浅析培养初中生的信息技术计算思维的有效策略

蔡顿理

【摘 要】初中生的计算思维能力是学习的基础，笔者结合 Scratch 案例教学中存在的一些问题，分析了通过Scratch 作图培养初中生计算思维的优势，探索在分析任务、程序实现、定义过程、等方面培养计算思维的方法与策略，通过Scratch 作图培养初中生的计算思维

【关键词】 Scratch;编程;计算思维

一、培养初中生计算思维的設想

在编程创作中，将程序划分为小部分并逐一解决，是一种非常重要的思维方式。Scratch2.0的“ 更多模块”中的“ 新建功能块”指令的使用能很好的解决程序的模块化，可以提高程序在结构化和组织上的灵活性;它真正Scratch 带到编程思维的创作中。由于它的作用等同于过程函数，为了描述方便，以下都称之为过程函数。

所以以创作简易的几何图形为主题，带领学生进行对设计变量、函数、递归等概念的编程思维训练，会比较直观易懂。

但是想要学生在创作互动游戏等作品中直接理解并正确使用过程函数进行模块化编程，存在一定的困难。图形看上去复杂，其实一分解，就只有一个最基本的图形，经过程序迭代之后自动生成，图形的形成都具有一定的规律性Scratch 软件中自带有画笔模块，任何一个舞台中的角色都可以作为一只画笔，这支笔有两种重要的状态：抬笔和落笔。反之，则不会留下痕迹。画笔的属性和 Scratch 中其他的指令还增加了 Scratch 作图的趣味性和互动性。

因此，笔者利用 Scratch2.0 作图对培养计算思维进行了实践研究，希望通过在 scratch2.0 中绘制各种创意图形的案例让学生体验问题的解决方法，为创作其他 scratch 作品打下编程的基础。

二、培养初中生计算思维的策略

1. 分析任务：由外到内逐层分解

充分理解案例，学会分析任务是解决任何编程问题的第一步。理解之后我们可以做出一个大致的解决方案，然后将其划分为多个主要任务进行突破;几个主要的任务又可以各自作为大任务再分解成小任务进行解决。我们将这样的顺序称为由外到内逐层分解。

2. 定义过程：减少程序的漏洞

简单是程序设计的目标。就像在工厂里的流水生产线往往被划分成若干个工位，每一个工位执行标准化、程序化的动作，这就是单一责任。在程序设计中，单一责任是指某个代码的功能，应该保证只有单一的明确的执行任务。任务越单一，代码越简单，越简单的代码占用时间少，漏洞少，并且易于修改。当其他功能部分发生变化时，也能够尽可能降低对其他组件的影响。在蜘蛛网的案例中，将每个分步都定义为一个过程。每个过程只做单一的任务，比如 Triangle 只负责绘制某一边长的正三角形。

定义过程不仅有利于理清编程的思路，也方便程序的调试。在调试程序过程中，可以将总目标分解成一层一层由内向外的过程进行逐一调试。案例中可以先调试是否能画出一个三角形;调试成功后，再调试是否能成功画出六边形，以此类推，直至成功。

三、Scratch 作图对培养计算思维的意义

进行 Scratch 教学的目标是创造，而为了更好地创造，Scratch 教学的最终目标仍旧应该包含对学生思维的培养，如设计规划、逻辑推理、创新能力等。因此，对于学生而言，体验编程的过程、理解编写意图比编出完美的动画更重要。在利用 Scratch2.0 作图的教学过程中，孩子们学会了问题分析，懂得了逻辑推理，更发挥了自己无限的创意。

1. 通过任务分析提高了算法思维

比如案例“美丽的花团”，要绘制这幅作品，必须由外到内进行逐层分解。

任务分解 内容分析绘制一团花 每支花画完之后旋转 60度（360/6）画下一支花;重复 6次以后就可以得到一团美丽的花。

绘制一支花 移动一段距离后画一个花瓣代表树叶;再移动一句距离，画一朵花;回到起始位置，为绘制下一支花做准备。绘制一朵花 每个花瓣画完之后旋转 72度（360/5）画下一个花瓣;重复 5次以后就可以得到一朵完整的花。

绘制一个花瓣 可以用细小的锯齿绘制成曲线，作为花瓣的一边;旋转 90度后，重复操作绘制另一边。在由外到内进行逐层分解出具体问题后，就要针对每个具体问题逐一解决。

2. 通过拓展应用提高了想象力

从图形组合到图形动画，极大激发了孩子们的学习兴趣，很好地满足了教学的需求几何图形虽然简单，但在 Scratch2.0中能很好的与计算、推理、益智、游戏等密切结合，因此在教学中给学生留下足够的探究与创新的空间，提升学生的学习能力。通过比如调用过程函数 Polygon ，经过合理设计，创作出多样的图案，凸显了学生的无限创意。图7中展示了部分学生调用过程函数Polygon 设计的不同效果。

总之，Scratch 作图旨在培养学生的编程思维，而非Scratch 指令的系统学习。笔者希望学生通过 Scratch 作图的学习，学会分析问题、体验解决问题的方法，并将学习中渗透的计算思维运用到 Scratch 指令的学习中，对 Scratch 作品的创作提供解决问题的策略。

【参考文献】

[1][ 美 ] MajedMarji 著于欣龙李泽译 . 动手玩转 Scratch2.0 编程 [M]. 北京：电子工业出版社，2015.10