Scratch編程教學培養(yǎng)小學生計算思維的方法探究

劉莉

【摘 要】計算思維作為小學信息技術課程的核心素養(yǎng)之一，也是學生成長所要掌握的能力，因此加強計算思維的培養(yǎng)，對小學信息技術教師而言意義重大。本文概述計算思維的基本內涵、小學Scratch編程教學的現(xiàn)狀，提出小學Scratch編程教學培養(yǎng)學生計算思維的三個方法：建立模型，培養(yǎng)學生簡約思維能力;降低難度，培養(yǎng)學生轉化思維能力;糾錯改正，培養(yǎng)學生啟迪思維能力。

【關鍵詞】計算思維;小學信息技術;Scratch編程;教學方法

【中圖分類號】G434 ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）05-056-03

計算思維也被稱作“算法思維”，具體指利用計算機科學的基本理論概念，展開問題求解、系統(tǒng)設計、人類行為理解等涉及計算機科學深度的一系列思維活動。2008年，專家對其定義進行進一步界定，即計算思維具有概念化特征，不能限定在計算機學習與編程語言研發(fā)之中;計算思維屬于一個合理思考辯證邏輯的過程，并非是機械定勢反復操作行為;計算思維是人類大腦思維模式，不是常規(guī)的計算機運作方式。編程教學作為計算思維培養(yǎng)的主要路徑，在小學階段，教師利用Scratch編程工具展開教學，能夠培養(yǎng)學生的問題解決能力，促進學生計算思維的發(fā)展。

小學Scratch編程教學現(xiàn)狀

在小學Scratch編程教學中，培養(yǎng)學生的計算思維，需要夯實學生的學習基礎，隨后在知識探究中，展開思考、建模與實踐，最終踐行創(chuàng)新思維。簡單來講，學生運用計算機技術手段，形成一定的計算理解，采取有效方式，找尋有效的問題解決方法，在此期間所形成的思維活動，就是計算思維。

如今，在小學Scratch編程教學指導中，仍存在“教師講，學生模仿”的實際現(xiàn)象。學生的學習體驗感、學習成就感不足，缺少自主探究的機會，難以感受到Scratch編程學習的樂趣。學生無法掌握可行的Scratch編程學習方法，就會限制學生計算思維的發(fā)展。為此，小學信息技術學科教師需根據(jù)學生的興趣愛好、學習基礎，改變固有的教學方式，為學生提供獨立思考、合作學習的機會，培養(yǎng)學生的計算思維能力，促進學生全面發(fā)展。

小學Scratch編程教學培養(yǎng)學生計算思維的有效方法

1.建立模型，培養(yǎng)學生簡約思維能力

計算思維培養(yǎng)的目的是提高學生問題解決能力，而問題解決的關鍵之一是明確問題。在小學Scratch編程教學中，抽象性特點顯著，教師需要重視簡約思維的培養(yǎng)，把容易理解的生活場景與學科知識相互融合，通過分析與實踐，引導學生建立簡單的問題模型，為培養(yǎng)學生計算思維奠定良好基礎。教師在Scratch編程教學中，可根據(jù)學生的認知規(guī)律、學習基礎、接受能力，把Scratch編程的學習與學生實際生活相互結合。

例如，為了培養(yǎng)學生的簡約思維，促進學生計算思維發(fā)展，教師在Scratch編程教學中，可以為學生精心創(chuàng)設“趣味賽道小車”的教學內容，引導學生觀看世界級別的四驅車比賽視頻片段，牢牢吸引學生的目光，并激發(fā)學生的學習能動性。教師根據(jù)學生玩過四驅車的親身經(jīng)歷，向學生提出“四驅車在行駛中是前輪發(fā)力還是后輪發(fā)力？”“四驅車如果改成二驅車，在行駛中會有哪些變化？”“如何使賽車不偏離軌道行駛？”“影響賽車在賽道中行進的因素有哪些？”“在編程中如何實現(xiàn)賽車到達目的地的檢測呢？”等問題，激發(fā)學生的表達欲望，使學生進一步了解編程對象運動特點，幫助學生掃清思維障礙。師生共同討論總結小車智能化運作問題的解決方法（表1），讓學生了解學習任務，從而認識到本節(jié)課不單單是學習Scratch編程設計，還要參與到社會熱點話題討論之中，即智能化汽車設計研究。

在進行編程課程設計的過程中，教師可以使用STEM86平臺中的內容，如“計算機初級思維”課件，利用課件中的應用題、數(shù)字、幾何以及計算機知識，幫助學生掌握簡單應用題的解題思路，加深學生對數(shù)學的理解，初步了解計算與幾何的定義和簡單題目的解答，通過由易到難的知識模塊，實現(xiàn)對學生思維的有效培養(yǎng)。在分析動作效果時，教師要重視學生自然語言描繪的規(guī)范練習，加深學生對循環(huán)控制結構、選擇控制結構、順序控制結構等不同算法的了解。通過學習任務單（圖1），學生的學習思維更加清晰，所要完成的每個操作步驟也十分有條理，簡約思維也獲得良好提升。

圖1 ?學習任務單

2.降低難度，培養(yǎng)學生轉化思維能力

計算思維的實質就是抽象化與自動化。只有當學生了解“做什么”后，才能使計算機知道“如何做”。教師可以利用聚焦指令、角色帶入等方式，把難懂的問題逐一解決，才能使其轉變成可利用計算機解決的方式（圖2），促進學生計算思維的發(fā)展。在小學Scratch編程教學中，針對新指令塊的學習理解常常是教學的重難點，設計活動突破教學的難點，提高教學的有效性，非常重要。

圖2 ?問題與指令的轉換

如在設計“趣味賽道小車”一課時，教師可根據(jù)小車在賽道中智能行駛的情況，利用“顏色……碰到顏色……”的指令塊加以判定。教師通過引導學生觀察賽道背景圖的變化情況，為學生安排“對封閉賽、賽道外側背景與內側背景顏色變化情況展開觀察”“判定小車要返回賽道的實際情況”“找出讓小車判斷此返回賽道的指令塊”等學習任務。如此一來，教師就可逐漸引導學生抽絲剝繭般把小車所需返回賽道前的判斷轉變成左前輪碰撞外側顏色、右前輪碰撞賽道內側顏色的不同狀態(tài)，同時發(fā)現(xiàn)判斷該程序指令塊為偵測類別中“顏色……碰到顏色……”，即利用聚焦指令，可準確表達出轉化成抽象的指令塊。學生的學習理解難度進一步降低，學生的轉化思維能力、計算思維得到發(fā)展。

3.糾錯改正，培養(yǎng)學生啟迪思維能力

在小學Scratch編程教學指導中，當腳本搭建完成后，需對程序運作是否與預期相一致進行檢查，故而糾錯改正成為教學的重點。因Scratch編程系統(tǒng)的特點，學生常常出現(xiàn)隱蔽性顯著的邏輯錯誤。為此，教師可運用“假設—求證”的啟迪思維訓練方式，其中“假設”主要針對程序調試期間所觀察的非預期現(xiàn)象加以啟迪，引導學生猜想可能形成的問題;而“求證”主要對容易形成問題的要素加以啟迪，讓學生在排除其他影響的情況下進行適當調試，將相關懷疑對象一一排除，直到程序調試達到預期效果。

如教師針對“小車沖出賽道”這一錯誤現(xiàn)象，引導學生猜測相關影響因素，并對因素進行逐一驗證。有的學生認為“小車沖出賽道是由于車速過快導致的”，還有的學生認為“小車沖出賽道與旋轉方向錯誤有關”。為此，教師在分析“車速過快”這一影響因素時，要求學生把“移動10步”指令塊參數(shù)逐步下調直至“移動1步”，讓小車在賽道中的速度逐漸變慢，從而驗證車速與小車沖出賽道是否有關。

為實現(xiàn)對學生思維的全面把控，實現(xiàn)對學生思維的啟迪，教師可以利用STEM86平臺將教學課件提供給學生，引導學生進行自主假設學習，并利用平臺的作品提交功能，鼓勵學生將自己的編程作品提交。教師在批閱學生作品之后能夠更好地發(fā)現(xiàn)學生思維中存在的錯誤，并及時糾正，最終達到良好的教學效果。

教師在教學中要注重培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，使學生具備計算思維、創(chuàng)造性思維能力與知識運用能力，從而加深學生對學科知識的理解，增強學生的學習成就感。教師還需要做好教材課本的深入研究工作，并更新固有的教學理念，結合學生的學習基礎、接受能力，選取適當?shù)慕虒W模式，激發(fā)學生的學習主動性，使學生在趣味的Scratch編程教學中，提高創(chuàng)造性思維能力、問題解決能力，促進學生計算思維的發(fā)展。

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