基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)scratch課程案例設(shè)計(jì)

楊雅仙

摘要：計(jì)算思維是學(xué)生在信息技術(shù)課堂上需掌握的技能之一。為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，本文基于Scratch可視化編程，通過相應(yīng)的教學(xué)策略，讓學(xué)生在《趣味猜燈謎》程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)歷“創(chuàng)設(shè)問題情境-正確描述問題—分解項(xiàng)目抽象建模—編寫腳本優(yōu)化糾錯(cuò)-交流評價(jià)建立模型”等教學(xué)過程，來培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維意識、解決方法以及問題解決能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;Scratch課程;案例設(shè)計(jì)

在信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生的計(jì)算思維能力的高低對于問題的解決尤為重要。由于Scratch作為開放性、積木化的編程工具，在小學(xué)信息技術(shù)中是良好的教學(xué)工具，如何界定問題、分析問題、建立模型、算法設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化等過程都將體現(xiàn)了學(xué)生在計(jì)算思維的重要載體。是我們在實(shí)施提高中小學(xué)生計(jì)算思維能力以及解決問題能力的重要載體。

一、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)Scratch課堂教學(xué)策略

繼周以真教授提出計(jì)算思維的概念后，我國教育學(xué)者進(jìn)一步展開如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的探討。在“教學(xué)模式探究”方面，湯濤給出了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力為目標(biāo)的教學(xué)模式及實(shí)施過程：任務(wù)設(shè)計(jì)、呈現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計(jì)方案、方案選擇求解步驟、方案評價(jià)、創(chuàng)設(shè)情境、自主學(xué)習(xí)、教學(xué)評價(jià)[1]。由此，筆者結(jié)合針對于Scratch編程教學(xué)特點(diǎn)以及小學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了“創(chuàng)設(shè)問題情境-正確描述問題—分解項(xiàng)目抽象建模—編寫腳本優(yōu)化糾錯(cuò)-交流評價(jià)建立模型”的五步教學(xué)模式。為了加強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維，針對性地提升學(xué)生分解、概括、評估、抽象的能力，教師在教學(xué)中運(yùn)用正確描述問題，提高學(xué)生問題界定及分解能力、利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象、微課支撐及學(xué)案的雙引領(lǐng)、讓學(xué)生進(jìn)行反思優(yōu)化”教學(xué)實(shí)施策略，來實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)。

二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)Scratch課程案例設(shè)計(jì)

筆者以廣州市小學(xué)信息技術(shù)第三冊《趣味猜燈謎—鍵盤信息的獲取與偵測》作為教學(xué)內(nèi)容，通過一系列的教學(xué)策略開展教學(xué)。在這一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生主要通過教師精心設(shè)計(jì)的教學(xué)活動，親歷猜燈謎的游戲并設(shè)計(jì)相應(yīng)的腳本程序，在Scratch課程學(xué)習(xí)中來提高計(jì)算思維。

（一）、情境引入，描述問題

首先，教師利用“猜燈謎大賽”為背景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生思考如何幫助“游戲里的小明”檢驗(yàn)謎底的正確性：猜燈謎游戲是怎么判斷謎底是否對錯(cuò)的呢？

隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言正確描述“猜燈謎”游戲：當(dāng)我們啟動程序后，燈籠上會彈出窗口，詢問答案，引導(dǎo)在下方窗口用鍵盤輸入答案。當(dāng)答案輸入為“火龍果”時(shí)，界面上會顯示“猜錯(cuò)了”的提示。再次使用鍵盤輸入答案，當(dāng)界面上輸入的檢驗(yàn)答案為“荔枝”時(shí)，會出現(xiàn)“真棒，猜對了”的文字。本環(huán)節(jié)是為了讓學(xué)生更好地梳理問題，為以下的角色分解程序做鋪墊。

（二）、思維導(dǎo)圖，分解案例

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：猜燈謎游戲需要哪些背景、角色、角色的指令？它們之間又存在著哪些關(guān)系？當(dāng)學(xué)生往往不知從何處下手，因此教師可以提醒學(xué)生嘗試進(jìn)行任務(wù)的分解，任務(wù)的分解需要細(xì)致且明確。思維導(dǎo)圖形象直觀，便于問題的剖析與分解，因此我們可以引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖理解“猜燈謎”游戲的邏輯并整理思路。

首先學(xué)生先描述角色實(shí)現(xiàn)的效果，再推測是使用Scratch的哪一個(gè)指令來實(shí)現(xiàn)的。比如在《趣味猜燈謎》這一主題活動的核心是：如何讓燈籠彈出可輸入答案的詢問窗口？如何判斷輸入的答案是否正確并給出相應(yīng)的反饋？通過分解與思考，學(xué)生理解“詢問……并等待”指令，也明白使用“回答”積木來輸入和記錄鍵盤信息;在判斷謎底答案時(shí)，可以使用“如果……那么……”以及“如果……那么……否則”等指令。

通過以上的步驟，我們就將“猜燈謎”游戲問題轉(zhuǎn)化為更易理解與解決的編程問題，將學(xué)生無形的思維過程變?yōu)橹庇^有形的思維導(dǎo)圖，實(shí)現(xiàn)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象。這時(shí)，我們將“猜燈謎”實(shí)例與程序中的背景、角色、角色指令一一對應(yīng)，通過思維導(dǎo)圖為學(xué)生分解任務(wù)、構(gòu)建模型提供載體，讓學(xué)生在游戲中體驗(yàn)“分解”、“概括”等計(jì)算思維的魅力。

（三）、程序設(shè)計(jì)，調(diào)試改進(jìn)

通過思維導(dǎo)圖建立初步的模型后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。在“猜燈謎”中，如何讓燈籠彈出可輸入答案的詢問窗口以及判斷輸入的答案是否正確并給出相應(yīng)的反饋是整個(gè)程序設(shè)計(jì)問題解決的關(guān)鍵。這時(shí)候，教師需引導(dǎo)學(xué)生將解決問題的過程用自然語言描述出來，利用思維導(dǎo)圖的指引，教師提供導(dǎo)學(xué)案和微課啟發(fā)學(xué)生解決該關(guān)鍵問題。通過以上教學(xué)活動，學(xué)生將自然語言、思維導(dǎo)圖導(dǎo)學(xué)案、程序設(shè)計(jì)充分地融入“猜燈謎”的游戲案例設(shè)計(jì)中，循序漸進(jìn)，體現(xiàn)了計(jì)算能力的建模思維。

程序設(shè)計(jì)是一個(gè)逐步完善的過程。學(xué)生在編寫完Scratch程序后，在程序運(yùn)行的過程中可能會出現(xiàn)錯(cuò)誤以及不足，導(dǎo)致程序不能正常運(yùn)行。這時(shí)候教師應(yīng)及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生通過小組討論，思考問題：程序哪里出現(xiàn)了不足？可能是什么原因造成的？需要如何改進(jìn)？修改后的程序是否能解決該問題？可以怎樣改進(jìn)甚至創(chuàng)新創(chuàng)作自己個(gè)性化作品？對程序的思考、調(diào)試與完善是學(xué)生提高計(jì)算思維能力的重要途徑，學(xué)生的評估、抽象的能力也將得到反復(fù)的加強(qiáng)與鞏固。

（四）、作品欣賞，交流分享

學(xué)生完成程序作品后，及時(shí)交流與分享是不僅對學(xué)生知識與創(chuàng)意的肯定，而且是學(xué)生展示自我與再學(xué)習(xí)的過程。在《趣味猜燈謎—鍵盤信息的獲取與偵測》的交流分享中，教師可引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)思路、腳本程序、改進(jìn)措施三個(gè)方面來展示，其他學(xué)生邊聽邊思考邊反思，提出自己的評價(jià)意見和修改建議并反思自己的作品，尋求更好的程序設(shè)計(jì)方案。

三、結(jié)語

計(jì)算思維作為計(jì)算時(shí)代的新產(chǎn)物，是由大眾化信息技術(shù)普及孕育并席卷整個(gè)社會的信息文化，正在從計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域向其他學(xué)科領(lǐng)域拓展，顯現(xiàn)為一種新的、具有廣泛意義的思想方法[2]。因此，在中小學(xué)信息技術(shù)課堂利用Scratch編程，以任務(wù)驅(qū)動來進(jìn)行教學(xué)，鍛煉學(xué)生的分解、概括、評估、抽象的能力，將對學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)具有促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇小紅 ，車萬翔 ，王甜甜 . 如何在程序設(shè)計(jì)課程中培養(yǎng)計(jì)算思維能力 [J]. 工業(yè)和信息化教育 ，2013，（6）：32-36

[2] 高嬌.基于游戲化教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2014.