周瑩





摘 要: 作為一名小學(xué)信息技術(shù)教師,筆者深感Scratch編程的魅力所在。Scratch編程教學(xué)是普遍認(rèn)可的小學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)的重要抓手和落腳點(diǎn)。文章從Scratch編程教學(xué)與生活融合、與學(xué)科融合兩個(gè)方面介紹了教學(xué)方法和初步經(jīng)驗(yàn),并初步總結(jié)了筆者探究—模仿—探究的教學(xué)方法。通過(guò)這些方法的使用,教師可以更好地引導(dǎo)孩子學(xué)習(xí)Scratch編程,培養(yǎng)計(jì)算思維。
關(guān)鍵詞: Scratch編程;計(jì)算思維;生活融合;學(xué)科融合;探究—模仿—探究教學(xué)法
中圖分類(lèi)號(hào): TP393?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A?? ?文章編號(hào): 1673-8918(2022)04-0017-04
《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要(2017年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》)指出信息技術(shù)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng),信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任等方面。
近年來(lái),計(jì)算思維培養(yǎng)受到普遍重視,“算法與程序設(shè)計(jì)”作為計(jì)算思維的重要體現(xiàn),是信息技術(shù)課程的核心模塊之一。對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō),Scratch是目前應(yīng)用最廣泛的可視化編程軟件。Scratch編程學(xué)習(xí)不需要學(xué)生記憶和理解晦澀難懂的代碼,學(xué)生只需要拖拽現(xiàn)成的積木化控件進(jìn)行組合即可完成編程。學(xué)生關(guān)注的是分析問(wèn)題,把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為積木化控件來(lái)解決問(wèn)題,避免編寫(xiě)復(fù)雜的程序語(yǔ)言,這使編程學(xué)習(xí)變得更加輕松有趣。筆者在教學(xué)實(shí)踐中,總結(jié)了探索—模仿—探索的教學(xué)方法,學(xué)生在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)自主探索初步了解Scratch編程軟件的操作方法,培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,然后通過(guò)教師流程圖引導(dǎo)下的大量模仿操作,理清思路,提高計(jì)算思維,最后實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)作。
Scratch等積木式編程軟件作為中小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的重要抓手,進(jìn)入了小學(xué)信息計(jì)算必修內(nèi)容。如何讓Scratch編程學(xué)習(xí)真正提高學(xué)生的計(jì)算思維,體現(xiàn)信息技術(shù)學(xué)習(xí)的實(shí)踐性,正如《綱要》中所說(shuō):“要將信息技術(shù)和其他學(xué)科融合起來(lái),面向?qū)W生的生活世界,幫助學(xué)生對(duì)世界的完整認(rèn)識(shí)?!?/p>
一、 Scratch編程和學(xué)科融合
(一)Scratch編程與數(shù)學(xué)學(xué)科融合
數(shù)學(xué)是思維的體操,Scratch編程軟件中的“數(shù)據(jù)”“偵測(cè)”“數(shù)據(jù)和邏輯運(yùn)算模塊”等模塊中的控件和數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)高度相關(guān),在計(jì)算思維培養(yǎng)方面是一致的。由此,教師可以在教學(xué)中將兩個(gè)學(xué)科進(jìn)行融合,利用Scratch編程的工具性和實(shí)踐性特征,為數(shù)學(xué)教學(xué)提供實(shí)踐工具,或者利用數(shù)學(xué)知識(shí)為信息技術(shù)教學(xué)提供助力。
例如,在《畫(huà)正多邊形》一課中,教師先讓學(xué)生畫(huà)正三角形、正方形(正四邊形)、正六邊形和正八邊形。通過(guò)四個(gè)圖形的繪制,教師把控件的相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)學(xué)化歸納和匯總,然后引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)次數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系,從而推導(dǎo)出正多邊形畫(huà)法的公式(如表1),這是數(shù)學(xué)式思維對(duì)Scratch編程教學(xué)的幫助,同時(shí)Scratch編程對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)也起到了積極助推作用。
學(xué)生在掌握了正多邊形繪制方法之后,可以輕松繪制出正七邊形、正十一邊形、正二十五邊形等利用紙筆很難計(jì)算和繪制的圖形,不能整除的數(shù)字,比如360/7,利用控件 就可以直接表示,計(jì)算機(jī)會(huì)幫助我們快速計(jì)算。同時(shí)學(xué)生通過(guò)學(xué)多邊形的繪制,發(fā)現(xiàn)正多邊形的邊數(shù)越多,圖形越接近于圓形,這對(duì)于學(xué)生理解數(shù)學(xué)中圓形相關(guān)知識(shí)起到很大幫助,Scratch編程將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為直觀的畫(huà)面,實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型,更提高了學(xué)生的計(jì)算思維。
數(shù)學(xué)和Scratch編程融合幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)正多邊形和圓形的知識(shí),也教會(huì)學(xué)生解決問(wèn)題的方法和策略。
(二)Scratch編程和語(yǔ)文學(xué)科融合
Scratch編程的第一課教學(xué)時(shí),教師常常把Scratch軟件的界面當(dāng)作一個(gè)“劇場(chǎng)”來(lái)介紹,“小貓”是主演,“舞臺(tái)區(qū)”是演員表演的場(chǎng)地,“角色區(qū)”是演員休息區(qū),“背景”相當(dāng)于幕布,“腳本”相當(dāng)于劇本,用Scratch編程軟件編寫(xiě)腳本,就好比是導(dǎo)演編排一部舞臺(tái)劇。把Scratch編程教學(xué)和舞臺(tái)劇編排相聯(lián)系,給腳本相應(yīng)的情境,讓每個(gè)控件的出現(xiàn)都和劇情緊密相關(guān),這樣學(xué)生不僅記得牢,思維也得到了訓(xùn)練,Scratch編程和語(yǔ)文學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系。
Scratch編程編排舞臺(tái)劇,首先導(dǎo)演要構(gòu)思好分鏡頭腳本,將所需要的角色和背景設(shè)置好之后,再利用廣播控件按照故事發(fā)展的順序?qū)⒎昼R頭腳本進(jìn)行串聯(lián)。比如,學(xué)生在Scratch編程軟件編排《龜兔賽跑》故事時(shí),需要自己繪制或者網(wǎng)絡(luò)搜索烏龜和兔子的角色圖片,每個(gè)角色要符合人物特征,讓學(xué)生理解寫(xiě)作中人物外貌描寫(xiě)的寫(xiě)法;每個(gè)場(chǎng)景的背景圖,會(huì)讓學(xué)生理解圖文并茂的重要性;每個(gè)場(chǎng)景編排結(jié)束后,用“廣播消息并等待”和“當(dāng)接收到消息……”控件把各個(gè)場(chǎng)景串聯(lián)。
學(xué)生在編排舞臺(tái)劇的同時(shí),要學(xué)會(huì)先在頭腦中思考每個(gè)角色語(yǔ)言、動(dòng)作以及故事情節(jié)發(fā)展順序和因果關(guān)系,這種思考是思維導(dǎo)圖式的雛形,不但提升了學(xué)生計(jì)算思維,激發(fā)了創(chuàng)作靈感,也提升了學(xué)生自主探索能力。
(三)Scratch編程和美術(shù)學(xué)科融合
Scratch編程的過(guò)程中,常常需要“繪制新角色”和“繪制新背景”,繪制的界面和電腦自帶的“畫(huà)圖”軟件類(lèi)似,是數(shù)字化美術(shù)的一部分?!爸行狞c(diǎn)”的選擇、“上下翻轉(zhuǎn)”“左右翻轉(zhuǎn)”的使用,對(duì)于程序的測(cè)試效果影響巨大,很多程序測(cè)試無(wú)法完成效果,都是由于中心點(diǎn)的選擇有誤造成的,學(xué)生理解中心點(diǎn)對(duì)程序的影響和對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練有很大幫助。
另外,Scratch中的“畫(huà)筆”模塊,結(jié)合其他積木的使用,可以繪制出圖形,模擬繪圖工具,也是數(shù)字化美術(shù)的一部分。例如,《畫(huà)城堡》一課中,學(xué)生利用畫(huà)筆工具完成多邊形的繪制,用多邊形組成了畫(huà)城堡的任務(wù),而且還發(fā)揮自己的想象,裝飾自己的城堡,有的同學(xué)設(shè)計(jì)出彩色城堡,有的同學(xué)在城堡外種上草坪,有的同學(xué)在城堡外設(shè)計(jì)了花園,還有的同學(xué)讓城堡上空燃放起絢麗的煙花(如圖1)。教師把學(xué)生的創(chuàng)意進(jìn)行了梳理和歸納,發(fā)現(xiàn)學(xué)生用Scratch編程這種數(shù)字化的方法來(lái)美化圖形,有的學(xué)生用顏色美化城堡、有的學(xué)生用組合圖形美化。學(xué)生在構(gòu)建美的同時(shí),會(huì)先在大腦中進(jìn)行構(gòu)圖,這種構(gòu)圖就是計(jì)算思維的訓(xùn)練。
(四)Scratch編程和音樂(lè)學(xué)科融合
Scratch編程中的“聲音”控件區(qū)里,有很多數(shù)字化音樂(lè)的實(shí)現(xiàn)工具。利用Scratch的軟件中可模擬多種樂(lè)器,進(jìn)行樂(lè)曲的腳本編寫(xiě),為劇情設(shè)置合適的背景音樂(lè),增加了編程的樂(lè)趣,大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。比如,在《動(dòng)物表演》一課中,每個(gè)動(dòng)物的出場(chǎng)時(shí)都可以設(shè)置相應(yīng)的出場(chǎng)音樂(lè),而且小猴也可以利用彈奏音符52,0.5拍;彈奏音符52,0.5拍;彈奏音符53,1拍;彈奏音符52,1拍;彈奏音符57,1拍;彈奏音符53,2拍,這樣的設(shè)置,演奏生日快樂(lè)歌,聲音的融入讓Scratch編程編排的原本無(wú)聲舞臺(tái)劇變得多元且精彩紛呈。
(五)Scratch編程和科學(xué)學(xué)科融合
Scratch編程中的變量、順序、條件、循環(huán)等基本的程序原理也普遍存在于科學(xué)現(xiàn)象中。利用Scratch編程創(chuàng)作呈現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象和邏輯過(guò)程,加深學(xué)生對(duì)科學(xué)概念內(nèi)容的理解,同時(shí),在設(shè)計(jì)過(guò)程中培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力。以《Scratch模擬自然界中水循環(huán)》為例,教師帶領(lǐng)學(xué)生分析發(fā)現(xiàn):太陽(yáng)、水蒸氣、烏云、雨、彩虹的出現(xiàn)都與空氣濕度密切相關(guān),新建濕度這個(gè)變量,通過(guò)變量的循環(huán)變化實(shí)現(xiàn)濕度從低到高,再?gòu)母叩降偷难h(huán)變化,這個(gè)變化過(guò)程決定著天氣的變化,所以程序不是編寫(xiě)在某個(gè)角色里,而是背景里。通過(guò)濕度的變化,太陽(yáng)、水蒸氣、烏云、雨發(fā)生改變,編程過(guò)程幫助學(xué)生理清了天氣變化和濕度的關(guān)系。這樣的編程模式同樣可以推廣到日月星辰隨著一天時(shí)間的變化而變化等自然現(xiàn)象的模擬仿真。學(xué)生摸著“一個(gè)變量”的藤,摸到了自然現(xiàn)象之間聯(lián)系的“瓜”。
二、 Scratch編程和生活融合
Scratch編程和生活是息息相關(guān)的,舞臺(tái)區(qū)好比是生活的縮影,為了讓實(shí)現(xiàn)想要的功能,需要把控件進(jìn)行組合或者拆分,就像小朋友“玩積木”“過(guò)家家”。比如,綜合課《畫(huà)城堡》教學(xué)時(shí),教學(xué)內(nèi)容多,學(xué)習(xí)難度大,學(xué)生要學(xué)會(huì)分析圖形,將復(fù)雜圖形分解成簡(jiǎn)單圖形,并把簡(jiǎn)單圖形定義成積木塊,在每個(gè)簡(jiǎn)單圖形的起始位置通過(guò)調(diào)用積木塊組合成復(fù)雜圖形。當(dāng)需要使用連續(xù)的積木塊時(shí)可以用積木塊簡(jiǎn)化,讓學(xué)生感受到模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。第一次上課后,筆者找了十個(gè)學(xué)生,這十個(gè)當(dāng)中有畫(huà)出城堡的學(xué)生,有城堡畫(huà)出一半的學(xué)生,有六個(gè)積木還沒(méi)有定義好的學(xué)生。和學(xué)生的訪談中,筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生根本沒(méi)有理解為什么要盡心定義,定義耽誤了很多時(shí)間。學(xué)生的問(wèn)題和建議給了筆者修改教學(xué)設(shè)計(jì)的方向和動(dòng)力,筆者知道怎樣把不知道去哪兒的時(shí)間找回來(lái)。晚上回到家,筆者找出女兒的磁力片積木,用一些基本圖形拼出了如圖2一些形狀,筆者想通過(guò)這些圖形讓學(xué)生理解什么是組合圖形。為什么在Scratch中要用定義積木的方法來(lái)畫(huà)組合圖形。這一環(huán)節(jié)可以放在課前熱身階段。
對(duì)于需要用到的6個(gè)積木,連續(xù)6次的重復(fù)定義,確實(shí)花費(fèi)了很多時(shí)間,對(duì)于這一問(wèn)題,筆者設(shè)計(jì)了“半成品學(xué)件”這個(gè)“腳手架”,教師演示過(guò)定義積木的方法后,學(xué)生自己嘗試定義一個(gè)積木,然后就可以給學(xué)生一個(gè)六個(gè)積木都定義好的“學(xué)件”,學(xué)生在“腳手架”的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)用積木畫(huà)城堡,節(jié)省了5~10分鐘的時(shí)間。定義測(cè)試過(guò)程中遇到問(wèn)題,為了方便的測(cè)試,筆者又設(shè)計(jì)了“黑板擦”這個(gè)“小機(jī)關(guān)”。用空格鍵單獨(dú)控制“清空”命令,簡(jiǎn)單方便,“黑板擦”學(xué)生非常容易理解。
調(diào)用積木塊看似簡(jiǎn)單,但是實(shí)際操作中的問(wèn)題非常多。學(xué)生發(fā)現(xiàn)積木總是“不聽(tīng)話”,不能隨心所欲地搭出設(shè)想的形狀。針對(duì)這種找不對(duì)開(kāi)始拼圖的“起始位置”和“方向”的問(wèn)題,筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)排隊(duì)小游戲:6名學(xué)生面對(duì)班級(jí)同學(xué)站成一排,筆者站在他們中間,全班學(xué)生齊聲說(shuō)出6名學(xué)生在筆者的左邊還是右邊,接著筆者更換一個(gè)位置,全班說(shuō)出每個(gè)學(xué)生在筆者的左邊還是右邊。最后,筆者向后轉(zhuǎn)背對(duì)著班級(jí)同學(xué),這時(shí)全班再齊聲說(shuō)出6名學(xué)生在筆者的左邊還是右邊,這時(shí)發(fā)現(xiàn)6名學(xué)生的位置都不相同。學(xué)生能夠感受到調(diào)用積木塊之前,起始“位置”和“方向”是一定需要弄清楚的。
三、 探究—模仿—探究進(jìn)階式循環(huán)的教學(xué)方法
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)教學(xué)中要以學(xué)生為主體,教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生以原有知識(shí)為起點(diǎn),不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題,最終形成自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論很好地契合了Scratch編程課程教學(xué)的特點(diǎn),在Scratch教學(xué)中被大量應(yīng)用。在教學(xué)實(shí)踐中,筆者總結(jié)出“探究—模仿—探究”進(jìn)階式循環(huán)的教學(xué)方法,學(xué)生通過(guò)自主探究,大量模仿練習(xí),再到半成品修改練習(xí),最后可以自主創(chuàng)作,實(shí)現(xiàn)了由“蹣跚學(xué)步”到“獨(dú)立奔跑”的轉(zhuǎn)變。
Scratch作為一種可視化編程軟件,和學(xué)生生活契合度較高。初始課學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,教師可以放手讓學(xué)生自主探究。通過(guò)自主探究,大部分學(xué)生可以掌握軟件的基本操作并編寫(xiě)出一些簡(jiǎn)單的腳本,這些成就感大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為Scratch軟件學(xué)習(xí)開(kāi)了好頭,探究式教學(xué)法在初始課學(xué)習(xí)中發(fā)揮了重要的作用。
隨著學(xué)習(xí)的深入,如果教師一直放手讓學(xué)生自主探究,學(xué)生的進(jìn)步會(huì)變得緩慢,并且很少有優(yōu)秀作品出現(xiàn),學(xué)生只有自己僅有的一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)不斷重新放大,很難有更深入的探究和發(fā)現(xiàn),學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也會(huì)受到打擊。筆者通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),大量的“模仿練習(xí)”對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)起到積極助推作用。Scratch編程學(xué)習(xí)在凸顯獨(dú)立探究的同時(shí),離不開(kāi)模仿練習(xí)。模仿練習(xí)是指,教師引導(dǎo)學(xué)生在流程圖的帶領(lǐng)下,進(jìn)行大量的由“流程圖模仿”到“半成品補(bǔ)充”的反復(fù)練習(xí),從而幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)抽象問(wèn)題和自主編程的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維的提高。
(一)流程圖引導(dǎo)
流程圖是一種描述解決問(wèn)題的方法、思路或者算法的工具,流程圖代表了數(shù)據(jù)或者思維的流向。教師在Scratch編程教學(xué)時(shí),需要先帶領(lǐng)學(xué)生分析問(wèn)題,提煉出解決問(wèn)題的步驟,然后根據(jù)解決問(wèn)題的步驟畫(huà)出流程圖,最后把腳本和流程圖一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。
在流程圖的帶領(lǐng)下,學(xué)生經(jīng)過(guò)反復(fù)模仿和練習(xí),掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。比如,在編寫(xiě)《貓捉老鼠》游戲中貓的腳本時(shí),教師帶領(lǐng)學(xué)生用語(yǔ)言分析貓的動(dòng)作,小貓剛開(kāi)始待在窩里(初始位置),游戲開(kāi)始后,小貓面向鼠標(biāo)移動(dòng),如果碰到障礙物就回到窩里再重新出發(fā),如果碰到老鼠就獲勝。隨著語(yǔ)言的描述,教師展示一步步畫(huà)出流程圖,再讓學(xué)生根據(jù)流程圖拖拽積木,教師只需要提醒流程圖中是通過(guò)“回路”來(lái)表現(xiàn)循環(huán)語(yǔ)句的,學(xué)生就可以理解并輕松地編寫(xiě)出程序了。(如圖3)
(二)半成品補(bǔ)充
學(xué)生跟著流程圖,模仿編寫(xiě)程序,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的練習(xí),可以掌握較簡(jiǎn)單程序的編寫(xiě)。要想把遇到的問(wèn)題轉(zhuǎn)化Scratch程序,還需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)。一節(jié)課的時(shí)間想要編寫(xiě)一個(gè)完整程序,難度較大。為了提高學(xué)生練習(xí)效率,需要使用程序“半成品”這個(gè)“腳手架”。程序半成品幫助學(xué)生省去了素材導(dǎo)入、背景繪制等基礎(chǔ)設(shè)置操作,可以讓學(xué)生能夠?qū)P牡蒯槍?duì)性地訓(xùn)練部分關(guān)鍵程序的搭建。
比如,在學(xué)習(xí)變量應(yīng)用時(shí),教師給學(xué)生《貓捉老鼠》的半成品讓學(xué)生直截了當(dāng)?shù)貫榘氤善烦绦蛱砑幼兞磕_相關(guān)腳本(如圖4),這樣一節(jié)課時(shí)間下來(lái),可以進(jìn)行多個(gè)案例的練習(xí),學(xué)生也可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況,選擇不同難度系數(shù)的半成品進(jìn)行練習(xí),大大提高了練習(xí)效率。半成品練習(xí)的前提是需要教師提前進(jìn)行較好的準(zhǔn)備和構(gòu)想,對(duì)教師課前準(zhǔn)備要求較高。
學(xué)生通過(guò)基于流程圖引導(dǎo)和半成品支撐的大量模仿練習(xí),能夠理解了各個(gè)控件、變量、函數(shù)的作用,并能夠歸納出游戲、動(dòng)畫(huà)、故事這三類(lèi)編程的特征。遇到問(wèn)題,能夠獨(dú)立地探究,嘗試把實(shí)際問(wèn)題抽象成流程圖模式的思考,進(jìn)而搭建出相應(yīng)的腳本,解決問(wèn)題,這就實(shí)現(xiàn)了探究、模仿、探究的階性循環(huán)。隨著學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的提升,學(xué)生的計(jì)算思維能力也得到了提高。
四、 結(jié)語(yǔ)
記得一次Scratch編程課后,班上一位學(xué)生開(kāi)心地告訴老師:“前面學(xué)習(xí)的‘WPS文字’和‘WPS演示’和Scratch編程有很大不同。‘WPS文字’是讓我按軟件的要求一步一步地去做,在Scratch編程中是讓小貓按我的想法做事情?!睂W(xué)生的感受,直觀地印證了Scratch編程對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)。
Scratch編程和各學(xué)科密不可分,與生活完美融合,但融合不是教育本身的目的。作為學(xué)習(xí)引導(dǎo)者的教師,應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到,融合教學(xué)只有在教師的創(chuàng)意引導(dǎo)下,學(xué)生不斷進(jìn)行探究—模仿—探究才能實(shí)現(xiàn)。教師要站在學(xué)生的立場(chǎng)上,創(chuàng)意地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),讓學(xué)生的計(jì)算思維得到訓(xùn)練,這樣才能提升學(xué)生創(chuàng)新思維能力,形成精益求精的工匠精神。
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