編程貓課程中運用思維導圖培養小學生計算思維的優勢

黃國棟

【摘要】隨著時代的進步、技術的革新，教學不再僅僅是向學生傳授知識，更要求學生具備計算思維能力，就如同我們具備聽、說、讀、寫能力一樣重要。未來的孩子如果不會編程可能像現在不會英語的孩子一樣讓人擔憂，會編程的孩子會有更多的機會與機器世界交互和創造人工智能這樣的能力。本文從計算思維角度出發，闡述在編程貓教學中運用思維導圖的方式培養學生計算思維的優勢，并以“接蘋果”一課為案例，展示在編程貓課程中運用思維導圖培養學生計算思維，對學生的學習興趣、知識整合以及創新思維等方面所起的重要效果。

【關鍵詞】思維導圖;計算思維;編程貓

有效的教學既能提高教學效率，又能提升學生的學習水平。在信息技術編程教學中，傳統的教學方法是教師一邊講，學生跟著學，這種學習方法學生只能學習了操作技巧，對學生的思維能力的培養嚴重不足。將思維導圖引入到信息技術編程教學，這能極大激發學生的學習興趣，提升學生的思維能力。

1.思維導圖是把單調、復雜的信息利用符號、關鍵詞、數字、線條、圖形加之豐富的色彩轉換成簡單明了、層次分明的圖文形式，使人們從繁雜、冗余的文字信息中掙脫出來。可以充分發揮左腦（時間、語言、邏輯）和右腦（空間、視覺、想象）的協調功能，將傳統的單向思維變成多維思維，提高學生的學習效率。

2.計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。而對小學生計算思維的培養則側重于培養他們的問題解決能力和思維能力，主要包含：①自動化，即計算機科學的方式;②算法，即對問題的各種分析和思考;③邏輯，即各種問題引發出來的相互關系和可能性;④優化，即對問題的解決方案進行更好的完善;⑤抽象，即利用計算機科學的方式對問題解決的方法和思路進行歸納和整理。

一、思維導圖在編程貓課堂教學中培養小學生計算思維的應用優勢

本文以“接蘋果”一課為實例，闡述在編程貓課堂教學中運用思維導圖來培養學生計算思維對學生的學習興趣、知識整合以及創新思維等方面所起的重要效果。

1.激發學生學習興趣

自2017年順德將編程貓引入小學五年級的課堂教學。編程貓較傳統的編程有很大的區別，不再使用編程語言而是用圖形化的形式開展編程活動，但是對編程思維的要求卻是如出一轍的。機械重復、枯燥乏味的計算思維學習讓學生們開始產生厭學的情緒。而思維導圖用文字、數字、圖像、顏色、符號等元素將計算思維可視化，直觀地將要傳送的計算思維信息傳送給學生，以此來增加編程教學的趣味性，激發學生的學習興趣，促進學生主動積極地參與學習，把被動變為主動，讓學習編程成為一件樂事兒。

教學環節一：試玩游戲，明結構

在課的開始，為了激發學生的興趣，筆者用做好的“接蘋果”游戲讓學生們玩一玩，目的是讓他們在玩的過程中能夠清晰地了解到游戲中涉及到的角色以及各個角色在游戲中充當的作用，使學生對游戲的整體概念有了一個清晰的邏輯認識，讓學生的邏輯思維能力得以提升。

教學環節二：繪制導圖，定流程

通過前面的玩游戲，同學們大致了解了整個游戲的角色及過程。那接下來做游戲就目標明確了，不會漫無目的地去制作。在游戲的整個制作過程中我們都用思維導圖來進行貫穿，學生們通過思維導圖逐一地進行分解，并且將學生的抽象思維逐一的具體化。通過這樣的思維導圖來分析背景、角色及其相應的關系可以很好的鍛煉學生的算法思維和邏輯思維。主要分為以下兩個步驟。

第一步：游戲中涉及到的基本角色及背景，通過玩游戲相信大多數同學都已經清楚，然后通過思維導圖（如圖1）讓學生們更清晰地知道游戲的整體思維框架，接著再來導入背景和角色效率會更高。

第二步：游戲的基本背景和角色導入以后，開始通過思維導圖逐一分解每一個角色在游戲中起了什么作用，完成了哪些動作。

蘋果：在頂端不斷往下掉，掉下來的位置是隨機的，蘋果不斷出現這就要使用到克隆指令。下落的過程中碰到小車會發生什么事，掉到地上又發生什么事等一列的問題。這時，學生小組合作繪制思維導圖將腳本思路整理出來，通過思維導圖（如圖2）能更清晰地展示蘋果的下落位置及下落過程的情況，讓大部分的學生都能很好地厘清其中的關系。思維導圖的運用對任務的分析、算法的選擇以及思考的過程可以更好地鍛煉學生的計算思維能力。

小車：移動的方式是通過鍵盤的方向鍵移動，遇到蘋果時接著這是游戲現象。接下來同樣根據現象寫腳本，同學們小組合作完成其思維導圖（如圖3），在思維導圖中直觀地寫出小車的運動，以免學生們發生不必要的混淆，也將重難點清晰地展示出來。厘清相應的關系也是可以很好地鍛煉學生的算法思維。

（2）培養學生創新思維

編程貓編程教學的核心是計算思維的培養。傳統的方式是學生來講自己的編程思路，教師來補充，用語言的方式來進行思維的互動。而思維導圖是一種思維可視化的工具，它可以將學生的計算思維過程清晰地展現出來。這種可視化的視覺符號可以激發學生的想象力和創造力，使思維無限的延伸，從而使學生的創新思維能力可持續發展。其次，學生繪制思維導圖的過程也是學生分析問題、解決問題、生成方案的思考過程，從而有效地促進學生提升創新能力，同時也讓計算思維中的優化思維得到很好的提升。

教學環節三：利用導圖，創新思

在完成基本的游戲設置后，學生們開始創新發揮想象，想一想在海底還會有哪些生物存在，它們之間又可以發生怎樣的故事。為游戲再增加新的角色，為新的角色設計活動，讓學生的抽象思維能力得到很好的提升。（如圖4）

（3）幫助學生整合知識

編程貓編程學習從最簡單的單個指令模板開始學習，到最后利用多個指令模塊進行游戲創作。在整個學習的過程中除了要掌握這單個指令的知識點外，還要學會將這些單個指令進行整理、歸納，形成一個完整的知識體系。教育、認知心理學家布魯納認為“所獲得的知識，如果不把它用完整的結構關聯在一起，那么這多半是一種會被遺忘的知識。一串不連貫的論據在記憶中的壽命也是短促的、可憐的。”而思維導圖可以把零散的、片段式的知識整合在一張可視化的圖示上進行展示，學生把舊知識、新知識相互聯系，形成一張知識網，無形中提升了學生的抽象思維能力。