Let′s think：例谈小学Scratch教学中的计算思维培养

    钱耀刚

    

    

    

    近年来，专家学者、学校领导、一线学科教师都在思考小学信息技术学科的学科定位与价值，针对它的讨论也甚为激烈。Scratch课程于2013年正式进入江苏省小学信息技术教材，作为一种新兴的图形化编程（创造）工具，Scratch具有学习成本低、作品形式丰富多样、可扩展性强等特点，极大地激发了教师与学生的教学热情。但如果不能得到更好的理论引领，那么很显然Scratch会被简单化地仅仅看成是一种编程工具，因此需要引入计算思维思想来指导Scratch教学设计。但学生的计算思维并不是通过灌输形成的，而是需要在思考过程中不断迭代发展。“让我们思考”（Lets think）是小学Scratch教学中计算思维培养的核心理念;让儿童思考起来、在思考中成长、学会思考是我们要一直秉持的小学Scratch教学中计算思维培养的策略。下面，我通过具体实例来阐释如何培养学生的计算思维。

    小学信息技术教学中计算思维的具体内容

    为了使教师在教学中明确计算思维培养目标，我们首先需要根据计算思维的定义、特征、具体技能等，将其在小学信息技术学科教学中的内容具体化。内容的具体化是在教学设计中有效培养学生计算思维的必由之路。由计算思维的定义可知，其主要是用于求解问题、设计系统、理解人类的行为。计算思维技能包括科学思维、逻辑思维、算法思维、效率思维、创新思维、伦理思维等六方面。我们根据以上定义与概念，在小学信息技术教学的层面尝试确定其相应的内容。

    1.求解问题

    求解问题是所有学科教学的最主要的目标。综观目前所用苏科版小学信息技术教材Scratch教学单元，均设置了一定的场景，并在场景中提出相应的问题需求，也即将求解问题作为信息技术学科教学的主要标目。然而如何求解问题呢？从计算思维技能培养的角度而言，求解问题需要具备问题分解、抽象化、演算法和程序这几类技能。

    2.理解行为

    所谓理解行为即理解行为的社会意义、生活意义等实际意义，也就是对问题求解的原动力给予理解，更直白地表述就是解决为什么做、为什么这么做的问题。在小学信息技术教学过程中，在理解行为的基础上，去寻求解决问题的方法，则能对纯粹的技术习得、技能训练赋予更深层次的内涵，而不是停留在浅层的鼠标、键盘操作上。

    3.设计系统

    设计系统在小学信息技术教材的Scratch单元教学中，可以简单地理解为在运用求解问题技能将任务目标分解、抽象并选择一定的算法基础上，进行Scratch程序的设计编写，以达成目标的完成。设计系统、实现系统的过程，是一个反复试错、迭代优化的过程，相当程度上体现了工程思维。

    小学Scratch教学中计算思维培养的实践案例

    下面，我结合几个示例说明如何在小学Scratch教学中渗透计算思维培养。

    例1：Scratch《画笔的秘密》拓展1

    教师：同学们，这是学校艺术馆的墙面砖花纹（如图1），你能用Scratch画出这个图案吗？

    （1）求解问题。问题分解、算法：①分解为重复画4个同样大小的正方形;②画一个正方形，可以分解为重复4次画一条线段并旋转90度;③每绘制一个正方形后，旋转90度。

    （2）理解行为。艺术馆的墙面花纹具有美化作用，因此可以在色彩、图案等方面进行优化与调整，以获得艺术美化效果。

    （3）设计系统。教师引导学生使用Scratch控件块，实现算法。实现过程中实现迭代优化，体现工程思维。

    ①初步实现。

    绘制单个正方形，如图2所示。

    绘制4个正方形，如图3所示。

    ②调试、性能优化与除错。

    在初步实现系统的基础上，通过与任务目标对比，学生发现下列问题需要优化：①样图中小正方形每边颜色不同，目前程序没有实现;②绘制图案前没有清空舞台，所画图案位置不确定;③绘制完成后，小猫遮挡图案。在分析问题的基础上，进行代码优化。

    各边设定不同颜色，如图4所示。

    加入舞臺初始化代码，如图5所示。

    调整小猫的位置，防止遮挡，如图6所示。

    例2：Scratch《画笔的秘密》拓展2

    在拓展1的基础上，进行二次拓展：绘制五边形、六边形等，以及增加多边形数量。

    （1）求解问题。问题解构：①分解为重复画4个同样大小的正五边形;②绘制一个正五边形，可以分解为重复5次画一条线段并旋转72度;③每绘制一个正五边形后，旋转90度。

    （2）理解行为。在日常生活、学习和工作中，常常需要举一反三、由此及彼。我们可以在拓展1的基础上进行深入研究，以便于更清晰地理解这一图案绘制的方法。

    （3）设计系统。

    ①搭建代码，完成第一层次系统，如图7、图8、图9所示。

    ②探索实践，完成更多数量的多边形图形图案绘制，如图10所示。通过数据收集与分析找出规律。

    ③抽象、建模、迭代，进行深层次探索，如图11、图12所示。

    ④反馈：帮助理解如何解构，抽象出程序结构模型，如图13所示。

    结束语

    在小学信息技术学科教学中，尝试进行“计算思维”渗透，对于学生信息素养的提升有着一定的积极意义。让学生经历求解问题、理解行为、设计系统等环节，对于信息技术技能掌握、算法思维培养、工程思维的实践与体验有着现实意义。