張麥玲 唐章蔚

摘? 要? 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算思維培養(yǎng)受到高度重視。在分析計(jì)算思維對(duì)于小學(xué)生重要性的基礎(chǔ)上，結(jié)合Scratch編程的特點(diǎn)分析Scratch編程與小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的適切性，提出Scratch編程教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的策略：創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情境鏈；創(chuàng)設(shè)個(gè)性化游戲，引導(dǎo)學(xué)生積極參與；理論知識(shí)與動(dòng)手實(shí)踐雙主線培養(yǎng)。希望為一線教學(xué)提供思考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞? Scratch編程；計(jì)算思維；小學(xué)生；核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G623.58? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）24-0033-04

0? 引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活，人類社會(huì)進(jìn)入一個(gè)全新的數(shù)字化與信息化時(shí)代，而身處這樣的數(shù)字化時(shí)代，必須具備21世紀(jì)的新素養(yǎng)——

計(jì)算思維。計(jì)算思維不僅能幫學(xué)生理解身邊的計(jì)算，還能幫助他們提高使用與創(chuàng)造技術(shù)的能力。因此，計(jì)算思維不僅成為數(shù)字化時(shí)代人才必備的素質(zhì)，還是與讀寫(xiě)算同等重要的基本素養(yǎng)。

1? 計(jì)算思維的概念

2006年，美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)的周以真教授首次定義計(jì)算思維，即計(jì)算思維是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的基本概念進(jìn)行問(wèn)題解決、系統(tǒng)設(shè)計(jì)并理解人類行為的思維方式[1]。2008年，計(jì)算思維的概念被進(jìn)一步界定[2]：

1）計(jì)算思維是一種概念化的不是單純的某種編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)過(guò)程，所以培養(yǎng)計(jì)算思維不一定只利用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)，需要學(xué)生形成一種抽象思維；

2）計(jì)算思維培養(yǎng)的是一種邏輯思考過(guò)程，并不是簡(jiǎn)單機(jī)械地重復(fù)某種行為或者操作，因此，人們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中可以不斷創(chuàng)新；

3）計(jì)算思維是人類的思維方式，并不是計(jì)算機(jī)的，畢竟人類比計(jì)算機(jī)更聰明，所以它是人類模仿計(jì)算機(jī)的計(jì)算模式去解決人類的問(wèn)題；

4）計(jì)算思維并不是簡(jiǎn)單的一種思維，而是數(shù)學(xué)思維與工程思維的巧妙結(jié)合；

5）計(jì)算思維作為思考的最終產(chǎn)物，能幫助人們解決一些實(shí)際問(wèn)題，甚至是管理日常行為，幫助人們學(xué)會(huì)如何與他人溝通互動(dòng)等；

6）計(jì)算思維逐漸成為一種日常生活的必備技能，而不是虛無(wú)縹緲的哲學(xué)理論，是當(dāng)今數(shù)字化公民都應(yīng)該具備的。

總之，計(jì)算思維是人們?cè)诒碚鲉?wèn)題或者提出解決方案時(shí)的一種思維過(guò)程，幫助學(xué)習(xí)者主動(dòng)構(gòu)建并獨(dú)立思考，逐漸形成一種無(wú)意識(shí)的思維習(xí)慣[3]，最終學(xué)會(huì)像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考問(wèn)題。

2? 小學(xué)階段培養(yǎng)計(jì)算思維的重要性

2.1? 培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的重要意義

1）培養(yǎng)計(jì)算思維能幫助學(xué)生提高問(wèn)題解決能力，而且一般都是在特定的情境中幫助學(xué)生尋找問(wèn)題的解決方法與策略，進(jìn)而幫助學(xué)生在實(shí)際生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并獨(dú)立解決。

2）計(jì)算思維的培養(yǎng)有利于提高學(xué)生的批判能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)谏鐣?huì)生活中面臨很多的不確定性。因此，培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維能夠促進(jìn)學(xué)生內(nèi)部心理與外部社會(huì)的交流與互動(dòng)，理解身邊的計(jì)算，并學(xué)會(huì)批判性地看待身邊的科學(xué)與技術(shù)。

3）計(jì)算思維有助于提高學(xué)生的自我調(diào)節(jié)能力。受信息化社會(huì)大環(huán)境的影響，社會(huì)中的所有要素是一起進(jìn)化的，它們相互作用、一同發(fā)展，而每當(dāng)其中的任何一種要素發(fā)生變化，都會(huì)導(dǎo)致其他要素甚至是整個(gè)社會(huì)環(huán)境的變化。因此，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，就是為了使學(xué)生能在這種不斷發(fā)展變化的信息化社會(huì)大環(huán)境中不斷地自我完善和自我調(diào)節(jié)，提高適應(yīng)能力。

2.2? 國(guó)內(nèi)關(guān)于小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的重視程度

我國(guó)在2018年明確將計(jì)算思維列入信息技術(shù)學(xué)科的四大核心素養(yǎng)中[4]；2019年，教育部逐步推動(dòng)人工智能課程、編程教育、機(jī)器人教學(xué)等新技術(shù)在中小學(xué)階段的實(shí)施應(yīng)用，這些舉措都是為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

總之，培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維具有重要的教育意義，不僅僅是幫助學(xué)生適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜多變的信息化環(huán)境，更是為了引導(dǎo)學(xué)生理解信息化社會(huì)，并將計(jì)算思維中的思考方式等應(yīng)用于他們將來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展中。

3? 利用Scratch培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的適切性

隨著對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的逐步重視，我國(guó)把編程教育作為培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑，編程教育逐漸在中小學(xué)各階段實(shí)施開(kāi)展。市面上隨之出現(xiàn)各式各樣的編程工具，其中Scratch編程軟件由于技術(shù)門檻低，且將抽象的語(yǔ)法規(guī)則、算法結(jié)構(gòu)蘊(yùn)藏于積木式的圖形化語(yǔ)言中，可以大大降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷水平，因此成為中小學(xué)教師開(kāi)展編程教學(xué)的主要工具。Scratch編程工具在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維時(shí)具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如表1所示。

3.1? 較低的編程門檻和圖形化界面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

作為圖形化編程工具的典型，Scratch操作簡(jiǎn)單快捷，使用門檻低，易上手，更適合小學(xué)生的思維模式。這種圖形化編程工具沒(méi)有傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言的晦澀和枯燥的語(yǔ)法，不會(huì)使小學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，有利于學(xué)生樹(shù)立編程信心[5]。Scratch的圖形化界面能有效降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)生集中注意力在編程所需要的邏輯與結(jié)構(gòu)中，不用過(guò)于擔(dān)心編程的機(jī)制。并且Scratch的圖形化界面能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)內(nèi)容充滿期待。Scratch編程通過(guò)降低學(xué)生的編程門檻，促進(jìn)小學(xué)生對(duì)編程的興趣和自信心，并從編程過(guò)程中體會(huì)與掌握解決問(wèn)題的方式，最終內(nèi)化成自己的思維方式。

3.2? 編程過(guò)程視覺(jué)化，對(duì)小學(xué)生非常友好

Scratch編程過(guò)程中非常容易修改，學(xué)生只要使用鼠標(biāo)拖動(dòng)界面上的“積木”，就能立即看到操作后的結(jié)果。這種不斷調(diào)試與修改的過(guò)程，促使學(xué)生在不斷提出、解決問(wèn)題的交互實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中獲得收獲。相比傳統(tǒng)的文本式編程語(yǔ)言，Scratch不需要使用嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則，學(xué)生不用過(guò)于考慮復(fù)雜的操作，直接拖動(dòng)鼠標(biāo)移動(dòng)相應(yīng)的素材，編程過(guò)程更加直接生動(dòng)。因此，Scratch對(duì)于初學(xué)者或者小學(xué)生是非常友好的。

3.3? 學(xué)習(xí)內(nèi)容全面化，有助于學(xué)會(huì)其他語(yǔ)言

Scratch編程雖然操作簡(jiǎn)單，但它是一門真正的計(jì)算編程語(yǔ)言，不僅僅適用于小學(xué)生，很多成年人也用Scratch編程，而且熟練使用后還能用它實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜功能。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中所有的基本概念Scratch中都包含，如循環(huán)、判斷、函數(shù)、變量、條件等。無(wú)論是何種編程語(yǔ)言，都會(huì)用到這些基本概念。因此，對(duì)于已經(jīng)掌握了Scratch編程的學(xué)生來(lái)說(shuō)，再去學(xué)習(xí)其他任何的編程語(yǔ)言，都是有所幫助的。

4? Scratch編程學(xué)習(xí)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的策略

4.1? 創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情境鏈

在Scratch課堂中，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的主要目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)正確的思維方式，并把這種方式合理運(yùn)用到日常生活和學(xué)習(xí)中，進(jìn)一步提升學(xué)生其他各方面的信息素養(yǎng)。因此，這種計(jì)算思維的培養(yǎng)是離不開(kāi)情境創(chuàng)設(shè)的。然而，研究發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前的計(jì)算思維教學(xué)中，很多教師在創(chuàng)設(shè)情境過(guò)程中存在情境創(chuàng)設(shè)連貫性弱，且情境創(chuàng)設(shè)只存在教學(xué)的引入部分或嵌入在某一教學(xué)活動(dòng)片段中，未能將情境學(xué)習(xí)理念貫穿編程教學(xué)過(guò)程的始終等問(wèn)題[6]。因此，可以創(chuàng)設(shè)多元情境鏈，如圖1所示。多元情境鏈?zhǔn)墙處熢诓煌慕虒W(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)不同的情境，構(gòu)建能貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程且具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性的情境鏈，為學(xué)生提供連貫的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生串聯(lián)所學(xué)的零散知識(shí)，促進(jìn)思維發(fā)展。

在課堂的導(dǎo)入環(huán)節(jié)可以創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠快速將注意力轉(zhuǎn)移到課堂當(dāng)中，盡快融入課堂的學(xué)習(xí)氛圍。在講解本節(jié)課的主要內(nèi)容時(shí)，教師嘗試創(chuàng)設(shè)內(nèi)容情境，把復(fù)雜、晦澀的編程講解融入有趣的情境中，使學(xué)生能更清晰地理解Scratch編程中的各項(xiàng)功能。進(jìn)入動(dòng)手操作環(huán)節(jié)時(shí)可以創(chuàng)設(shè)協(xié)作情境，讓學(xué)生快速與同伴進(jìn)入?yún)f(xié)作模式，高效地完成作品的設(shè)計(jì)。在此期間，最好讓學(xué)生一直處于互相交流的狀態(tài)。作品完成后，教師為學(xué)生創(chuàng)建展示情境，鼓勵(lì)每位學(xué)生積極主動(dòng)地展示自己與同伴協(xié)作完成的作品，從別人的作品中發(fā)現(xiàn)自己的不足，借鑒他人的優(yōu)點(diǎn)后修改完善自己的作品。最后，作品完成并不一定等同于學(xué)生完全掌握本堂課所學(xué)的內(nèi)容，此時(shí)，教師可以創(chuàng)建實(shí)踐情境，讓學(xué)生將本堂課所學(xué)應(yīng)用到不同的游戲設(shè)計(jì)中，以此達(dá)到學(xué)以致用、舉一反三的效果。

Scratch教學(xué)中存在一些難以用語(yǔ)言直接講授的抽象知識(shí)和概念，學(xué)生需要通過(guò)不同的情境，運(yùn)用不同的思維方式解決問(wèn)題，這樣才能深入理解Scratch編程中隱含的計(jì)算思維。

4.2? 創(chuàng)設(shè)個(gè)性化游戲，引導(dǎo)學(xué)生積極參與

設(shè)置游戲化的教學(xué)策略是為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠在輕松愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境中收獲知識(shí)與技能，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

4.2.1? 利用Scratch的特點(diǎn)進(jìn)行分段教學(xué)

Scra-tch編程本身就是一種編程游戲，如果單純利用Scratch編程教學(xué)，可以適當(dāng)分成兩大階段。第一階段的主要目標(biāo)就是讓學(xué)生能夠?qū)W會(huì)編程的基本概念，比如順序、循環(huán)、條件等，教師將基本概念融入編程游戲的各個(gè)環(huán)節(jié)，使抽象的概念在游戲中呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生更容易理解。第二階段可以讓學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的游戲主題下，利用Scratch的繪圖編輯功能以及各種編程語(yǔ)言的指令（如動(dòng)作、事件等）動(dòng)手操作，繪制各種喜歡的游戲角色，完成自己的作品，并在此過(guò)程中形成良好的思維習(xí)慣。

4.2.2? 教學(xué)環(huán)節(jié)嵌入游戲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

設(shè)置個(gè)性化的游戲化教學(xué)方式，可以在課堂中激發(fā)小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。個(gè)性化的游戲教學(xué)不僅能激發(fā)學(xué)生的好奇心和挑戰(zhàn)欲望，還能讓他們的注意力更加集中、持久和穩(wěn)定，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思考能力[7]。因此，教師在Scratch教學(xué)中，通過(guò)設(shè)計(jì)游戲引導(dǎo)學(xué)生積極參與各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是非常有效的一種手段。游戲的設(shè)計(jì)既要生動(dòng)有趣，又要將知識(shí)、社會(huì)、文化并重；既要包含豐富的情境，又要圍繞課堂的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容。總之，要將知識(shí)點(diǎn)自然而然地融入各個(gè)游戲環(huán)節(jié)，激勵(lì)學(xué)生探索學(xué)習(xí)新知識(shí)，快速發(fā)展計(jì)算邏輯思維。所以，教師應(yīng)在課前充分挖掘和理解教材內(nèi)外的相關(guān)內(nèi)容和資源，設(shè)計(jì)有效的游戲環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。

4.3? 理論知識(shí)與動(dòng)手實(shí)踐雙主線培養(yǎng)

在小學(xué)Scratch教學(xué)中，既要關(guān)注學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和概念的學(xué)習(xí)，又要讓學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手創(chuàng)建個(gè)性化作品提高實(shí)踐能力。教師不能總是枯燥地講解算法、程序等知識(shí)點(diǎn)，而應(yīng)當(dāng)把一個(gè)個(gè)晦澀難懂的知識(shí)點(diǎn)融入教學(xué)實(shí)例中，引領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，從而感受、體驗(yàn)完整的程序開(kāi)發(fā)過(guò)程。只有學(xué)生親自感受探究和摸索的過(guò)程，才能快速提升計(jì)算思維能力。小學(xué)生正處于學(xué)習(xí)能力的黃金時(shí)期，創(chuàng)造力與想象力非常豐富。要多鼓勵(lì)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，在創(chuàng)造作品過(guò)程中鼓勵(lì)他們加入自己的想法和創(chuàng)意，最好能用自己的原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)造出更加有個(gè)性的作品，這是學(xué)生在Scratch學(xué)習(xí)過(guò)程中最大的收獲。

5? 結(jié)束語(yǔ)

總之，為了更好地培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維，一線教師在Scratch課堂中要積極轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，通過(guò)不斷地進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐設(shè)計(jì)出更適合培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的策略。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，這需要研究者和一線教師共同努力構(gòu)建出完善的計(jì)算思維培養(yǎng)體系，促進(jìn)學(xué)生健康發(fā)展。

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*基金項(xiàng)目：本文系2018年遼寧省教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“基于移動(dòng)終端的農(nóng)村教師專業(yè)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間構(gòu)建研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JG18DB929），2018年渤海大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生示范課程項(xiàng)目《信息技術(shù)與教育》階段性研究成果之一。

作者：張麥玲，渤海大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，從事中小學(xué)信息技術(shù)教育研究；唐章蔚，渤海大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，教授，碩士研究生導(dǎo)師，從事信息化教育教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究（121000）。