编程猫课程中运用思维导图培养小学生计算思维的优势

黄国栋

【摘要】随着时代的进步、技术的革新，教学不再仅仅是向学生传授知识，更要求学生具备计算思维能力，就如同我们具备听、说、读、写能力一样重要。未来的孩子如果不会编程可能像现在不会英语的孩子一样让人担忧，会编程的孩子会有更多的机会与机器世界交互和创造人工智能这样的能力。本文从计算思维角度出发，阐述在编程猫教学中运用思维导图的方式培养学生计算思维的优势，并以“接苹果”一课为案例，展示在编程猫课程中运用思维导图培养学生计算思维，对学生的学习兴趣、知识整合以及创新思维等方面所起的重要效果。

【关键词】思维导图;计算思维;编程猫

有效的教学既能提高教学效率，又能提升学生的学习水平。在信息技术编程教学中，传统的教学方法是教师一边讲，学生跟着学，这种学习方法学生只能学习了操作技巧，对学生的思维能力的培养严重不足。将思维导图引入到信息技术编程教学，这能极大激发学生的学习兴趣，提升学生的思维能力。

1.思维导图是把单调、复杂的信息利用符号、关键词、数字、线条、图形加之丰富的色彩转换成简单明了、层次分明的图文形式，使人们从繁杂、冗余的文字信息中挣脱出来。可以充分发挥左脑（时间、语言、逻辑）和右脑（空间、视觉、想象）的协调功能，将传统的单向思维变成多维思维，提高学生的学习效率。

2.计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。而对小学生计算思维的培养则侧重于培养他们的问题解决能力和思维能力，主要包含：①自动化，即计算机科学的方式;②算法，即对问题的各种分析和思考;③逻辑，即各种问题引发出来的相互关系和可能性;④优化，即对问题的解决方案进行更好的完善;⑤抽象，即利用计算机科学的方式对问题解决的方法和思路进行归纳和整理。

一、思维导图在编程猫课堂教学中培养小学生计算思维的应用优势

本文以“接苹果”一课为实例，阐述在编程猫课堂教学中运用思维导图来培养学生计算思维对学生的学习兴趣、知识整合以及创新思维等方面所起的重要效果。

1.激发学生学习兴趣

自2017年顺德将编程猫引入小学五年级的课堂教学。编程猫较传统的编程有很大的区别，不再使用编程语言而是用图形化的形式开展编程活动，但是对编程思维的要求却是如出一辙的。机械重复、枯燥乏味的计算思维学习让学生们开始产生厌学的情绪。而思维导图用文字、数字、图像、颜色、符号等元素将计算思维可视化，直观地将要传送的计算思维信息传送给学生，以此来增加编程教学的趣味性，激发学生的学习兴趣，促进学生主动积极地参与学习，把被动变为主动，让学习编程成为一件乐事儿。

教学环节一：试玩游戏，明结构

在课的开始，为了激发学生的兴趣，笔者用做好的“接苹果”游戏让学生们玩一玩，目的是让他们在玩的过程中能够清晰地了解到游戏中涉及到的角色以及各个角色在游戏中充当的作用，使学生对游戏的整体概念有了一个清晰的逻辑认识，让学生的逻辑思维能力得以提升。

教学环节二：绘制导图，定流程

通过前面的玩游戏，同学们大致了解了整个游戏的角色及过程。那接下来做游戲就目标明确了，不会漫无目的地去制作。在游戏的整个制作过程中我们都用思维导图来进行贯穿，学生们通过思维导图逐一地进行分解，并且将学生的抽象思维逐一的具体化。通过这样的思维导图来分析背景、角色及其相应的关系可以很好的锻炼学生的算法思维和逻辑思维。主要分为以下两个步骤。

第一步：游戏中涉及到的基本角色及背景，通过玩游戏相信大多数同学都已经清楚，然后通过思维导图（如图1）让学生们更清晰地知道游戏的整体思维框架，接着再来导入背景和角色效率会更高。

第二步：游戏的基本背景和角色导入以后，开始通过思维导图逐一分解每一个角色在游戏中起了什么作用，完成了哪些动作。

苹果：在顶端不断往下掉，掉下来的位置是随机的，苹果不断出现这就要使用到克隆指令。下落的过程中碰到小车会发生什么事，掉到地上又发生什么事等一列的问题。这时，学生小组合作绘制思维导图将脚本思路整理出来，通过思维导图（如图2）能更清晰地展示苹果的下落位置及下落过程的情况，让大部分的学生都能很好地厘清其中的关系。思维导图的运用对任务的分析、算法的选择以及思考的过程可以更好地锻炼学生的计算思维能力。

小车：移动的方式是通过键盘的方向键移动，遇到苹果时接着这是游戏现象。接下来同样根据现象写脚本，同学们小组合作完成其思维导图（如图3），在思维导图中直观地写出小车的运动，以免学生们发生不必要的混淆，也将重难点清晰地展示出来。厘清相应的关系也是可以很好地锻炼学生的算法思维。

（2）培养学生创新思维

编程猫编程教学的核心是计算思维的培养。传统的方式是学生来讲自己的编程思路，教师来补充，用语言的方式来进行思维的互动。而思维导图是一种思维可视化的工具，它可以将学生的计算思维过程清晰地展现出来。这种可视化的视觉符号可以激发学生的想象力和创造力，使思维无限的延伸，从而使学生的创新思维能力可持续发展。其次，学生绘制思维导图的过程也是学生分析问题、解决问题、生成方案的思考过程，从而有效地促进学生提升创新能力，同时也让计算思维中的优化思维得到很好的提升。

教学环节三：利用导图，创新思

在完成基本的游戏设置后，学生们开始创新发挥想象，想一想在海底还会有哪些生物存在，它们之间又可以发生怎样的故事。为游戏再增加新的角色，为新的角色设计活动，让学生的抽象思维能力得到很好的提升。（如图4）

（3）帮助学生整合知识

编程猫编程学习从最简单的单个指令模板开始学习，到最后利用多个指令模块进行游戏创作。在整个学习的过程中除了要掌握这单个指令的知识点外，还要学会将这些单个指令进行整理、归纳，形成一个完整的知识体系。教育、认知心理学家布鲁纳认为“所获得的知识，如果不把它用完整的结构关联在一起，那么这多半是一种会被遗忘的知识。一串不连贯的论据在记忆中的寿命也是短促的、可怜的。”而思维导图可以把零散的、片段式的知识整合在一张可视化的图示上进行展示，学生把旧知识、新知识相互联系，形成一张知识网，无形中提升了学生的抽象思维能力。