小學Scratch教學中計算思維的養成策略

戴凡凡

計算思維與人們的工作、生活密切相關，是一種靈活運用工具與方法求解問題的思維方式，在信息時代背景下對促進學生的終身發展具有不可替代的作用。強化對學生計算思維能力的培養，是信息技術教學的重點內容。教育行政管理部門和教育院校針對如何強化和培養學生的計算思維能力作出可行措施，即學校開設專門的課程來強化學生解決問題的綜合能力。Scratch教學符合學生的年齡特征，基礎的計算機知識符合學生的發展，在一定程度上對學生的計算思維能力的發展有促進作用，還能夠促進學生科學化思維的養成。

基于此，本文簡要分析了計算思維的研究現狀，并以蘇教版小學信息技術五年級《畫正多邊形》為例，進行了Scratch畫圖教學中計算思維能力培養的探索和實踐，探究了基于Scratch教學形勢下小學生計算思維能力的養成策略。

計算思維的研究現狀

計算思維不只是應用于計算機技術中的思維模式，還可以運用到任何學科、領域。計算機的更新換代極大地促進了這種思維的發展，并且在計算機科學和工程研究中獲得廣泛認可，因此習慣性地稱之為計算思維。計算思維已經逐漸變為現代社會的人類需要具備的一項基本素質和基本能力，而針對小學階段的學生而言，信息技術課程的實施開展則是培養其計算思維的重要途徑。計算思維能力的培養對學生的成長起著指引作用，課堂教學逐漸由技術能力的加強變為促進學生的思維能力提升，使學生在思維能力方面得到鍛煉，賦予了學生自主學習的空間和無窮的想象力、創造力，有效推動了學生綜合素質能力的提升。但目前國內的計算思維仍存在諸多問題，在計算思維領域的研究仍以理論研究為主，忽視了實踐活動。

近年來，我國許多學者逐漸開始意識到計算思維對于學生能力培養的重要性，并給予更深入研究。計算思維在使用過程中形成了一系列思維模式，主要表現在四個方面。第一是模型化。在處理信息活動過程中，通過分析信息來源，建立一個比較明確的數據整理系統。第二是自動化。在信息技術研究中，自動形成了解決問題的方法。第三是系統化。計算思維創建完整的系統解決方案，從而對問題進行自動決策。第四是形式化。計算思維對于問題的處理方式可以使用計算機，能夠對問題進行更抽象的分析，以便找到解決問題的核心要素。由于如今社會科學技術的快速發展，對于處在小學階段的學生來說傳統的課程設定已經不夠滿足其知識基礎以及所生活的社會環境，學生對科學知識的需求程度也越來越大，而小學的Scratch教學則是為了養成學生的信息技術操作能力以及計算思維良好基礎。以上可以看出，小學階段對于計算思維能力的培養研究甚少，并且存在著諸多問題，對于課堂計算思維能力的培養還有待進一步研究。

計算思維的培養途徑

人類與信息技術的新關系的基礎就是計算思維，學生能否獲得適應未來社會等終身發展能力的關鍵因素就是計算思維教育。因此，計算思維的培養日益受到人們的重視，而其培養又是一個曲折、長期且復雜的過程，那實施培養的途徑必然也是廣泛的、多渠道和多樣化的。

多學科融合，促進計算思維發展 計算思維的培養不是進行某一學科的實踐就能一蹴而就的，而是需要將多個學科進行合理整合。數學學科作為計算學科，為計算思維的發展奠定了良好基礎；科學學科則幫助學生正確認識了世間萬物的內外聯系并且作出了科學合理的解釋；而語文和英語學科則加深了學生對事物、事件的理解和解讀等等，多學科的合理整合將最大程度地促進計算思維的發展。

探究與分析，助力計算思維發展 計算思維的發展建立在清晰的思路基礎上，這就需要引導學生用自己的思維方式去探究、去分析，去理清事情發展的脈絡并找到解決問題的方法。探究與分析的過程，換而言之，也是學生知識內化與自我構建的過程，由于教師只是起著引導的作用，這一過程也只能依靠學生自主完成。教師可以利用多種方法引導學生去嘗試多種方法解決問題，以尋求最優化方案。

分層教學，驅動計算思維發展 分層教學模式作為新課程改革背景下，對因材施教教學原則進行具體體現的一種新型教學模式，要求教師必須從學生的實際學情出發，進行差別化教學。由于家庭、學校、社會和個人因素的差異，同一班級內的學生對于信息技術的掌握程度和學習水平也變得有所差距。一般情況下，大多數學生處于中上游水平，能根據教師引導完成基本學習任務，但也存在一小部分學生無法完成基本任務；極少數學生因基本任務難度低而無法滿足其學習渴望。因此，在教學過程中，教師可根據學生的實際學習能力情況來進行層次劃分，針對性地制定教學策略和學習目標，從而更加有效地滿足不同層次學生的計算思維發展需求。

合作與分享，鞏固計算思維發展 在小學信息技術的教學中，由于學生的認知水平和個人慣用思維范式有所不同，嚴重影響了課堂學習效率，阻礙了學生計算思維的發展。以小組合作的模式進行小學信息技術的學習，不僅能彌補小組成員獨立思考和探索的不足，發揮合作學習的優勢，還能夠讓學生掌握好基本的信息技術基礎知識，對學生計算機使用能力的提升也有促進作用，從而鞏固計算思維的發展。

以疑促教，助推計算思維發展 質疑是經過較為充分的分析后提出的疑問，思維始于質疑，人的思維如果缺少了質疑，便會變得比較膚淺和被動。使學生能夠產生懷疑不僅僅能夠提升整體的教學效果，還可以挖掘出學生的創新思維與精神。以疑促教，將更有力地助推學生計算思維的發展。

Scratch教學中小學生計算思維的養成策略

創設情境，催生計算思維萌芽 教師可以將以往的教學案例與課程的教學目標進行一定的結合，創設出比較具有針對性的教學情境，教師還可以引導學生進行自主的情境創設，對于學生學習積極性的加強有促進作用，使他們的注意力變得更加集中，還有助于實現教學目標，提高解決問題的能力。教學課堂中利用情境的創設，可以使學生的思想情感保持高度熱情與集中，還可以幫助學生更好的養成計算思維與內化。例如，在《畫正多邊形》課堂設計中，課堂導入部分用與教學相關的圖形建筑物進行情景導入：“同學們，看屏幕上的建筑圖片，你們能說出建筑的名字和形狀嗎？”提出問題后向學生展示水立方、五角大樓等著名建筑物。然后，通過引導正多邊形是各邊相等的圖形，學習完本節課，就能夠使用編程重復命令很快畫出不同形狀的正多邊形。

任務驅動，觸發計算思維 學生是Scratch學習的核心，如何能夠觸發學生在Scratch學習中的計算思維，則需要教師以生為本，對于學生自主學習的時間要保證充足，保證其擁有自主創造的空間。教師可以使用任務驅動的教學方式對學生的思考探究能力進行引導，自主學習空間的大小可以直接影響學生各項學習潛能的提高。任務驅動，允許學生犯錯誤，鼓勵學生自己調節錯誤。例如，在《畫正多邊形》的課程教授中，教學目標是需要學生對Scratch的“畫筆”模塊的功能有一個初步的認知，還可以使用這種功能畫出正多邊形。教師可以在教學的過程中鼓勵學生由簡到易去嘗試進行圖形的分解。根據以上基礎內容則需要教師進行兩個教學任務的設置：任務一畫出直線；任務二畫出正四邊形。第一個教學任務的完成過程中，由于操作性過于簡單，沒有過于復雜的步驟，所以大部分的學生可以很好地完成。第二個任務的進行過程中則遇到了問題，并且涉及學習Scratch過程中的計算思維。教師可以對學生進行一些指導，將已經掌握的知識點進行結合，并且鼓勵其嘗試自行調試。任務驅動的設置，可以使學生能夠對環狀的循環結構有了更深刻的了解，對于他們后期的編程學習也可以打下基礎。任務驅動是學生自主學習信息技術的源動力。這種教學模式可以使學生的主體位置變得更加凸顯，對于學生學習的主動性與積極性也有很好的調動作用，對于學習的創造思維進行了更好的開發。

建構模型，培養約簡思維 計算思維是幫助學生對問題進行有效整合和解決。教師在信息教學過程中，第一步要做的是需要確立問題，根據實際情況進行模式構建。第二步，思考問題。對問題進行模型建構，從而轉化為計算機所能處理的簡單模型。這是一個從具體到抽象的過程，這就要求，教師要結合學生的實際情況以及心理發展特點，制定出符合學生學情的問題模型。例如，引導學生畫正六邊形時，教師可以分步引導學生進行模型構建：第一，先思考正六邊形六條邊都相等，然后每個角度是多少？第二，需要重復畫出六條相等的邊進行拼湊，還是可以通過一個編程命令就可以畫出正六邊形，如果可以，是什么命令？這樣一來，將教學任務進行分解可以引導學生先思考并在腦海中建立起模型，這是學生養成計算思維能力的基礎，可以促進其思維的清理，對學生約簡思維的培養也有好處。

分組探索，培養抽象思維 而抽象思維是計算機思維中的一項內容，其最重要的是抓住關鍵點進行推理和判斷，從而加深對現實世界的認識。在Scratch教學過程中，教師應該避免知識點的講解過于枯燥，程序開發的過程需要教師的正確引導，促進學生的自主研究習慣的養成。例如，在教授《畫正多邊形》時，教師將學生分成四個不同的小組，每組完成不同的探索任務：1組畫正方形；2組畫正五邊形；3組畫正六邊形；4組畫正八邊形。各小組進行嘗試并展示畫出的圖形。本環節中學生根據需要對畫正三角形的程序進行自主思考、自主探索和抽象，同時結合正方形的特征，嘗試畫出正方形。鼓勵學生進行大膽的嘗試，這樣一來既增強了他們的抽象思維，還能夠對學生解決問題的能力以及小組合作能力的提高起到促進作用。

拓展延伸，培養評價思維 通過合理有效的課堂導入與課堂實踐，教師與學生能夠有效完成各個學習任務，對所學知識具備一定把握。此時需要通過總結評價對教學中存在的問題進行分析和評價，實現對學生評價與概括思維能力的有效鍛煉，有效培養學生計算思維。在進行交流互動的階段，學生可以充分地展示自己的作品，分享自己作品過程中的創意點，還可以對同學的作品創意做一個借鑒，吸取他們的建議，總結出自己作品的不足之處，并且能夠找到需要改進的方向；教師要將評價的內容變得豐富多元化，要完善評價方法的過程性，還需要組織多樣化的交流探討活動，鼓勵學生進行交流與分享，總結經驗與不足。還可以融入答辯等方法進行交流。最后教師還應進行拓展延伸，鼓勵學生大膽嘗試，充分發揮創新思維，創作出更多的作品來實現學生水平的進一步提升。這一系列過程既能幫助教師把控教學反饋，又能培養學生的評價思維。例如，在《畫正多邊形》一課，教師出示Scratch動態演示復雜圖案，分析循環嵌套的用法，引導學生自由創作，學生利用多層循環自主創意，畫出復雜、精妙的圖形，完成后在班級內挑出優秀作品展示，并對作品進行自評與他評。在課堂教學最后階段的總結評價和拓展延伸，促使學生充分發揮想象，從而實現學生思維的培養。

展示引領，強化計算思維 教師通過展示優秀作品，能夠增強學生的感官形成與認知，同時調動起學生對于科目教學的學習興趣。鑒于時間和學生水平問題，教師無須重點講解程序腳本，而是起著拋磚引玉的作用，讓學有余力的學生進行課后探索和鉆研，自主地探討和總結。通過展示引領，既因材施教，滿足高水平學生的需求，又能在拋磚引玉引領過程中，強化學生的計算思維。

積極開展基于項目式的Scratch畫圖教學 項目式學習的關鍵環節即提出問題、分析問題、設計方案、解決問題和評價，與計算思維的五個要素即算法思維、分解、抽象、概括和評價，契合度相當高。教師可結合生活實際，將Scratch畫圖教學內容與多學科進行融合，給學生的項目式學習提供可行性條件。可利用有效性的問題激發學生思考問題的欲望；創設真實的情境引導學生不斷探索；依托項目設計引導學生利用小組合作，進行項目分析、設計和項目實施，并通過撰寫項目報告對整個學習過程進行評價和反思。

總而言之，計算機思維在編程活動中發揮著至關重要的作用，對于小學編程課堂教學，小學編程老師應該以計算機思維為核心，將其順利地融入日常教學，對于自己的教學模式與策略進行不斷的創新與完善，使學生保持對學習編程的興趣與渴望，有利于學生在整個自主的學習過程與交流探討的過程中，提高挖掘他們的創造性，來促進思維的發展，使“計算思維”能夠良好地融入編程實例教學。同時，教師應該根據學生的實際學習能力情況設定針對性的問題，并以圖形的方式表現程序，加強學生對知識的理解，并在此基礎上培養學生的創新精神；教師需要在教學前期環節做到充分利用教學媒體做好知識教學，體現出Scratch教學的實踐性，使學生在今后的學習中養成良好的計算思維能力。