在Scratch编程教育中培养学生计算思维的探究与实践

【摘要】文章首先介绍Scratch的特点与优势，其次阐述在Scratch编程教育中培养学生计算思维的内涵及重要性，最后提出在Scratch编程教育中培养学生计算思维的实践策略，旨在提高学生的编程能力和计算思维能力。

【关键词】计算思维；Scratch；编程；教育

作者简介：张浩（1991—），男，江苏省淮安市新安小学。

随着计算机技术的发展，编程教育逐渐成为一种培养学生能力的重要方式。Scratch作为一款适合初学者的编程工具，得到了越来越多的关注和应用。Scratch编程教育并非简单的语言教学，而是要培养学生的计算思维能力，计算思维是一种解决问题的思维方式，不仅在编程领域具有重要作用，而且对学生的终身发展也具有非常重要的作用。文章探讨在Scratch编程教育中培养学生计算思维的策略。

一、Scratch的特點与优势

Scratch是一种非常受欢迎的视觉化编程语言，使用对象主要为青少年和教育工作者。Scratch具有许多特点与优势，它在编程教育领域中具有一定的价值［1］。

首先，Scratch采用视觉化编程界面，用户可以通过拖拽图形模块来实现程序的构建，而不需要编写复杂的代码。这种程序构建的方式极大地降低了编程的门槛，初学者也能很快地开始学习编程，而不需要深入了解复杂的语法和语义。

其次，Scratch非常易于学习，其拥有简单易懂的界面和语法。即使是没有编程经验的人，也可以通过简单的操作开始学习。此外，Scratch拥有大量的教学资源和社区支持，用户能够更快地学习和掌握编程技能。Scratch是一款开源的编程语言，用户可以免费下载并在多个平台上使用。Scratch的开放性促进了用户间的分享和交流，为用户创造了更多的学习机会和资源。用户可以共享项目、游戏或动画，也可以下载他人的项目进行学习和改进。Scratch还非常鼓励用户进行自主创作，用户可以通过Scratch制作自己的动画、游戏等内容，这种创造性的编程方式可以激发用户的想象力和创造力，提高编程的乐趣和吸引力。用户还可以通过Scratch与其他用户分享作品，这种分享可以促进编程教育的互动和发展。

最后，Scratch具有丰富的功能和扩展性，包含多种编程语句、音视频媒体支持控件等，用户可以通过Scratch实现各种有趣的应用。虽然Scratch是一种视觉化编程语言，但是它具有足够的功能和扩展性，可以让用户创造更多有趣和有用的应用程序。

总之，Scratch作为一种免费、易学易用、开放性强、创造性和功能强大的视觉化编程语言，已经成为教育工作者首选的编程教育工具之一。通过Scratch，学生可以在学习编程的同时，创造自己的作品，享受编程的乐趣。

二、在Scratch编程教育中培养学生计算思维的内涵及重要性

计算思维可以帮助人们解决问题、推理和创造新的知识。在Scratch编程教育中，计算思维可以帮助学生培养逻辑思维能力、创新能力、解决问题的能力等，对学生的全面发展和未来的职业发展都具有重要意义［2］。

在Scratch编程教育中，计算思维主要包括以下四个方面：一是抽象化，即将实际问题转换为计算机可以处理的形式，如将一个游戏中的角色、关卡等转化成代码中的对象和变量；二是分解与模块化，即将复杂的问题分解成多个小问题，然后设计模块来解决每个小问题，最终将所有模块组合起来解决大问题；三是算法设计，即设计合理的算法来解决问题，如游戏中的移动、跳跃等操作都需要设计相应的算法；四是逻辑思维，即Scratch编程需要严密的逻辑思维，如条件判断思维、循环思维等。

计算思维在Scratch编程教育中的重要性主要表现在以下四个方面：一是帮助学生理解和应用抽象概念和思维方式，为他们未来的学习和工作打下坚实的基础；二是帮助学生理解计算机科学中的基本原理，促进他们对计算机科学的深入理解；三是培养学生的逻辑思维和解决问题的能力，提高学生的创新能力；四是增强学生的编程思维和编程技能，为他们未来从事计算机相关领域的工作打下基础。

三、在Scratch编程教育中培养学生计算思维的实践策略

（一）强调问题解决的过程

在Scratch编程教育中，强调问题解决的过程是非常重要的。这是因为编程本质上是一种解决问题的方式，而编程教育并不仅是为了教学生编写程序，更重要的是培养学生解决问题的能力。

首先，在Scratch编程教育中，教师应该注重教学内容的问题导向性。在教学过程中，教师应该针对具体的问题设计相应的课程和项目，引导学生在解决问题的过程中学习编程知识和技能。例如，教师可以设计一些与现实生活相关的问题，如引导学生设计一个可以帮助老人记忆日常用品的小程序，或者设计一个可以自动垃圾分类的游戏。这样既可以提高学生的学习兴趣，又可以让学生在解决问题的过程中逐步提高计算思维能力［3］。

其次，在Scratch编程教育中，教师应该注重培养学生的分析和设计能力，引导学生进行模块化设计和算法设计，帮助他们将复杂问题分解成多个小问题，并分别设计相应的算法和模块，最终组合成一个完整的程序。这样可以让学生在解决问题的过程中逐步提高分析和设计的能力，同时也可以培养他们的系统思维能力和抽象思维能力。

最后，在Scratch编程教育中，教师应该注重引导学生进行测试和调试。测试和调试是程序开发过程中非常重要的环节，也是解决问题的关键步骤。教师引导学生进行程序测试和调试，可以让他们逐步理解和掌握程序开发过程中的问题解决策略，提高他们的计算思维能力。

综上所述，强调问题解决的过程是Scratch编程教育中非常重要的实践策略。教师注重教学内容的问题导向性、培养学生分析和设计的能力及引导学生测试和调试，可以有效提高学生的计算思维能力，为他们未来的学习和生活打下坚实的基础。

（二）逐步引导学生实现自主创作

在Scratch编程教育中，学生的自主创作是非常重要的一环。学生可以通过Scratch制作动画、游戏等内容，并分享给其他人。这种自主创作的过程可以激发学生的想象力和创造力，提高编程教学的乐趣和吸引力［4］。在Scratch编程教育中，教师应该逐步引导学生实现自主创作，具体包括以下四个方面。

首先，提供合适的项目启发。教师可以通过提供合适的项目启发，引导学生思考自己的编程项目内容，并将其实现。如，教师可以提供一些小游戏的创意，让学生自行设计游戏的规则、界面、关卡等。

其次，鼓励学生尝试不同的功能和模块。Scra-tch提供了丰富的功能和模块，学生可以尝试不同的功能和模块，发现其中的奥秘，从而更好地实现自己的创意。教师在鼓励学生尝试不同的功能和模块时，应该给予学生必要的指导。

再次，引導学生进行分析和设计。在实现自主创作的过程中，学生需要进行分析和设计，将自己的创意转化为具体的编程方案。教师可以引导学生进行分析和设计，帮助他们将复杂的问题分解成多个小问题，并逐步实现每一个小问题。

最后，提供必要的技术支持和反馈。在实现自主创作的过程中，学生可能会遇到各种技术难题，因此，教师应该提供必要的技术支持和反馈，帮助学生克服技术难题，从而实现自主创作。

（三）设计有挑战性的项目实践

教师设计有挑战性的项目实践是培养学生计算思维和编程能力的重要策略之一。如果项目具有足够的挑战性，就可以激发学生的兴趣和学习动力，同时也能够锻炼学生的计算思维和编程能力。教师在设计项目时，需要考虑以下四个方面。

首先，教师设计项目的难度。项目的难度应该与学生的水平相匹配，既不能过于简单，也不能过高。对于初学的学生，教师可以设计一些基础的项目，如编一个简单的计算器程序；对于高阶的学生，教师可以设计更加复杂的项目，如编一个人工智能游戏或者机器人控制系统。

其次，教师引导学生思考和分析。在项目实践的过程中，教师应该引导学生进行思考和分析，帮助他们理解项目的需求和实现的方案。如教师可以引导学生分析项目的功能和特点，设计相应的算法和数据结构。

再次，教师提供必要的帮助和指导。在项目实践的过程中，学生可能会遇到各种问题，此时教师需要及时提供必要的帮助和指导。如教师可以提供一些模板程序和代码示例，让学生参考和借鉴。

最后，教师鼓励学生创新和自主探究。在项目实践的过程中，教师应该鼓励学生自主探究，让他们发挥自己的创造力和想象力，提出新的项目需求和实现方案。

（四）鼓励学生进行合作学习

教师鼓励学生进行合作学习是一种培养学生计算思维能力的有效途径。合作学习可以促进学生的相互交流，从而提高学生的学习能力。在Scratch编程教育中，教师可以设计小组编程项目，让学生合作完成编程项目。

小组编程项目可以培养学生的团队合作能力、协作能力和沟通能力。教师在设计小组编程项目时，可以设置任务分工，让不同的学生负责不同的任务，同时教师设置不同的项目难度级别和主题，以满足不同学生的学习需求和兴趣。此外，教师可以引导学生进行代码审查和反思，帮助他们发现和纠正错误，提高编程质量。

以游戏设计编程项目为例，教师可以设计一个简单的跳跃游戏编程项目，让学生分工合作，其中一部分学生负责设计游戏场景和角色，另一部分学生负责编写游戏逻辑和程序代码。

以仿真系统设计编程项目为例，教师可以设计一个简单的天气预报系统编程项目，让学生分工合作，其中一部分学生负责设计用户界面和交互，另一部分学生负责编写数据处理和预测的算法。

以机器人控制编程项目为例，教师可以设计一个机器人控制系统编程项目，让学生分工合作，其中一部分学生负责设计机器人硬件和机械结构，另一部分学生负责编写机器人控制程序。

这些小组编程项目都具有一定的难度和挑战性，能够提高学生的计算思维和编程能力。通过合作学习，学生相互协作，共同解决问题，有效提高了团队合作和沟通能力。

（五）提供多样化的编程素材和资源

教师提供Scratch编程教学视频，可以帮助学生更深入地了解Scratch的功能和用法，同时也能够为学生提供更直观的学习体验。视频可以涵盖Scratch的基础知识、高级编程技巧、项目实践等方面。

教师提供丰富的编程案例，可以帮助学生了解编程在实际生活中的应用，同时也能够让学生更好地理解编程的概念和技术。编程案例可以涵盖游戏设计、动画制作、模拟系统等方面，学生可以根据自己的兴趣自主学习。

此外，教师还可以鼓励学生分享自己的编程作品和经验，让学生在共同交流中获得更多的灵感和创新思路。如教师可以鼓励学生参加编程竞赛，让学生可以与其他Scratch编程爱好者交流和分享经验，拓宽学生的学习视野。

结语

教师在Scratch编程教育中培养学生计算思维，能够有效提高学生的编程能力和解决问题能力，从而为学生的终身发展打下坚实的基础。教师应该顺应信息时代发展的需要，重视编程教育，创新编程教育策略，为国家的信息技术发展培养人才。

【参考文献】

［1］张瑜.培养学生计算思维：初中学校开展Scratch编程教学的实践与研究［J］.中国信息化，2022（09）：85-90.

［2］万诗强.计算思维教学在小学信息技术课程中的探索与实践：以苏教版小学五年级信息技术Scratch课程为例［J］.中国教育信息化，2019（18）：47-49，86.

［3］董欣欣.基于scratch的小学生计算思维培养的教学案例研究［J］.中小学电教，2017（Z2）：121-123.

［4］冯妍.基于计算思维培养的Scratch编程教学案例研究［J］.中国现代教育装备，2022（02）：55-57.