在Scratch教学中培养小学生计算思维的教学策略

摘要：计算思维培养中抽象是一个关键点。结合小学信息技术课的现状和问题，利用一节课就能完成的小程序，带领学生经历一个比较完整的程序设计的过程，并在分析过程中细化，帮助学生在“界定问题”、“抽象特点”、“建立关系模型”等方面完成“抽象”的过程，利用流程示意图引导学生由形象思维过渡到抽象思维，逐步形成学生的计算思维培养。

关键词：计算思维;抽象

一、研究的背景

信息时代的来临，数字化和计算化使得社会发生巨大变化，这些影响着人们的工作、生活和思维方式。计算思维逐漸引发更多教育界的关注，2006年周以真教授提出了计算思维的概念：是运用计算机科学的基础概念，求解问题、设计系统和理解人类行为的一系列的思维活动，其本质是抽象和自动化。小学阶段的编程教学内容对培养学生的计算思维有一定的优势。

二、存在的问题

目前，小学信息技术中编程教学，还存在很多现实问题。问题一，课时不够。国家课程中将信息技术和劳动技术纳入到了综合实践活动课程中，有些地区信息技术课被安排为两周一课时。问题二，有些程序比较大，一课时完成不了，学生不能在一节课中体验一个完成的分析过程，思维训练容易断层。问题三，学生的操作水平和思维能力差异比较大，由于内容和思维断档，大脚本需要多课时完成时，学生计算思维能力的差距越来越大。问题四，学生面对要实现的效果，无从下手，独立完成很困难。基于编程教学中存在的这些问题，适当的方法策略可以缓解这些问题。

三、解决策略

（一）引领学生在一节课中感受较完整的分析过程

按照认识Scratch软件、顺序执行结构、分支执行结构、循环执行结构编写思路，选择一些脚本不太复杂，符合小学生年龄特点的游戏内容，组成学生学习Scratch的载体。如《小猫快跑》、《猫捉老鼠》、《随机加法题》、《点餐系统》、《猜数字》等小游戏，一节课就能帮助学生体验编程的一般过程：需求分析、流程示意图建立模型关系、初步编写、测试调整、新需求产生、编写调试。由于程序不太复杂，学生比较容易建立起角色间的结构模型，也就容易完成抽象的过程。一节课中经历了比较完整的编程过程，对于培养学生的计算思维行之有效，并逐步提升学生利用计算机解决问题的意识和能力。

例如《猫捉老鼠》一课中分为四个教学环节：激发兴趣引发思考、尝试操作学习新知、互相检测巩固练习和开拓思路创新思维四个环节。这样的四个教学环节，引导学生经历了程序设计的一般过程。

在第一环节中，学生通过玩儿游戏，确定研究问题，思考角色的特点以及他们之间的关系。这是初步的需求分析。第二环节是本节课的重要环节，分析角色的特点、利用流程示意图建立关系模型，结合关系模型选择合适的命令，试着编写脚本。这里学生经历了“需求分析、流程示意图建立模型关系、初步编写”编程过程。在第三环节“互相检测巩固练习”中，主要通过学生间的检测起到教学反馈的效果，为下一环节做好相应的准备。在第四环节“开拓思路创新思维”中，学生说出准备增加改进的新想法，这也就是编程中的“测试调整、新需求产生、编写调试”。这样的四个环节，以小程序为载体，一节课中帮助学生经历的编程的一般过程。

（二）分解抽象过程，帮助学生完成抽象建模

编程教学中，学生在课堂上能够跟随教师的引导，最终实现脚本的编写。但是，面对新的效果，或是自己想要编写的效果时，无从下手，没有头绪。这与学生的年龄特点有一定的关系，抽象思维还在发展中，能力水平受到限制;另外，没有分析的方法、思路也是学生不能独立完成的因素之一。计算思维的本质是抽象和自动化，抽象时需要搭建好关系模型，组织数据，利用有效算法编写成计算机可以自动化完成的语言。抽象在编程初期显得尤为重要，要帮助学生经历：界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据这样的过程，最终实现脚本编写。

以《猜数字》为例，抽象的过程是这样的：

确定研究主题——实现人机交互效果猜数字;

抽象特点——人机交互、合理判断选择分支;

建立关系模型——分析角色间的关系，实现效果的流程示意图;

合理组织数据——算法与玩法的区别。

利用有效设问，结合学生的交流，帮助学生梳理抽象的过程。

抽象环节越细致，越容易让学生界定问题、抽离特点、建立关系模型、确定算法，最终完成脚本编写、调试。

学生通过这个抽象的过程，解决了面对要实现的效果无从下手的问题。这个问题目前也是存在小学编程中的主要问题。带领学生分析的过程虽然比较耗费时间，但是长此以往训练下去，对培养学生利用计算机解决问题的能力，也就是学生的计算思维肯定非常有益。

（三）利用流程示意图帮助学生搭建程序设计和脚本之间的关系

流程图是需求分析时的一个有效手段，但是对于小学生来说过于专业，为此要简化为图形、文字、箭头组成的流程示意图，便于学生分析理解。学生能够借助示意图分析效果，了解流程走向，再将用到的命令罗列在示意图一侧，就可以帮助其建立起需求分析和脚本之间的联系，也是梳理算法的有效手段之一。

教孩子编程，并是不要把其培养成程序员，而是利用计算思维去发现和解决生活、学习中的问题。这种思维方式不仅仅是信息技术学科的核心能力，也是现代人必备素养之一。用一些方法引导学生计算思维的培养与发展，帮助其形成必备品格和关键能力。

参考文献：《基于可视化编程的计算思维培养模式研究》郁晓华 肖敏 王美玲 陈妍

北京市朝阳区教育研究中心附属小学 宋京妍