基于计算思维的Scratch程序程序设计课程教学实践

基于计算思维的Scratch程序程序设计课程教学实践

作者：葛伟亮

来源：《电脑知识与技术》2020年第08期

摘要：就小学信息技术Scratch程序设计课程教学过程而言，教师需注重培养学生良好计算思维，计算思维能够在很大程度上体现信息技术独特性，是信息技术科学的本质。因此，该文概述了计算思维重要意义，详细分析了基于计算机思维的Scratch程序设计课程教学过程与方法，其中包含课程教学模式与课程实例设计。 关键词：计算思维;Scratch程序设计课程;教学 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2020）08-0104-02

目前基于Scratch的可视化图块式编程工具，以其自身独特优势备受信息技术教师与学生欢迎，即Scratch程序易于入门，且可制作复杂项目，因此逐步渗入了中小学信息技术课程。而计算思维是信息技术教育领域的热门话题，为更好表征与评估学生学习程序设计的具体活动与学习效果，大多数学校积极引进了计算思维三维架构。就循序渐进角度，Scratch程序设计课程学习可划分为三层次，即故事创编、个性化游戏、项目设计，突破零散概念教学，基于项

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目活动学习，更加易于全面掌握，在教学中，引导学生自主探寻，以培养良好计算思维，从而实现学生创新能力提升[1]。 1 计算思维重要意义分析

计算思维即通过计算机科学领域的思想，在信息活动中以计算机处理方式界定问题、抽象特征、构建模型、合理组织数据。面向信息资源评估分析与整合，利用科学算法构成问题解决方案。

首先科学合理思考解决复杂问题，有效解决方案的关键是学生思考事物的主要方式，就复杂问题解决而言，需具备明确清晰的思路与有效可行的方式方法。计算思维的关键在于可简化抽象繁杂问题为简单问题，且基于计算机处理模式构建相似问题解决方案，以助于学生快速准确解决难题。其次强化学生创新创造能力，在培养学生计算思维时，计算思维一般都与Scratch、LEGO等可视化编程工具有机结合，此间学生通过活动创造优秀作品，构成可行的解决方案，属于学生自主创新创造过程[2]。 2 课程教学模式设计流程

Scratch程序具備可视化、逻辑设计流程清晰明确等优势特性，积木组合式程序设计方式可通过拖拽与组合的方式代替打字，避免代码输入错误，还可制作具备故事情节的动画或者交互式游戏。基于构建Scratch项目，学生可自主学习选择、创作、管控各式各样的媒体。学生在学习Scratch程序设计课程时，可以批判性思维与计算思维状态，在实现项目活动过程，协调控制程序多元造型间交互作用，程序可快速促使学生构建形象直接的程序原理感受。 在信息技术课程中计算思维的培养越来越重要，Scratch程序的事件、控制、侦测、数据等基础性功能与计算思维培养要求明确相符，所以，基于Scratch程序实践操作与教学理论有机结合划分教学模式，即情境创设调动兴趣与界定问题相对应;抽象简化转换思维与抽象特征相对应;绘制脚本运行程序构建模型与数据组织相对应;基于程序运行与问题查找实现与整体思维控制与知识迁移相对应。课程教学模式设计流程[3]具体如图l所示。 3 基于计算思维的Scratch程序设计课程教学设计与实践 3.1 以问题驱动培养计算思维

以问题可调动学生计算思维，在Scratch程序设计课程教学过程中，教师应合理利用可驱动学生思维的问题，指引学生自主探究，有机合作。而问题设计并非单纯研究教学目标与内容，还需深入探究学生具体学习状况。这样一来，问题才能够具备针对性与有效性，从而才可以驱动学生探索信息技术知识。而且有效问题应具备具体性与逻辑性，可揭示矛盾，引发深入思考，具有区分性与创新性。

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例如《画正多边形》，选择讨论教学模式，基于问题，以画正多边形作为任务驱动，组长发挥领导作用，在组内明确分工，合理划分职责，即正四边形、正五边形、正六边形等。就正四边形而言，学生详细分析对比两个脚本的异同点，即一个使用重复执行，一个使用不重复执行。学生可以发现，通过重复执行能够进一步精简脚本，而重复执行即学生深层思考探索，并深入交互问题，即重复执行次数、旋转角度、共旋转角度。在交互问题时，学生可从中发现规律，也就是几边形则重复几次，旋转角度一共都是360 度。以此直观发现，学生可轻松计算每次旋转角度。在此过程中，学生利用计算思维，基于重复执行精简脚本，而教师并未传授学生具体操作方式，学生主要通过教师指导自主探究，从而发展计算思维。 3.2 以玩创结合培养计算思维

学习学习Scratch程序设计课程，并非机械观察模仿，而是基于游戏学习。如果教师可将游戏理念融入Scratch程序设计课程教学中，便可使得学生学习与实践操作一体化，思考与创作一体化。在教学过程中，教师应积极引导学生，协作创造设计，以实现学习、创作、游戏集成化，充分调动学生学习积极性与动力，强化学生实践操作能力。在此过程中，还应适度缩减机械操作，增加自主创新思维，以便于促使学生Scratch程序设计课程学习成为创造创意化学习。

例如《用声音控制小猫动作》，教师可创设相应情境，在此情境中，小狗与小猫竞赛跑步，小狗已跑到舞台中间，小猫却依旧停留在起点。在学生呐喊小猫加油时，小猫像是听到了学生声音，快速跑到终点。基于，正向引导学生了解声音传感器，对主控板设备形成正确认知，并学会连接主控板与声音传感器。与此同时，正确引导学生编写程度，以获取环境声音值，以此编写程序。同时还可以通过创造设计，扩展学生计算思路，灵活学生计算思维，从而促使学生明确认识到声音最小值与最大值。而小猫移动步数即声音值，声音值越大，则移动步数越大，速度越快。

3.3 以思想渗透培养计算思维

培养学生良好计算思维，逐步渗透计算理念依旧是信息技术教学的必然趋势，同时也是信息技术教学本真回归。通常情况下，信息技术学习主要包含多个层面，即实际问题向算法框架转换;算法框架向代码框架转变;代码框架向软件框架、工程思想框架转变。计算思维本质上是抽象与自动化，是信息技术教学内在核心，是最能够体现学科特质，也是信息技术教学必然走向。

例如《滑杆接球》教学中，先让学生测试并了解滑动电位传感器，指导学生观察类似案例，以对滑杆传感器积木在不同角色或者脚本中的应用形成正确认知，从而产生相应效果。其中滑杆传感器可控制小猫移动;滑杆传感器可改变飞机飞行轨迹颜色等，以此教学方式，帮助学生深入清晰了解滑杆积木嵌入角色脚本的方式与途径。例如利用滑杆控制网兜，指引学生明确模拟值与坐标之间的相应关系，督促学生思考，如果把网兜角色Y轴值分别修改成-180、

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0、180之后，角色位置的具体变化。在实际教学中，合理设置具备挑战性的任务，促使学生从易到难、逐层推进，从滑杆值直接填充，到简单计算滑杆值，最后到多重运算，从而使得学生合理利用计算思维建设设计过程思想框架，以有效发挥学生计算思维的主观能动性作用[4]。

4 Scratch程序课程教学设计实践效果分析

通过基于计算思维的Scratch程序设计课程教学，学生学习效果可得以显著提升，但是其中也存在许多问题需要加强重视。首先学生对于信息技术课程教学的兴趣与好奇心被激发，学生彼此之间相互督促学习，形成彼此间良性竞争。通过这种学习状态，可以发现，基于Scratch程序设计课程教学模式，学生学习主观能动性得到了明显提高，且生成了自主良好学习趋势，这是学生学习情绪态度的良性转变。同时，学生计算思维实现了有效培养。在此过程中，有效锻炼了学生的建模、抽象、分析等计算思维.培养了强大的协作意识，此过程对于小学生与初中生的后续成长发展发挥着积极性作用。此外，基于分享挑战，促使学生形成了内化吸收与迁移计算思维的能力。然而在教学中，Scratch程序设计课程教学面向低年龄段学生，依旧存在一些问题需要解决。例如实践操作时，角色形态与状态，完成度较高，但是场景规划设计层面，却很容易出现问题，对此教师需在课堂中面向场景关键内容进行明确规范。并且在分享作品时，还应充分考虑学生群体具体情况，以限制次数实现作品优质共享。总而言之，基于计算思维的Scratch程序设计课程教学模式的大力推广与广泛应用，在很大程度上证明了教学模式实践应用的可行性与适应性[5]。 5 结束语

综上所述，作为计算时代新型产物，计算思维是通过普通信息技术普及生成影响社会的信息文化，逐步从计算机领域扩展到其他领域，表征为新型具备广泛意义的思想方法。而在信息技术课程教学过程中，大多数教师都能熟练掌握信息技术知识与原理，充分了解教材重难点。但是在实践教学过程中，极易忽视培养学生计算思维。对此，应基于Scratch程序设计课程教学培养学生良好计算思维，并充分发挥教师正确指导作用，通过计算思维角度科学设计Scratch程序设计课程，同时有机结合案例与计算思维维度、要素，以多媒体为载体督促学生根据自身真實想法加以创作，从而实现学生计算思维培养工作的顺利开展。 参考文献：

[1]徐玉婷.计算思维：基于程序的“Scratch教学”实践探索[J].小学生：教学实践，2019（6）：76-76.

[2]陈卫军.基于计算思维的Scratch游戏化教学模式研究[J].中小学信息技术教育，2016（8）：72-73.

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[3]韦国.基于计算思维培养的Scratch教学三步曲[J].中小学电教，2015（22）：86-87. [4]张纯然，彭辉，马倩.基于计算思维培养的Scratch编程教学模式探究[J].中小学电教，2019（4）：71-74.

[5]梁永辉.Scratch程序设计教学中培养小学生计算思维的研究[J].教育信息技术，2018（22）：83-86.

【通联编辑：光文玲】 收稿日期：2019-11-27

作者简介：葛伟亮（1987-），男，江苏苏州人，中小学一级教师，主要研究方向为小学信息技术。