Scratch项目设计中渗透计算思维

任爱民

［摘要］ 小学生在计算思维培养方面有很多的途径，编程学习就是众多途径中一个好的依托和抓手。在小学信息科技的Scratch编程教学中，通过系列教学实践，运用项目化设计培养学生计算思维。本文从项目游戏化设计、项目生活化设计、项目开放化设计三个方面进行教学研究，使学生在探索、尝试、练习中有效锻炼、提升自身的计算思维能力，从而解决实际问题。

［关键词］ 计算思维；项目化设计；Scratch教学；信息科技

信息科技学科核心素养中的计算思维是信息科技学科核心素养的本质反映，计算思维将信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任牢牢地关联在一起，形成相互影响、相互作用的统一整合体。

一、缘起：当下教学中存在的浅表学习

信息科技学科中的计算思维是指个体运用计算机领域的思想方法，在问题解决过程中用到的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。从抽象的算法思维角度来说，它合理抽象，算法高效；从理科的工程思维角度来说，它合理建构，实施高效。计算思维作为信息科技学科核心素养，是学生都应该具备的基本技能，而且计算思维也融于其他学科的学习中，对其他学科的学习起着促进作用，能够让学生终身受益。

受众多因素影响，传统的小学计算机教学中，学生的学习仅仅停留在表面，教与学中计算思维的培养严重缺失，主要表现在以下方面：（1）以“应用”做幌子，强调计算机基础教育应该强化应用能力培养，一旦落到实处，仍偏向技能培训；（2）以“浓缩+拼盘”的方式，简单讲解计算机软硬件技术基础的各种内容；（3）以计算学科教育研究的高度，讨论计算学科的形态，计算学科的知识矩阵、方法论等，专业性过强；（4）在狭义的计算思维上挖掘和整理，虽然给人以新颖的感觉，但是深度不足。

二、聚焦：Scratch项目设计中的深度学习

数字化学习与创新，要求个体通过运用常见的数字化资源与工具，有效管理学习过程和学习资源，创造性解决问题，完成学习，形成新的思维品质。Scratch项目设计旨在让学生运用多样化、系统化的学习策略，把接收到的信息科技知识与技能深度加工，在过程中不断质疑，从多个不同的角度进行思考，以此渗透计算思维。对此，本文以教学“赛车游戏”为例开展探索。

1.在学习方式上强调强强联手

Scratch面向小学生，操作页面简单有趣，构成程序的命令和参数通过积木形状的模块实现，无须敲击代码，也无需使用键盘，只要鼠标拖动相应的模块到Scratch的脚本中即可。深度学习指向思维的多层次、多感官和多维度，是一种系统性的学习。Scratch通过对多种知识信息加以联结，实现程序教学与深度学习的有力结合，以将Scratch的教学实施得更深入、更全面、更系统、更丰富。

在教学时，我们不仅要让学生认识虚拟的赛车游戏，尝试设计其中的一部分程序，还可以从高精尖的自动驾驶技术出发，引导学生了解实现自动驾驶的基础、实现自动驾驶必须要获取的信息、传感器的作用与安装位置等多方面的知识，让学生动手、动脑，培养利用信息科技解决问题的意识，并从中训练学生的计算思维。

2.在认知角度上强调循序渐进

运用思维导图能够让程序教学实现从具象到抽象的转变。面对更加复杂的问题情境，Scratch思维方式认知下的深度学习在认知角度上对于计算思维的需要更加迫切，因此需要运用Scratch的思维对问题进行必要的归纳和类比，进一步增加认知上的全面性和方法上的趣味性。基于上述特征，需要教师从各个角度出发，寻找新思路，解决新问题。

学生通过课本预设的场地，学会利用获取的信息及分支结构实现在必要的地点转向或是直行。初步完成学习任务后，我们可以引导学生进一步分析，设计好赛车游戏调整速度与调整偏转角度是游戏成功运行的关键。这样，就能让学生在现实问题的背景下优化策略，循序渐进地深入问题的本质与内核，并从中提升思维水平。

3.在学习过程上强调多元合作

Scratch教学的目标是让学生掌握一定的项目开发能力，同时调动学生的创作激情，培养计算思维。项目式教学法可以将多元化的学习要素有机融合，让学生在教师的指导下，以独立或者合作的形式完成完整的项目活动，经历从分析问题、设计程序到解决问题的过程，最后适当进行拓展延伸。

比如，教师可以深入设计，变课程為基础场地赛、竞速赛、挑战赛。具体而言，通过基础场地赛学生了解传感器的作用并利用分支结构实现执行、纠偏；通过竞速赛学生能够深入理解所学到的解决问题方法的本质，深化对问题的认识；通过挑战赛学生能学到如何利用单个传感器实现赛车、如何通过更复杂的场地等问题，在更加现实的情境中全方位解决问题。

三、求索：Scratch项目设计中渗透计算思维

1.项目游戏化设计渗透计算思维

几乎所有孩子都喜欢游戏。当学习中有游戏主题出现时，学生大多会格外兴奋。我们在学习Scratch编程的时候，游戏也是最受欢迎、内容最多的主题之一。这是因为Scratch面向图形角色编程的特性，省去了专业编程过程中绘图、图层叠加处理等复杂的工作，让我们能够很容易地在舞台上放置角色、添加逻辑，快速实现创作并运行一个游戏。创作一个Scratch项目，需要用到各方面的知识，学生需要理解顺序结构、分支结构、循环结构、会用表达式和变量等，这些都能培养学生的计算思维。在具体教学实施中，并不需要完全遵循固有的教学方法，即从先理解变量、表达式，再到学习三种程序结构这样的方法，而是可以让学生直接编写游戏，在编写过程中根据游戏的需求，让学生通过直观的图例理解选择语句、循环语句和变量等知识点。

我们还可以通过项目游戏化设计，让学生设计与开发益智小游戏，将计算思维的训练融入游戏设计主题课程之中，让学生在游戏设计的过程中培养计算思维。以设计“克隆飞机大战”小游戏为例，学生利用循环、选择、表达式和随机数实现敌机随机出现并降落等。Scratch的学习与表达，更接近于学生日常的自然语言，有利于学生将自己的想法用图形化的方式表达出来，他们自然愿意学，而且学习效果较好。

2.项目生活化设计渗透计算思维

杜威认为，最好的教育就是从经验中学习、从生活中学习。Scratch教学也可以践行生活化设计这一教学原则。比如，在設计项目“小蜜蜂采蜜”时，首先让学生思考生活中一只蜜蜂是如何采蜜的，学生会说小蜜蜂要先寻找花朵，然后飞向花朵，停留在花朵上，最后再飞回蜂巢。教师就可以通过学生的语言描述，引导学生找到编写程序的对应指令，再深入探究该如何实现循环采蜜的高阶效果。学生在搭建程序的每一步操作中，都渗透着计算思维。

类似的设计还有很多，如“八礼四仪”“社会主义核心价值观”等德育主题其实也可以贯穿Scratch项目学习模块，将中华优秀传统文化用现代信息科技呈现出来，具有一定研究意义和价值，符合立德树人的教育理念。同时，在完成项目的过程中，学生的计算思维也得到了培养。

3.项目开放化设计渗透计算思维

一个好的Scratch项目，一定要具备拓展性与迁移性，即开放化的设计。要让学生能够做到举一反三，能够关注类似问题并有效解决。在教学“大鱼吃小鱼”时，教师可跳出传统的顺序选择等语言教学，采用提出问题、分析问题、解决问题的方式来综合培养学生的计算思维能力。随后的拓展和延伸环节，可以询问学生，当大鱼吃到小鱼时，大鱼有什么变化？大鱼在追击小鱼时，小鱼有什么变化？你觉得这个游戏还能改进吗？学习的目的从来就不仅仅是完成某一个问题，学生要学会利用知识的迁移去解决类似的问题，不断通过实践来开拓创新，拓展学习的深度与广度。创新意识不会凭空产生，首先它需要有一个依托，作为起点进行发散，其次它需要长期的培养，当Scratch体现出这一方面优势时，教师需要做的就是搭建平台，使创新意识的培养过程更合理，更有连续性，层层递进，逐步培养学生的计算思维。

教育的目的不是单纯地学会知识，而是学会一种思维方式。学会计算思维，拉近编程与生活，让学生感受到其中的智慧，享受到其中的愉悦，在不知不觉中打破空间的藩篱，喷涌出智慧的火光，最终运用计算思维能力去解决一个又一个的实际问题。

［参考文献］

［1］侯慧玲，王新龙，李学斌.高中信息技术课程教学中计算思维的培养[J].长治学院学报，2011，28（05）.

［2］谢忠新，曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育，2015（11）.

［3］黄正芳.计算思维在小学编程创想中的渗透[J].小学教学研究，2020（08）.