立足信息課堂培養(yǎng)計算思維——以可視化編程scratch課堂教學(xué)為例[摘要]：什么是計算思維？周以真認(rèn)為計算思維是運(yùn)用\o"計算機(jī)論文"計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋\o"計算機(jī)論文"計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維應(yīng)該是每個人具有的基本技能，而且計算思維對其他領(lǐng)域的學(xué)習(xí)也有很大的幫助作用，使學(xué)生受益終身。自周以真教授提出“計算思維”后，計算思維便以迅速發(fā)展的態(tài)勢，滲透到中小學(xué)的課堂一線教學(xué)中。小學(xué)作為基礎(chǔ)教育的重要階段，如何在信息技術(shù)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，如提升學(xué)生的計算思維?使我們一線教師都在思考的問題。筆者認(rèn)為，計算思維不能簡單認(rèn)為單一的思維，他不同于設(shè)計思維、創(chuàng)新思維。計算思維是人類的基礎(chǔ)思維，是人類必備的思維習(xí)慣，是每個人都應(yīng)該擁有的思維。小學(xué)生正處在以形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變的階段，計算思維的核心特點(diǎn)就是抽象和自動化，以scratch程序設(shè)計為主體來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，適務(wù)合成為中小學(xué)開展計算思維教育驅(qū)動的載體。本文立足計算思維培養(yǎng)為動力研究，以小學(xué)生Scratch編程教學(xué)為例來探討計算思維培養(yǎng)的模式、策略及評價方法，為計算思維教學(xué)以及計算思維在其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供一些參考。通過分析蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級Scratch程序設(shè)計內(nèi)容，學(xué)生從易到難探究不同類型的創(chuàng)意表達(dá)和作品形式，在整個過程中逐步發(fā)展計算概念和計算實(shí)踐，從而培養(yǎng)計算思維的熟悉度和流暢性。[關(guān)鍵詞]：scratch教學(xué)計算思維編程教學(xué)目前，“計算思維”已經(jīng)成為信息技術(shù)課程中小學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一個重要目標(biāo)，可見，“計算思維”對現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)影響深遠(yuǎn)。經(jīng)過長期的一線教學(xué)實(shí)踐研究和思考，

筆者發(fā)現(xiàn)，在三維目標(biāo)里，對于“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度和價值觀”目標(biāo)的培養(yǎng)，教師更關(guān)注的是學(xué)生技能的提升，而提升的方法，是教師操作學(xué)生模仿與練習(xí)，卻忽視了教學(xué)過程中對其思維過程的培養(yǎng)，讓學(xué)生錯失了思維訓(xùn)練的好機(jī)會，讓信息技術(shù)課成為更多的模仿，缺少了創(chuàng)造。針對這一特點(diǎn)，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，要予以關(guān)注。從廣義上來說，在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中滲透計算思維，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會“思考”，培養(yǎng)他們養(yǎng)成“思考”的習(xí)慣，最終形成靈活的思維能力。狹義上來講，就是要在每一節(jié)課，每一個案例中滲透計算思維的培養(yǎng)。Scratch簡介:Scratch是蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級第一個板塊的內(nèi)容，也是學(xué)生接觸編程的開端。Scratch是美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的一套源程序，它不需要用鍵盤逐行代碼只要輕松的拖拽就可以完成腳本的編寫，Scratch的修改也很簡單，利用Scratch開展教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的計算思維具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)界面直觀，趣味性強(qiáng)。(2)入門簡單操作性強(qiáng)。(3)功能強(qiáng)大，創(chuàng)造力強(qiáng)。然而在教學(xué)過程中利用scratch展開教學(xué)也會存在以下誤區(qū)(1)重舞臺規(guī)劃，輕腳本選擇(2)重控件應(yīng)用，輕程序分析(3)重片段編寫，輕系統(tǒng)設(shè)計。所以在教學(xué)中利用圖形化的編程模式，減少了語句輸人上的一些問題，更關(guān)注的是程序建模的過程，這是符合計算思維培養(yǎng)精神的。針對計算思維融入Scratch教學(xué)的途徑，筆者做了以下思考。程序設(shè)計每一課的內(nèi)容基本上都是圍繞一個有趣的任務(wù)進(jìn)行，完全適合應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法。一創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)思維在平時的教學(xué)中滲透計算思維，最重要的是教學(xué)方法的改革。計算思維不是教學(xué)內(nèi)容的改變，也不是工具的改變，而是教學(xué)方法、方式的改變。情境是一節(jié)課的開始，創(chuàng)設(shè)個來源于生活并且有趣的真情境是非常重要也是十分必要的，好的情境不僅能帶出課題，還能適時把問題融入其中。以五年級《穿越迷宮》一課為例，在本節(jié)課中，教師以現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生特別愛玩的傳統(tǒng)迷宮游戲?yàn)槿丝?，把學(xué)生帶到了生活中最快樂的回憶中，然后運(yùn)用啟發(fā)式提問“你們想不想自己建造一個

迷宮?”引導(dǎo)學(xué)生思考，把真實(shí)迷宮與計算機(jī)上的迷宮產(chǎn)生聯(lián)系，學(xué)生由游戲玩家變?yōu)橛螒蛟O(shè)計者，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，啟發(fā)學(xué)生思考。再以《火柴人跳舞》(蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級Scratch板塊第三課)第一課時為例，1.師：向?qū)W生展示幾段火柴人的Flash動畫，觀察火柴人的動作。師生互動交流總結(jié)：火柴人動畫作品的特點(diǎn)主要是以其簡易的結(jié)構(gòu)而制作的動畫故事、格斗動畫，以及游戲等?；鸩袢说幕緞幼靼ㄗ?、跑、跳、投、拳擊、腿擊、上爬、匍匐、下爬等，但無論是哪個動作，都是基于人體的真實(shí)標(biāo)志性動作。從而導(dǎo)出課題：今天我們和同樣的原理來制作火柴人跳舞的動畫。以這樣的情境用火柴人的動畫導(dǎo)入激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)同學(xué)的思考。為以后的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。情境認(rèn)知理論認(rèn)為:知識是情境化的，通過活動不斷地向前發(fā)展。構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生勾連的情境創(chuàng)設(shè)最易讓學(xué)生產(chǎn)生心靈共鳴，從而充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望與興趣，為整個教學(xué)學(xué)生參與度打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。計算思維的核心是“抽象和自動化”，為了體現(xiàn)這一主題，教師都會選擇同學(xué)們喜歡的主題和情境來引發(fā)同學(xué)們的思考，準(zhǔn)備了相關(guān)的內(nèi)容，準(zhǔn)備在課堂中體現(xiàn)這一核心。但是，這種設(shè)計卻很難達(dá)成預(yù)定目標(biāo)，其原因是:第一，這個核心主題過于高深和抽象;第二，無論多精妙的設(shè)計，一旦放入課堂中，還是會有種生硬的“表演感”，有的時候簡單的談話和隨機(jī)生成的課堂教學(xué)外就能作為一種好的教學(xué)資源。建構(gòu)主義教學(xué)觀中，有一種模式叫“支架教學(xué)”

，當(dāng)學(xué)生遇到問題時，教師不急于告訴答案，而是給相關(guān)概念做輔助“支架”,引導(dǎo)學(xué)生思考，發(fā)現(xiàn)知識。五年級的學(xué)生正是形象思維向抽象思維過渡的階段，而抽象思維則是以概念為基礎(chǔ)。此時的學(xué)生，還未養(yǎng)成概括、歸納的習(xí)慣，教師要引導(dǎo)他們形成這樣的習(xí)慣。課堂上有很多這樣隨著師生活動而生成的隨機(jī)資源。其實(shí)深思就發(fā)現(xiàn)這些觀點(diǎn)稍作修改與利用，就會成為培養(yǎng)學(xué)生思維習(xí)慣的教學(xué)資源。二分解任務(wù)拓展思維開始游戲回到初始位置繼續(xù)前進(jìn)進(jìn)判斷是否碰到墻壁判斷是否碰到終點(diǎn)繼續(xù)前進(jìn)結(jié)束游戲戲就是教師通過各種“任務(wù)”來引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的過程，教師呈現(xiàn)的任務(wù)就是要學(xué)生做一個開發(fā)者，設(shè)計與制作游戲或者創(chuàng)意作品。問題提出后，把大任務(wù)分解成小任務(wù)，要完成任務(wù)碰到的問題是什么?問題意識是思維的動力，所以基于任務(wù)的相關(guān)問題需要學(xué)生思考如何解決。在《穿越迷宮》一課中，

教師引導(dǎo)學(xué)生細(xì)化問題，需要解決的問題如下:第一怎么樣新建一個迷宮背景？第二，怎么樣選擇一個走迷宮的角色開始游戲回到初始位置繼續(xù)前進(jìn)進(jìn)判斷是否碰到墻壁判斷是否碰到終點(diǎn)繼續(xù)前進(jìn)結(jié)束游戲戲小貓跟隨鼠標(biāo)移動小貓跟隨鼠標(biāo)移動否是否是回到初始位置回到初始位置否是否是這里設(shè)計的任務(wù)是“用流程圖的方式表現(xiàn)迷宮的實(shí)現(xiàn)過程"。在這個環(huán)節(jié)回到具體他每一個問題和任務(wù)中，學(xué)生積極接受教師的任務(wù)，在不斷思考每一個小問題的解決過程中，可以不斷地涉及計算思維的相關(guān)概念，教師適時提出包括判斷分支、循環(huán)、事件等在內(nèi)的概念，讓學(xué)生體驗(yàn)編程的樂趣。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，在教學(xué)的過程中應(yīng)該多問一個“為什么”。教學(xué)時，筆者發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生已經(jīng)回答或者勉強(qiáng)回答出預(yù)設(shè)的回答時，教師就會急于下一環(huán)

節(jié)的教學(xué)。其實(shí)，即使有學(xué)生回答出這個問題，并不代表大部分學(xué)生都已經(jīng)理解了這個教學(xué)點(diǎn)。因此，在課堂上多問一個“為什么”，可以給學(xué)生更多思維發(fā)散的時間和機(jī)會。筆者執(zhí)教《青蛙過河》(蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級Scratch板塊第四課)-課時，要求學(xué)生能夠借助坐標(biāo)點(diǎn)，讓青蛙一步地“跳”到河對岸。學(xué)生學(xué)習(xí)了坐標(biāo)，并在學(xué)會了“移到X:()Y:()”這個模塊進(jìn)行初始化程序后，開始編寫青蛙“跳”荷葉的程序。學(xué)生把這個模塊運(yùn)用起來，并分別填寫了各個荷葉的不同坐標(biāo)。但是，當(dāng)連串的坐標(biāo)“堆”起來后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“綠旗被點(diǎn)擊”后，青蛙并沒有如愿地從荷葉上“一蹦一跳”

地來到河岸，而是直接停在了河對岸，再次單擊綠旗，青蛙也不再移動，似乎“卡”在那里。這是怎么回事?筆者讓學(xué)生思考并觀察“動作”區(qū)域里的模塊，看看有什么發(fā)現(xiàn)。很快有一位學(xué)生發(fā)現(xiàn)了“在(1)秒內(nèi)滑行到X:()Y:（），這就是放手讓學(xué)生的嘗試完成任務(wù)的好處，按照老師設(shè)計的分解任務(wù)，分層實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，掌握了知識技能，又學(xué)到了過程和方法，還鍛煉了思維，一舉多得。三優(yōu)化策略，思維加工信息技術(shù)是一門重實(shí)踐的課程，它更應(yīng)關(guān)注學(xué)生能力的提升，而非機(jī)械地記憶知識點(diǎn)，這是它與知識類課程的不同之處。通過一學(xué)期Scratch的學(xué)習(xí)，有的學(xué)生可以自己根據(jù)設(shè)想，利用Scratch創(chuàng)作出小程序或者小游戲，而有的學(xué)生卻只能重復(fù)出課本上的幾個范例。這是因?yàn)樗麄冊趯W(xué)習(xí)過程中使用了不同的學(xué)習(xí)方法。前者的思維能力得到了提升，養(yǎng)成了科學(xué)的思維習(xí)慣，而后者只是在“模仿”。這正提醒我們一線教師，在教學(xué)時，應(yīng)關(guān)注思維的過程，而不僅僅是模仿的結(jié)果。在教學(xué)《小貓出題》(蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級Scratch板塊第十課)一課時，學(xué)生開始接觸“變量”這個概念。在執(zhí)教前面幾個班級時，筆者都是先把“加數(shù)1”“加數(shù)2”“和”三個變量全部新建好，再做下面的程序。這樣就出現(xiàn)一個問題，學(xué)生都會想當(dāng)然地將“和”這個變量放在“等于號”后面，導(dǎo)致程序出錯。這其實(shí)是思維方式的問題。此“和”非彼“和”，新建的變量“和”，是用在判斷里的，判斷回答者的答案與之是否相同，相當(dāng)于，它是電腦“算”出來了。但是跟小學(xué)生解釋起來，很容易讓他們越聽越糊涂。在執(zhí)教后面的班級時，筆者打算換一種策略，用一種“逢山開路，遇水搭橋”的思路。于是，先只新建“加數(shù)1”和“加數(shù)2”這兩種變量。那么，“等于號”后面放什么呢?自然是放“偵測”里的“回答”,它表示的是做題人的“回答”。這個很好理解，學(xué)生都不會錯。之后，學(xué)生總結(jié)出搭建有變量程序的步驟:①新建“變量”;②給“變量”賦值;③進(jìn)行條件判斷。根據(jù)這三個步驟，到了條件判斷時，為了讓回答者的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案相比較，那么此時就需要出現(xiàn)一個新的量，就是“標(biāo)準(zhǔn)答案”。它從哪里來?因?yàn)橐延心K里沒有，所以又需要新建“變量”一“和”，因此這個變量在我們最需要它的時候出現(xiàn)了。這種理解是“順序式”的理解，順著“思維流”-一路流淌下來，比較適合剛學(xué)習(xí)編程的孩子;而之前那種把變量全部新建好，再做賦值與判斷的方式是一種基于全局考慮的,它更適合于有一定編程基礎(chǔ)的學(xué)生。四內(nèi)化遷移，提升思維在學(xué)生完成任務(wù)后，教師和學(xué)生在此階段要做好總結(jié)評價工作。一方面，由教師組織學(xué)生對作品進(jìn)行評價，并回顧通過編程解決問題的過程，可以有效地鍛煉學(xué)生的評價和概括思維能力，這是計算思維培養(yǎng)中不可缺少的內(nèi)容。另一方面，教師還應(yīng)在此基礎(chǔ)上繼續(xù)拓展，讓學(xué)生做后續(xù)研究與練習(xí)。例如，可以將問題遷移到設(shè)置不同的迷宮線路、給迷宮設(shè)置障礙等，通過多路徑問題加大難度，促使學(xué)生進(jìn)一步思考如何解決這些難度更高的問題。同時，這種計算思維的方法與能力同樣還可以遷移到如吃豆游戲、賽車游戲等其他游戲問題中。由以上環(huán)節(jié)可知，教師在教學(xué)內(nèi)容和整個教學(xué)環(huán)節(jié)都貫徹了計算思維，同時引導(dǎo)學(xué)生積極參與并使用計算思維方法分析、求解問題。更進(jìn)一步地，在以后的教學(xué)中采用的工具可以從圖像化語言循序漸進(jìn)地轉(zhuǎn)化到Python語言。通過在教學(xué)環(huán)節(jié)中滲透計算思維，可以培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和計算思維能力，當(dāng)然,計算思維的培養(yǎng)不是信息技術(shù)一門課程、幾節(jié)課時就可以培養(yǎng)的，可能需要其他課程如數(shù)學(xué)、語言藝術(shù)等一起培養(yǎng)。當(dāng)前國內(nèi)信息技術(shù)課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，隨著可視化編程工具的出現(xiàn),信息素養(yǎng)中最關(guān)鍵的計算思維培養(yǎng)也日益受到重視，相關(guān)理論與實(shí)踐研究也在不斷深人，需要教師運(yùn)用合適的教學(xué)模式，發(fā)揮主導(dǎo)作用，精心設(shè)計教學(xué)過程，以可視化編程為抓手，讓學(xué)生在情境中分析問題，用程序方法與計算思維方式解決問題。重視并培養(yǎng)學(xué)生計算思維教育的目的，是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識和方法，最終是為學(xué)生的整體發(fā)展與終身發(fā)展服務(wù)。中小學(xué)的計算思維教育是基礎(chǔ)，是為以后高等教育做基礎(chǔ)，所以必須從基礎(chǔ)做起。計算思維說到底是一種問題解決的思維，生活中的很多問題都需要運(yùn)用計算思維進(jìn)行解決，因此提高計算思維應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題能力是非常必要的。在整個教學(xué)過程中，教師同時要關(guān)注：1.在觀察示例，探究發(fā)現(xiàn)時培養(yǎng)關(guān)注點(diǎn)分離的思維2.在模仿設(shè)計，進(jìn)行嘗試創(chuàng)作時（1）培養(yǎng)啟發(fā)式推理的能力（腳本設(shè)計時）2）培養(yǎng)判斷的能力（弄清程序運(yùn)行的先后順序）3.在交流互動、完善修改時（1）培養(yǎng)推理能力（通過程序運(yùn)行發(fā)現(xiàn)錯誤代碼，找出錯誤原因，調(diào)整后重新運(yùn)行程序，觀察結(jié)果如何，直到達(dá)到滿意的效果，這一過程對于計算機(jī)編程至關(guān)重要，也是學(xué)生日后生活中的一種重要技能。）（2）培養(yǎng)優(yōu)化處理的能力4.在自由發(fā)揮、開拓創(chuàng)意時，培養(yǎng)抽象的思維能力。計算思維最主要的特點(diǎn)就是當(dāng)遇到很多問題時，能否把問題公式化，以便借計算機(jī)之力來解決它們？計算機(jī)思維者能夠通過搜集、分析數(shù)據(jù)來理解問題；能把難題分解為多個小問題；能夠不僅僅解決單個問題，而是去除細(xì)節(jié)、概括抽象、尋找模式，從而解決同類的所有問題。如果能夠在編程教學(xué)中把這些貫徹到底。學(xué)生的計算思維肯定會得到訓(xùn)練。讓計算思維這一概念落地，就要轉(zhuǎn)變我們的教學(xué)理念，教師在關(guān)注知識與技能的同時，更應(yīng)關(guān)注學(xué)生良好思維習(xí)慣的養(yǎng)成。從而獲得結(jié)果，到如何更經(jīng)濟(jì)有效地獲得結(jié)果，這是一個量變到質(zhì)變的過程，需要一線教師長期不懈地堅持。由此可見，養(yǎng)成計算思維就要求教師優(yōu)化教學(xué)，學(xué)生優(yōu)化學(xué)習(xí)，讓求知思路從需要出發(fā)，通過知識的遷移推進(jìn)問題探究的過程，在產(chǎn)生學(xué)習(xí)需要的基礎(chǔ)上，積極實(shí)施探究行為。要讓具備計算思維的學(xué)生，在信息活動中能夠采用計算機(jī)可以處理的方式界定問題，抽象特征，建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù)綜合各種信息資源，從而進(jìn)行分析與判斷，達(dá)到解決問題的目標(biāo)?？傊嬎闼季S對現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)影響深遠(yuǎn)。在小學(xué)可視化編教學(xué)中由此可見，教師在關(guān)注知識與技能的同時，更應(yīng)該引導(dǎo)