幼兒計算思維培養策略探究
——基于幼兒游戲化教學案例的分析

張 紅 劉敏娜

（寶雞文理學院 教育學院，陜西 寶雞 721013）

計算思維是每個人應該具備的思維素養。信息時代，計算思維和智力一樣，被認為是解決問題的思維能力，計算思維是從實際問題出發，通過新的計算邏輯來實現解決方案的一種新的思維方式，是解決未來社會各種復雜問題的利器。［1］計算思維在培養學生的合作能力、跨學科的問題解決能力、科學精神以及學生知識的增長等方面都具有重要意義。［2］不同國家紛紛開展了計算思維教育，其中不乏從幼兒階段便開始計算思維教育實踐，如新加坡從幼兒園開始培養學習者的計算思維；英國學習者計算思維的培養則是從5歲開始。我國有關計算思維教育活動，目前主要是在小學中段及以上學段，并主要依托于信息技術課或社團活動，幼兒計算思維的研究在我國較為鮮少。游戲化教學是幼兒教學的主要方式，能夠促進幼兒在寓教于樂的情境中發展思維，提升對事物的認知。探討如何基于游戲化教學開展幼兒計算思維的培養對于推進我國幼兒計算思維教育具有重要的意義。

一、幼兒計算思維培養的必要性與可行性

美國在《K-12計算機科學框架》中強調幼兒計算思維培養的重要性。［3］培養幼兒的計算思維，能夠發展幼兒的社交技能，提高幼兒的問題分析能力和解決能力，并且能夠提升幼兒的創新能力，對他們未來的學習與生活大有裨益，因此從幼兒時期開始培養學習者的計算思維是很有必要的。

研究表明，幼兒階段（3—6歲）能夠進行計算思維的培養。孫立會根據皮亞杰的兒童認知發展階段論對計算思維發展階段進行了劃分，認為3—6歲的幼兒處在前計算思維階段［4］，這個階段的幼兒在發展簡單的算法抽象思維，能夠在完成簡單的項目任務過程中展現和發展計算思維。貝爾斯（Bers）等人研究表明4歲幼兒就能夠進行計算思維活動。［5］幼兒教師在進行教學時，將計算思維融入日常教學中，組織符合幼兒身心發展規律的教學活動，就能通過日常教學來培養幼兒的計算思維，培養幼兒計算思維是可行的。

二、幼兒計算思維游戲化教學案例

（一）案例一：“為派對著裝”

此案例是一個融入編程知識的教學游戲，用于培養幼兒算法思維，這里的算法是指為達到某一目的而設計的一系列有序的步驟。具體游戲活動是：每個小組的孩子都收到了參加派對的衣服圖片（上衣、褲子、鞋子等），并被要求將這些圖片放在一個有著編號的網格上，以顯示他們穿衣的順序。有的孩子在搭配的過程中，將衣服圖片放置錯誤，例如：有一個孩子將襪子和鞋子先放在網格上，之后放褲子和上衣，出現穿衣順序錯亂，即編碼錯誤。這時教師通過引導幼兒思考平時穿衣服的順序，鼓勵孩子們說出他們的答案，并一起討論穿衣的“正確”順序（算法）。

最初，孩子們在考慮衣服擺放順序時都是不一樣的，因為孩子們只專注于自己喜歡的衣服，例如，閃閃發光的鞋子和漂亮的衣服。然而，在小組合作中，老師鼓勵孩子們作為一個小組來評估錯誤并糾正其算法的順序。最后，孩子們在與同伴討論他們對著裝選擇的同時也學會了穿衣順序。

（二）案例二：“跳房子”游戲

這款游戲主要是幼兒通過應用編程套件參與游戲，學習計算思維概念，進而發展計算思維能力。于俊南（Junnan Yu）等人專為5—8歲的兒童設計了一款專注于順序、條件和循環等計算概念的編程套件。［6］這款套件主要包括三個部分：交互式硬件設備、一個可編程的移動應用程序和不同游戲活動的配套材料。編碼塊包括燈光模塊、聲音模塊、控制模塊和其他模塊。燈光模塊包括7種顏色的燈光和穩定、閃爍、追趕的燈光狀態；聲音模塊包括7種不同的聲音；控制模塊和其他模塊包括如果、重復、啟動和振動等。移動應用程序能夠基于圖標編程環境進行編程來控制交互式硬件設備上的燈光、聲音和振動效果。

幼兒可以將編程套件與許多體育游戲結合起來，比如跳房子、躲避球和沙包游戲等。在一場體育游戲活動中，幼兒將編程套件與跳房子游戲結合起來，通過卡片編碼塊進行編程，依次選擇啟動、IF及其對應的運動狀態、聲音、燈光及其閃爍狀態進行編程，老師將幼兒的卡片編程結果上傳至編程套裝工具。玩家在玩跳房子時，交互式硬件設備會根據編程內容輸出不同的燈光和聲音。玩家也可以添加游戲規則，如在“跳房子”游戲時，玩家需要拿起交互式玩具，將其貼在身體上，如果跳回去時玩具掉落，將輸掉比賽，同時游戲玩具會發出尖叫聲并顯示閃爍的紅燈。

（三）案例三：“數字卡片”游戲

這是一個從不插電的計算機科學（CS Unplugged）系列活動中選取的一個搜索算法教學案例，適用于培養5—7歲幼兒計算思維的猜謎游戲。具體游戲活動為：有15張正面是1至15的數字而背面相同的卡片，將這15張卡片正面朝下打亂順序隨機排成一行，游戲目的是從這些卡片中找出數字4。游戲開始，幼兒從這行卡片中抽出自己猜的一張卡片，如果卡片上的數字是4，游戲停止；如果數字不是4，則將其放在另外一邊，幼兒輸給老師一顆星星。重復猜的過程，直到幼兒選擇出數字“4”的卡片。如果幼兒在用完星星之前找到了數字“4”，那么幼兒贏，否則，老師贏。

重復這個游戲，以證明目標數字可能第一次就能猜出來，也可能最后一次才能猜出來。幼兒思考如果是兩倍數量的卡片，找出其中一個目標數字需要的時間。這種算法是一種很實用的算法，有時用于在計算機上搜索數據，對于預測一個算法需要多長時間是非常有用的。

三、游戲化教學案例分析

筆者從游戲活動目標、教學用具、計算思維培養內容、教師操作難易程度、案例的優點和不足對以上三個案例進行分析，詳見表1。

表1 游戲化教學案例分析

總的來說，這三個教學案例對于幼兒游戲化學習方式培養計算思維是一個很好的探索。幼兒通過游戲活動學習計算概念、進行計算實踐，建立了對計算思維的初步認知，對于我國幼兒計算思維的培養具有一定的借鑒意義。

四、基于游戲的幼兒計算思維培養策略

游戲是幼兒知識學習和思維發展的有效方式。幼兒階段的學習者不同于小學或中學階段的學習者，幼兒階段認知特點為注意力不易保持、認識事物從具體入手、抽象思維尚未形成等，教學多以具體、形象的事物為切入點，思維發展以游戲活動為主要載體。根據以上案例分析結果，結合幼兒認知特點，采用游戲化教學方式培養幼兒計算思維，應基于以下培養策略。

（一）選擇恰當的計算思維培養內容

符合幼兒身心發展規律的計算思維培養內容，能夠促進幼兒計算思維的有效教學，教師在開展幼兒計算思維教育時，首先需要考慮選擇哪些計算思維內容。從案例分析結果來看，三個案例均以基本概念理解為計算思維培養內容，通過游戲形式，讓幼兒體會計算思維的基本含義。因此，建議在選擇幼兒計算思維教育內容時，可考慮以順序、循環、條件等簡單層級的編程知識為幼兒計算思維的主要內容，將這些內容融入游戲活動設計，讓幼兒在游戲中學習基本的計算概念，以達到培養計算思維的目的。

（二）編程游戲主題貼近幼兒生活實際

貼近生活實際的編程游戲主題，以幼兒的直接經驗為基礎，有利于培養幼兒在實際生活中將復雜問題分解、抽象，解決生活實際問題的能力。所以在進行游戲化教學時，教師應選擇貼近幼兒生活實際的編程游戲主題，善于發現幼兒生活中蘊含的計算思維知識，設計生活化的計算思維幼兒游戲活動，啟發幼兒思考，培養幼兒探索實際生活問題的積極性。

（三）游戲編程過程需直觀、具體且形象

提供給幼兒直觀、形象的編碼材料，將抽象、復雜的編程過程轉化為運用簡單的實體編程工具進行編碼，編程過程會更加直觀、形象且有趣。例如，幼兒運用手工制作的卡片編碼塊進行編程，編程活動變得容易，幼兒通過移動卡片放置順序就能實現編程。直觀的編碼體驗，更能加強幼兒對計算概念的理解，提高幼兒編程的成就感，更好地培養幼兒的計算思維。

（四）編程游戲設計可與體育游戲結合

體育游戲能夠促進幼兒的身心發展，提升幼兒的學習能力。將編程游戲設計與體育游戲相結合，游戲體驗更加有趣，既能起到鍛煉身體的目的，也能培養幼兒的計算思維。教師要善于去發現幼兒體育游戲中所涉及的計算思維，或運用與體育游戲結合的編程套件，將計算思維與體育游戲有機結合，設計能夠培養幼兒計算思維的體育游戲活動。

五、結語

計算思維是每個人都應具備的基本技能。計算思維的培養，應該從幼兒時期開始，通過游戲化教學方式培養幼兒的計算思維，有利于培養幼兒的計算思維習慣，激發幼兒對計算思維的學習興趣，為幼兒未來更深層次的計算思維培養打下堅實的基礎。