徐萍
摘 ?要:計(jì)算思維是一個(gè)問題解決的過程,該過程包括制定問題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、選擇方案、推廣等6個(gè)步驟,對(duì)應(yīng)在Scratch教學(xué)中即制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建腳本、調(diào)試程序、分享與再創(chuàng)作。論文通過一個(gè)教學(xué)案例分析,嘗試說明基于計(jì)算思維的教學(xué)可以如何設(shè)計(jì)與實(shí)施,希望對(duì)小學(xué)的Scratch教學(xué)提供借鑒。
關(guān)鍵詞:計(jì)算思維 ?核心素養(yǎng) ?教學(xué)案例
一、計(jì)算思維分析
計(jì)算思維最早是由Logo語(yǔ)言創(chuàng)始人西蒙·帕佩特教授提出?!坝?jì)算思維涉及運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。計(jì)算思維涵蓋了反應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列思維活動(dòng)?!?/p>
義務(wù)教育階段信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等方面?!八惴ㄅc程序設(shè)計(jì)”模塊更加能體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng),Scratch從內(nèi)容設(shè)置角度來(lái)說,屬于“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊的內(nèi)容。計(jì)算思維是一個(gè)問題解決的過程,該過程包括制定問題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、選擇方案、推廣等6個(gè)步驟,對(duì)應(yīng)在Scratch教學(xué)中即制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建腳本、調(diào)試程序、分享與再創(chuàng)作。
二、基于計(jì)算思維的Scratch教學(xué)案例分析
如何在Scratch課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維,下面通過小學(xué)五年級(jí)第11課“動(dòng)物表演”教學(xué)案例分析闡述并構(gòu)建基于計(jì)算思維的Scratch教學(xué)的六步操作過程:制定問題→角色分析→畫流程圖→搭建腳本→調(diào)試程序→分享與再創(chuàng)作。
創(chuàng)設(shè)情境:同學(xué)們,森林里要舉行“元旦聯(lián)歡會(huì)”,小動(dòng)物們正在緊張地排練節(jié)目——小貓?jiān)诜^,小猴子在變魔術(shù),大象在重復(fù)擊鼓??墒?,它們正在為演出的順序犯愁呢,你們能給它們提供一些幫助嗎?
(一)制定問題
信息技術(shù)課的程序設(shè)計(jì)可以類比于語(yǔ)文課的寫作,就是用特有的語(yǔ)言符號(hào)來(lái)表達(dá)自己的思想內(nèi)容。因此在看完創(chuàng)設(shè)的情境后,要引導(dǎo)學(xué)生用自然語(yǔ)言把情境所表現(xiàn)的內(nèi)容表達(dá)出來(lái),找到問題,理清思路。
根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境,程序中包含以下三個(gè)問題:
1.編排演出順序:編排小貓、小猴、大象三個(gè)小伙伴的節(jié)目表演順序。
2.修改演員腳本:根據(jù)表演節(jié)目?jī)?nèi)容,依次修改每一個(gè)小伙伴的演出腳本。
3.設(shè)計(jì)退出舞臺(tái):三個(gè)小伙伴都在舞臺(tái)上表演,有點(diǎn)眼花繚亂,所以節(jié)目還是一個(gè)一個(gè)的表演,第一個(gè)表演者先進(jìn)入舞臺(tái),然后離開舞臺(tái),第二個(gè)再出場(chǎng)……
(二)角色分析
Scratch程序設(shè)計(jì)的過程是基于角色的。程序中有幾個(gè)角色,每個(gè)角色有哪些動(dòng)作都需要引導(dǎo)學(xué)生去自主分析。在分析過程中,可以鍛煉學(xué)生的抽象能力、分解能力、邏輯設(shè)計(jì)能力等。因此,在本課角色分析中,由于學(xué)生已經(jīng)有了前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),可以運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,讓學(xué)生自主分析并添加角色到舞臺(tái)中。
(三)畫流程圖
經(jīng)過角色分析之后,學(xué)生對(duì)于主要角色的動(dòng)作已經(jīng)有了初步的了解,接下來(lái)需要將角色的運(yùn)動(dòng)邏輯用流程圖的方式表現(xiàn)。在畫流程圖之前,先解決“(一)制定問題”中的三個(gè)問題:
1.編排演出順序問題:可以從元旦表演節(jié)目的例子出發(fā),讓學(xué)生理解“廣播消息并等待”控件的應(yīng)用,探究“新建消息”的方法,理解消息名稱就是角色互動(dòng)的唯一標(biāo)識(shí)。
2.修改演員腳本問題:根據(jù)編排的演出順序,理解“接收消息”控件的使用以及其與“廣播消息并等待”控件的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,具體每一個(gè)小動(dòng)物的節(jié)目?jī)?nèi)容也可以讓學(xué)生自由發(fā)揮。
3.設(shè)計(jì)退出舞臺(tái)問題:順序和演出內(nèi)容安排好了,下面安排進(jìn)出舞臺(tái),進(jìn)入舞臺(tái)用什么模塊?離開舞臺(tái)有什么模塊?可以讓學(xué)生小組合作探究這些問題,經(jīng)過討論后進(jìn)行如下小結(jié):
第一小步:沒開始表演所有角色是離開舞臺(tái)的,怎么設(shè)置?
解決方法:在每位動(dòng)物演員的腳本中“當(dāng)綠旗被點(diǎn)擊”后加入“隱藏”控件。
第二小步:接著設(shè)置演員收到消息進(jìn)入舞臺(tái),如何設(shè)置?
解決方法:在每位動(dòng)物演員的腳本中加入“當(dāng)接收到消息”控件。
第三小步:表演結(jié)束離開舞臺(tái),怎么設(shè)置?
解決方法:在每位演員演出結(jié)束后再次添加“隱藏”控件。
以上三個(gè)問題解決后,學(xué)生根據(jù)情境中角色的運(yùn)動(dòng)邏輯可以輕松的畫出流程圖。
(四)搭建腳本
Scratch積木式的搭建程序的方式簡(jiǎn)單易懂,通過前面三個(gè)步驟,在流程圖中已經(jīng)具有Scratch程序的框架雛形,就像工程師手中有了圖紙,這時(shí)再有原材料就可以進(jìn)行施工了。此時(shí),學(xué)生可以按照流程圖根據(jù)自己的思路自主選擇積木塊進(jìn)行搭建。
(五)調(diào)試程序
學(xué)生在對(duì)“廣播和接收消息”指令有了深入的理解后,對(duì)應(yīng)指令的使用方法相對(duì)而言就簡(jiǎn)單了很多,可以用小組合作的形式進(jìn)行探究學(xué)習(xí)同時(shí)加入學(xué)生自己的創(chuàng)意。但在編寫程序的過程中難免會(huì)遇到一些困難,出現(xiàn)一些bug,這時(shí)可以通過小組成員之間的相互找“bug”的方法找出不能正常運(yùn)行程序的漏洞,也可以通過參考教師提供的自學(xué)微視頻,找出程序的不足之處。
(六)分享與再創(chuàng)作
Scratch編程一直提倡“想象、創(chuàng)意、分享”的理念。我們可以通過如下方式分享與再創(chuàng)作:
1.分享
(1)班級(jí)分享:班級(jí)內(nèi)部作品展示并將作品保存上傳到班級(jí)“云課堂”。
(2)學(xué)校分享:可以將作品上傳到Scratch官方社區(qū)進(jìn)行分享。
(3)家庭分享:我們提倡學(xué)生將作品與自己的家人和朋友分享。這樣做不僅可以滿足學(xué)生自我展現(xiàn)的心理需要,更重要的是當(dāng)父母知道孩子會(huì)用編程去解決一些實(shí)際問題時(shí),來(lái)自家人與朋友的鼓勵(lì)會(huì)更大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。Scratch的魅力還可能會(huì)吸引家長(zhǎng)參與到孩子的編程學(xué)習(xí)中,逐步形成濃厚的親子編程的家庭氛圍。
2.再創(chuàng)作
Scratch官方社區(qū)網(wǎng)站給學(xué)生提供了“再創(chuàng)作”的機(jī)會(huì),學(xué)生可以在別人已經(jīng)設(shè)計(jì)好的程序基礎(chǔ)上,加入自己的創(chuàng)意想法進(jìn)行優(yōu)化再創(chuàng)作,這也是鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的一個(gè)非常好的平臺(tái)。
結(jié)語(yǔ)
通過以上Scratch教學(xué)案例分析可以看出,為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維,教師做了專門的基于計(jì)算思維的Scratch教學(xué)設(shè)計(jì)的六步框架。此設(shè)計(jì)框架可以看作是一種輔助工具,借助它來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和思維訓(xùn)練,再逐步過渡到具體的操作訓(xùn)練。若沒有這些輔助的設(shè)計(jì),教學(xué)就依然停留在操作訓(xùn)練的層面上。作為一名信息技術(shù)學(xué)科教師,只有能夠正確認(rèn)識(shí)和把握計(jì)算思維,才有可能進(jìn)行基于計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)并予以實(shí)施,同時(shí)取得一定的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
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