徐萍

摘要：計算思維是一種解決問題的思維方式——從真實問題出發(fā)，運用計算機模式抽象識別問題、分解問題，通過判斷、選擇、分析，形成有效解決問題的方案，再利用計算機技術實現(xiàn)方案并解決問題。Scratch編程具有圖形化、易操作的特點，有利于培養(yǎng)初中生的計算思維。教學中，可設置真實情境任務，助力問題抽象化與實質化;引導劇本、角色、舞臺三要素分析，有效落實計算思維活動過程;構建調試程序，迭代形成優(yōu)化方案;反思歸納方法，促進遷移應用。

關鍵詞：計算思維 ;Scratch ;《鬧元宵》

《江蘇省義務教育信息技術課程綱要（2017年修訂）》明確指出，計算思維是義務教育信息技術學科核心素養(yǎng)之一。周以真教授指出，計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。Jeannette M.Wing. Computational Thinking[J]. Communications of the ACM， 2006（3）：3335。即計算思維是一種解決問題的思維方式——從真實問題出發(fā)，運用計算機模式抽象識別問題、分解問題，通過判斷、選擇、分析，形成有效解決問題的方案，再利用計算機技術實現(xiàn)方案并解決問題。計算思維是人的思維，不是計算機的思維，其注重運用計算機科學知識分析問題，尋找解決問題的方法。

Scratch編程具有圖形化、易操作的特點，且大部分學生通過小學階段的學習已經具備圖形化編程的經驗。選擇Scratch程序在初中開展編程教學可以降低編程學習難度，讓學生把學習重點放在問題解決上，側重讓學生經歷理清問題、分解問題、抽象建模、確定算法、形成方案，再運用編程進行判斷、選擇，得到完善的解決方案的計算思維活動過程，使其計算思維得到真正的培養(yǎng)。下面以初中Scratch編程教學中《鬧元宵》一課為例具體說明。

一、設置真實情境任務，助力問題抽象化與實質化

利用計算思維解決的問題一般是生活中的真實問題，而生活中的真實問題一般較為復雜，需要將其抽象為計算機能夠處理的實質問題。這也是計算思維抽象化和實質化的體現(xiàn)。在Scratch編程教學中，應從學生的生活實際出發(fā)，結合其興趣特點，設置真實的情境任務，讓學生在真實的情境任務中，將已有經驗與編程學習充分結合，從而能夠清晰地理解、明確任務中的真實問題需求，積極主動地分析與表達問題，進而助力計算思維的形成。

教學常見的動作控件時，正值元宵佳節(jié)，順應地區(qū)鬧元宵的習俗，教師設置了展示元宵節(jié)習俗的真實情境任務。由學生介紹習俗內容，并分析、歸納出緊扣動作與內容的“猜燈謎”“吃湯圓”“耍龍燈”等習俗關鍵詞。這能幫助學生理解習俗展示方式與流程特點，明確真實問題需求，有助于問題的抽象化與實質化。

二、引導三要素分析，有效落實計算思維活動過程

理清問題、分解問題、抽象建模、確定算法、形成方案是計算思維活動實施的有效流程。Scratch編程教學需要讓學生根據(jù)“劇本”內容，用代碼實現(xiàn)“角色”功能，并在“舞臺”上展現(xiàn)出來。我們可以結合計算思維活動實施流程，引導學生對劇本、角色、舞臺三要素開展分析，讓計算思維培養(yǎng)落在實處。

（一）分析“劇本”，確定實現(xiàn)序列

Scratch編程中的劇本是真實情境下任務內容的呈現(xiàn)，實現(xiàn)時是有序列的。分析劇本內容能讓學生知道解決問題時順序正確、邏輯合理的重要性。編程時，需要給計算機精準的指令，方能實現(xiàn)需要達成的功能，所以教師應鼓勵學生像計算機一樣思考，抓住任務中的對象、對象的動作行為及呈現(xiàn)順序，學會用精煉準確的語言描述并理清整個任務的實現(xiàn)序列。

《鬧元宵》一課教學，明確了“元宵節(jié)之習俗介紹”的任務后，教師讓學生思考生活中介紹習俗的方式。學生會用生活語言描述，介紹元宵節(jié)的由來，介紹猜燈謎、吃湯圓、耍龍燈……對此，教師引導學生依據(jù)“誰介紹”“介紹順序”“介紹內容”的結構去表達。通過思考，學生可以描述出類似“我（主持人）介紹元宵節(jié)→出現(xiàn)燈籠圖片，介紹猜燈謎習俗→出現(xiàn)湯圓圖片，介紹湯圓習俗→出現(xiàn)龍燈圖片，介紹耍龍燈習俗…… ”的任務實現(xiàn)序列（如圖1所示）。

（二）分析“角色”，探究解決方案

Scratch程序一般通過對角色編程實現(xiàn)程序功能。分析角色的過程是尋求解決問題的方法的重要思維過程。教師以問題為導向，引導學生通過分解問題、抽象建模、確定算法等開展計算思維活動。首先，提出問題“任務中需要哪些角色？出場順序是什么”，引導學生識別任務角色，明確任務序列。學生根據(jù)劇本分析容易獲得答案，為后續(xù)有序分解任務做準備。接著，提問“每個角色需要做什么”，引導學生分解任務，抽象建模。角色不同，完成的任務也不同，有序描述各角色要做什么就是分解各角色的任務。分析中，注意引導學生緊扣角色行為及順序，抓住重要信息，去除無關信息，依次提取生活行為關鍵詞，再結合Scratch編程將生活行為關鍵詞轉化為程序行為關鍵詞，實現(xiàn)生活問題的抽象建模。

分析角色“燈籠”可得出其主要行為是“出現(xiàn)”“介紹”，但這些生活行為關鍵詞在編程中無法識別。結合Scratch編程的表達特點，學生分析發(fā)現(xiàn)，“出現(xiàn)”包含“隱藏”“顯示”兩種行為，“介紹”是通過“說話”行為實現(xiàn)的。這樣，就把生活中的“出現(xiàn)”“介紹”分別轉變成計算機能識別的“顯示”“隱藏”和“說話”，從而獲取解決問題的模型。接著，教師提問“如何實現(xiàn)角色的行為”，引導學生關聯(lián)知識，明確算法。角色行為需通過Scratch程序中的“積木”功能模塊構建實現(xiàn)，教師需引導學生根據(jù)程序行為關鍵詞關聯(lián)Scratch知識，思考合理選擇“積木”的方法。諸如：實現(xiàn)“說話”行為應選擇哪個“積木”模塊？如何快速找到該模塊？模塊中實現(xiàn)“說話”行為的“積木”有幾塊？顏色和形狀分別是什么？選擇哪塊“積木”才符合設計的角色行為需求？等等。在思考、判斷與選擇的過程中，學生再次明確問題解決的流程與方法，形成解決問題的算法。

（三）分析“舞臺”，合理規(guī)劃設置

如同真實的問題解決會有對應的場景，Scratch程序中角色功能的展示交互也需要合適的舞臺。結合需求，分析舞臺并合理規(guī)劃與設置是必要的。學生根據(jù)問題需求，可以選擇合適的背景，或自行繪制、導入圖片，或通過“積木”實現(xiàn)背景切換、音樂設置，或規(guī)劃角色布局獲取坐標數(shù)據(jù)等，從而在體驗計算機信息表達多樣化的同時，完善解決問題的方案。

《鬧元宵》一課，學生根據(jù)需求可以選擇歡快熱鬧的背景與音樂，展示不同習俗時還可以切換不同的背景。同時，利用“積木”可以設計對象的出現(xiàn)狀態(tài)與順序，如“燈籠”可以先隱藏在舞臺下方再出現(xiàn)飛入，“湯圓”可以先隱藏再原地出現(xiàn)等。這些設置讓作品呈現(xiàn)更加豐富，也讓問題的解決更加合理。

三、構建調試程序，迭代形成優(yōu)化方案

計算思維的根本目的是解決問題，所有的分析最后都要落實到計算機解決問題上。馮士海.點燃高中信息技術課堂計算思維的火花[J].中小學信息技術教育，2018（12）：71。調試與交流是學生鞏固編程知識、體驗自動化的過程，也是學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，在迭代中不斷優(yōu)化方案的過程，更是有效促使計算思維形成與發(fā)展的過程。經過劇本、角色、舞臺分析，學生經歷分解問題、抽象建模、確定算法等計算思維活動，已初步形成解決問題的方案。對照形成的方案，學生利用“積木”搭建腳本、調試程序。調試程序時，教師應引導學生觀察所得效果是否與方

《鬧元宵》一課，學生通過構建程序實現(xiàn)了“猜燈謎”“吃湯圓”“耍龍燈”等習俗展示，但發(fā)現(xiàn)有些初步搭建的程序會同步展示各習俗且速度較快，根本無法看清每個習俗的介紹。全班展示交流后，提出修改意見：應讓習俗逐個按序呈現(xiàn)，即先把所有習俗的圖片、文字隱藏，再逐個出現(xiàn)，用“廣播”積木、“等待”積木分別控制習俗的出場順序和時間。經過學生自行修改和調試實踐，問題迎刃而解，方案得到優(yōu)化。

四、反思歸納方法，促進遷移應用

梳理編程學習中遇到的問題，反思問題產生的原因，歸納解決方法與方案，有利于加深學生對知識、方法的記憶和理解，對學生今后靈活遷移運用知識、模型、算法等有重要的影響。這也是落實計算思維培養(yǎng)不可缺少的一步。

《鬧元宵》一課課尾，師生一起回顧課堂學習過程。教師引導學生結合課堂所學梳理、歸納利用Scratch編程解決實際問題的方法。首先，結合生活中的元宵節(jié)，分析、歸納典型的元宵節(jié)習俗關鍵詞，明確任務實現(xiàn)特點。其次，通過分析劇本內容，理清任務對象呈現(xiàn)序列;逐個剖析“燈籠”“湯圓”“龍燈”等角色任務，抓住其關鍵行為，將生活行為表達抽象為計算機行為表達，實現(xiàn)問題的抽象建模，并關聯(lián)Scratch編程相關知識，確定算法;通過設置舞臺，規(guī)劃各角色出現(xiàn)的狀態(tài)與順序，形成解決問題的方案。最后，搭建程序，不斷調試優(yōu)化直至形成有效的解決方案。反思歸納的流程與方法如圖2所示。

根據(jù)真實情境任務中的實際問題，歷經分析問題、抽象建模、關聯(lián)知識、確定算法、形成方案、構建程序以及反復的調試優(yōu)化，直到形成最優(yōu)方案、最終解決問題。這樣的方法可以作為利用Scratch編程解決實際問題的“通法”，同樣適用于后續(xù)的編程學習，解決類似“雞蛋撞地球”“垃圾分類我來說”等生活實際問題。在這樣的教學中，學生的計算思維將得到有效鍛煉。

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