【摘 要】編程本身具有邏輯性、過程性、綜合性，是培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)尤其是計(jì)算思維的理想載體?；谔K科版小學(xué)五年級(jí)信息技術(shù)教材中Scratch模塊的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合一線教學(xué)實(shí)際，不斷向深處挖掘、往高處引領(lǐng)，通過問題驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引領(lǐng)、學(xué)科整合等，有效培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維，最終為學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)提升以及未來可持續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】Scratch編程教學(xué);小學(xué)生;計(jì)算思維

【中圖分類號(hào)】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2022）52-0077-04

目前，全世界正處于信息化高速發(fā)展的浪潮中，信息技術(shù)對(duì)人類的學(xué)習(xí)、工作、生活和生產(chǎn)等各個(gè)方面起著不可替代的重要作用。信息技術(shù)教育在義務(wù)教育階段也顯得尤為重要。新課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確提出：信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，不僅僅是為了幫助學(xué)生掌握本學(xué)科所含的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，還要幫助學(xué)生形成信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。這里的核心素養(yǎng)主要包括信息意識(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4個(gè)方面。筆者認(rèn)為，計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)的形成是最關(guān)鍵、最抽象也是相對(duì)較難實(shí)施的一點(diǎn)。本文將結(jié)合蘇科版五年級(jí)Scratch編程模塊的教學(xué)，探索有效培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的策略。

一、清晰認(rèn)識(shí)計(jì)算思維的概念及其價(jià)值

早在1980年，美國麻省理工學(xué)院西摩·帕爾特教授就在他的著作《頭腦風(fēng)暴》中提出“計(jì)算思維”一詞。2006年，計(jì)算機(jī)科學(xué)家周以真教授首次對(duì)計(jì)算思維做出了比較系統(tǒng)的定義，即運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維不是獨(dú)立存在的，而是在用計(jì)算機(jī)工具和計(jì)算機(jī)科學(xué)方法解決問題的過程中，體現(xiàn)出來的數(shù)學(xué)能力、設(shè)計(jì)能力、工程能力等多方面能力的集合。[1]可見，計(jì)算思維和普遍開展的寫作、閱讀、審美等技能具有同等的地位，尤其是在信息高速發(fā)展、信息化無處不在的新時(shí)代，計(jì)算思維愈發(fā)重要，已經(jīng)成為人類生存和發(fā)展必備的基本技能。[2]提升小學(xué)生計(jì)算思維有利于培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，有利于激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，有利于提升綜合素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展。

二、Scratch編程教學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)生學(xué)況分析

Scratch是一款可視化的編程軟件，非常適合初步接觸編程的學(xué)生學(xué)習(xí)。這款軟件將抽象晦澀的編程語言通過直觀化的類似積木搭建的方式呈現(xiàn)出來，不需要英語基礎(chǔ)，也無須掌握煩瑣的程序語言，比較適合初學(xué)者。盡管該軟件入門簡(jiǎn)單、易學(xué)，但采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，包羅眾多編程知識(shí)點(diǎn)和技能，學(xué)生通過一定階段的學(xué)習(xí)，能夠較為有效地訓(xùn)練邏輯思維能力。

蘇科版教材將Scratch模塊的教學(xué)設(shè)置在五年級(jí)，應(yīng)該是充分考慮到學(xué)生的年齡認(rèn)知特點(diǎn)及已有信息技術(shù)知識(shí)、技能的儲(chǔ)備。這一階段的學(xué)生處于思維水平提升的重要時(shí)期，他們的思維已經(jīng)開始由具體向抽象發(fā)展，學(xué)習(xí)新知的積極性較高，計(jì)算思維的可塑性較強(qiáng)。[3]經(jīng)過前兩年信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)初步掌握了中英文打字、文檔的編輯、信息的發(fā)布與交流等技能，對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)有了初步認(rèn)識(shí)，平時(shí)在學(xué)習(xí)、生活中接觸了大量的信息技術(shù)相關(guān)應(yīng)用，對(duì)程序有了比較感性的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，這個(gè)年齡段的學(xué)生在創(chuàng)造能力、動(dòng)手能力、協(xié)作學(xué)習(xí)等方面也都具備了學(xué)習(xí)可視化編程軟件的基礎(chǔ)。當(dāng)然在學(xué)習(xí)編程的過程中，絕大多數(shù)學(xué)生并不了解什么是計(jì)算思維，但是這并不影響他們此項(xiàng)能力的提升，在教師潛移默化的教學(xué)過程中，學(xué)生的計(jì)算思維將隨著編程學(xué)習(xí)過程而逐步提升。

三、在教學(xué)中有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的實(shí)踐

在小學(xué)信息技術(shù)課程體系中，Scratch編程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維具有重要作用。對(duì)于一線教師來說，怎樣有意識(shí)地利用Scratch編程軟件培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維呢？筆者認(rèn)為可以本著“眼中有學(xué)生、心中有目標(biāo)、教中有方法”的原則，深入教材，貼近學(xué)生，突出重難點(diǎn)，打通關(guān)鍵點(diǎn)，具體做法如下。

（一）在問題驅(qū)動(dòng)及求解中提升計(jì)算思維

在小學(xué)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過程中，問題驅(qū)動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣源頭和動(dòng)力源泉。學(xué)習(xí)的目的是解決實(shí)際問題，而提出一個(gè)有效、有趣、有實(shí)際意義的問題恰恰是激發(fā)學(xué)生求知、探索的最好“引線”。因?yàn)榛诮鉀Q問題的學(xué)習(xí)可以促使學(xué)生迅速調(diào)動(dòng)潛能，積極融入創(chuàng)設(shè)的情境中，從而主動(dòng)嘗試分析問題、解決問題。在這個(gè)過程中，學(xué)生或自己查找書籍資料，或網(wǎng)上搜索，或和同學(xué)討論，或向老師請(qǐng)教，最終他們會(huì)在解決問題后獲得較強(qiáng)的成功體驗(yàn)。比如，在教學(xué)“花朵繽紛”這一內(nèi)容前，筆者通過大屏展示了春天的公園一角——花園里盛開了顏色各異的鮮花。如此美景一下子就吸引了學(xué)生的注意力，然后筆者提出問題：我們可以用Scratch編程軟件來繪制嗎？如果可以，我們應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)？同學(xué)們不妨打開課本和軟件，找找看需要用到哪些工具。學(xué)生根據(jù)課本提示動(dòng)手實(shí)操，能初步學(xué)會(huì)“圖章”工具以及“隨機(jī)函數(shù)”相關(guān)的使用方法。但是課本上的例子具有一定的局限性，主要體現(xiàn)在花朵形狀是一致的。于是，筆者讓學(xué)生進(jìn)一步思考：怎樣才能讓滿屏的花朵不僅顏色不同，而且造型也盡量豐富。這個(gè)問題對(duì)學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性，但經(jīng)過筆者的鼓勵(lì)后，學(xué)生能聯(lián)想到之前學(xué)過的“造型切換”的使用方法，他們配合“隨機(jī)函數(shù)”的應(yīng)用，自主解決了此問題。

這里需要說明的一點(diǎn)是，教師在設(shè)計(jì)問題驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要重視問題本身的選擇和設(shè)計(jì)，提出的問題應(yīng)該盡量避免太難、太偏、太雜。一個(gè)良好的問題對(duì)學(xué)生來說，就是通過一定程度的努力能解決的問題。當(dāng)然，解決問題的方案不是唯一的，鼓勵(lì)學(xué)生采用多種方法求解才能在一個(gè)個(gè)問題的驅(qū)動(dòng)和解決中促使學(xué)生獲得計(jì)算思維的有效提升。

（二）在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及完成中提升計(jì)算思維

項(xiàng)目式教學(xué)基于皮亞杰的建構(gòu)主義理論，強(qiáng)調(diào)學(xué)生積極主動(dòng)參與。在學(xué)生初步掌握Scratch的基本操作后，教師可以將Scratch編程模塊中的課程提煉拓展為一個(gè)個(gè)大小不等的實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，并對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè)、列出所需知識(shí)（或技能）清單，引導(dǎo)學(xué)生去探索完成項(xiàng)目所需的解決途徑，并據(jù)此進(jìn)行程序結(jié)構(gòu)的搭建、程序算法的設(shè)計(jì)、程序的反復(fù)調(diào)試和優(yōu)化等。

比如在學(xué)生學(xué)會(huì)用教材所教方法制作“克隆飛機(jī)大戰(zhàn)”游戲后，筆者進(jìn)行深入“挖掘”，讓學(xué)生思考、討論：一是課本上介紹的游戲制作方法還存在哪些不足之處;二是如果要讓游戲更具可玩性、交互性，應(yīng)該如何改進(jìn);三是在改進(jìn)游戲的過程中，有哪些是亟須克服的技術(shù)難點(diǎn)。小學(xué)生普遍對(duì)游戲比較感興趣，在筆者提出問題后，個(gè)個(gè)主動(dòng)參與，小組討論熱烈，奇思妙想層出不窮。最后，筆者將學(xué)生提出的所需改進(jìn)之處進(jìn)行概括總結(jié)，列出清單，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平，從中挑選出若干適合他們攻克的“靶向點(diǎn)”，并提供對(duì)應(yīng)的提示帖。一系列鋪墊動(dòng)作后，筆者進(jìn)一步提出源于課本但高于課本難度的新項(xiàng)目——太空飛機(jī)大戰(zhàn)，鼓勵(lì)學(xué)生利用課后或節(jié)假日去完成。此時(shí)，筆者并沒有固化任務(wù)的具體目標(biāo)，只是讓學(xué)生根據(jù)提供的游戲改進(jìn)“靶向點(diǎn)”，自己確定一種游戲的改進(jìn)方向及最終呈現(xiàn)形式。任務(wù)難度可高可低，教師需要提醒學(xué)生不要一看到任務(wù)就迫不及待地去動(dòng)手編程，而是先根據(jù)自己的項(xiàng)目要求來繪制程序的流程圖。此處繪制流程圖的過程就是學(xué)生計(jì)算思維的直觀展示過程。在制作過程中，如果遇到技術(shù)難點(diǎn)，學(xué)生可以在專門的實(shí)踐項(xiàng)目微信群里提出，教師或者其他學(xué)生看到可以及時(shí)提供技術(shù)支持。最終，在短短的一周內(nèi)，很多學(xué)生完成了本項(xiàng)目。這期間，問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)游戲交互的理解等一系列思維活動(dòng)的活躍展開，極大地促進(jìn)了學(xué)生分析問題、概括要義、提煉信息、構(gòu)建思維、優(yōu)化算法等計(jì)算思維水平的提升。

需要注意的是，項(xiàng)目有大有小，每個(gè)項(xiàng)目都圍繞一個(gè)主題，包含若干個(gè)具體問題。教師要善于引導(dǎo)學(xué)生利用所掌握的知識(shí)和能力來嘗試完成項(xiàng)目任務(wù)。由于項(xiàng)目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，完成的難度也比單個(gè)知識(shí)點(diǎn)大，因此教師要鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)學(xué)習(xí)，敢于深入探索，樂于與同伴分享和協(xié)作，遇到問題學(xué)會(huì)清晰表達(dá)、有效求助，在深入思考、反復(fù)實(shí)踐中逐步完成項(xiàng)目。一個(gè)個(gè)項(xiàng)目的完成，就是一次次思維火花的碰撞，也是一次次計(jì)算思維的提升。

（三）與其他學(xué)科有效整合提升計(jì)算思維

近年來，隨著STEM教育理念的發(fā)展和普及，利用跨學(xué)科整合教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力也越來越受到專家學(xué)者的重視。信息技術(shù)不僅僅是一門學(xué)科，同時(shí)也是一項(xiàng)工具、一種能力。在小學(xué)階段，要想培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不應(yīng)該僅僅局限于信息技術(shù)本學(xué)科領(lǐng)域，而應(yīng)該有意識(shí)地與其他學(xué)科有效整合、有機(jī)融合，打破學(xué)科之間的無形壁壘，[4]形成“信息技術(shù)+數(shù)學(xué)”“信息技術(shù)+科學(xué)”“信息技術(shù)+英語”“信息技術(shù)+閱讀寫作”等新的跨學(xué)科教學(xué)模式。

以“信息技術(shù)+數(shù)學(xué)”為例，無論是數(shù)學(xué)還是編程學(xué)習(xí)，都強(qiáng)調(diào)解決問題的邏輯性和思維方式的多樣性，兩者之間有著較強(qiáng)的聯(lián)系。因此，在Scratch編程模塊的教學(xué)中，教師可以將編程與小學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來開展教學(xué)，通過編程的形式來解決數(shù)學(xué)問題。這里的編程是作為一種工具來輔助數(shù)學(xué)問題解決的。[5]教學(xué)中，筆者會(huì)有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生把編程作為工具來求解數(shù)學(xué)問題。比如在“小貓判斷奇偶數(shù)”“編程實(shí)現(xiàn)地磚鋪設(shè)”“幾何圖形我來繪”等項(xiàng)目任務(wù)中，教師可以讓學(xué)生利用Scratch程序設(shè)計(jì)來求解小學(xué)數(shù)學(xué)相關(guān)習(xí)題，體會(huì)編程和數(shù)學(xué)兩者之間的關(guān)聯(lián)及區(qū)別。

除了與數(shù)學(xué)學(xué)科進(jìn)行整合，筆者還積極創(chuàng)設(shè)情境，讓編程與其他學(xué)科有效整合。學(xué)生學(xué)完Scratch基本知識(shí)和技能后，會(huì)選做一系列跨學(xué)科的編程項(xiàng)目，比如“顏色冷暖我知道”“智能讀書小程序”“我是小小鋼琴家”“根據(jù)天氣來穿衣”等。這些任務(wù)有一個(gè)共同點(diǎn)，就是貼合學(xué)科、適合學(xué)生、契合學(xué)情。在編程與學(xué)科的碰撞中、在一個(gè)個(gè)編程任務(wù)的完成中，學(xué)生不斷學(xué)習(xí)、摸索直到最終收獲。這些項(xiàng)目的學(xué)習(xí)使學(xué)生在面對(duì)新項(xiàng)目或新問題時(shí)不再茫然無措，而是能結(jié)合相應(yīng)學(xué)科知識(shí)利用程序的思路去分析具體問題、擬定對(duì)應(yīng)流程、搭建相應(yīng)程序。實(shí)踐證明，編程與學(xué)科整合可以有效提高學(xué)生的計(jì)算思維水平。

綜上所述，計(jì)算思維無論是對(duì)信息技術(shù)本身的學(xué)習(xí)還是對(duì)學(xué)生今后的終身發(fā)展都具有重要作用。因此，在小學(xué)Scratch學(xué)習(xí)階段，信息技術(shù)學(xué)科教師應(yīng)重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的有效培養(yǎng)，在用好、用足教材的基礎(chǔ)上，不斷向深處挖掘、往高處引領(lǐng)，通過問題驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引領(lǐng)、學(xué)科整合、難點(diǎn)突破、糾錯(cuò)強(qiáng)化等，提升小學(xué)生計(jì)算思維水平，最終為學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)提升以及未來可持續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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【作者簡(jiǎn)介】肖玉峰，江蘇省泰興市鼓樓小學(xué)（江蘇泰州，225400）信息技術(shù)學(xué)科教研組長(zhǎng)，一級(jí)教師，主要研究方向?yàn)樾W(xué)信息技術(shù)教學(xué)。