同時，也要掌握相對應的思維方法。通過培養學生的計算思維，可以拉近課堂和生活之間的距離，鍛煉學生知識運用到實踐的能力，并且從生活中學習到更多的經驗技巧，反作用于學習領域更高層次的發展。

【參考文獻】

[1]鐘燕茹.基于Scratch的農村小學生計算思維訓練的實踐研究[J].名師在線，2020，20（27）：67-68.

[2]王衛堅. Scratch教學中對小學生計算思維養成的探討[J].科幻畫報，2020，29（08）：187.

[3]佘馥秀.基于“互聯網+PBL”的小學生計算思維能力培養研究—以Scratch編程教學為例[J].教育與裝備研究，2020，36（06）：75-78.

[4]聞敏，張順忠. Scratch程序設計教學中培養小學生計算思維的研究[J].電腦知識與技術，2020，16（07）：160，166.

[5]熊秋娥，葛越. Scratch游戲化編程培養小學生計算思維的實證研究[J].基礎教育，2019，16（06）：27-35.

[6]譚國聚，孟延豹.基于程序結構講授程序設計培養小學生計算思維能力—以Scratch 2.0程序設計為例[J].中國信息技術教育，2019，11（23）：74-76，109.

[7]金政.基于Scratch編程的小學生計算思維培養實踐研究[D].延吉：延邊大學，2019.

[8]劉麗.小學生Scratch課程設計與學生計算思維培養[J].新課程（小學），2019，23（08）：102.