基于计算思维的Scratch教学

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　　摘  要：计算思维是一个问题解决的过程，该过程包括制定问题、分析数据、抽象、设计算法、选择方案、推广等6个步骤，对应在Scratch教学中即制定问题、角色分析、画流程图、搭建脚本、调试程序、分享与再创作。论文通过一个教学案例分析，尝试说明基于计算思维的教学可以如何设计与实施，希望对小学的Scratch教学提供借鉴。
　　关键词：计算思维  核心素养  教学案例
　　一、计算思维分析
　　计算思维最早是由Logo语言创始人西蒙·帕佩特教授提出。“计算思维涉及运用计算机科学的概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。计算思维涵盖了反应计算机科学之广泛性的一系列思维活动。”
　　义务教育阶段信息技术学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面。“算法与程序设计”模块更加能体现出对学生计算思维能力的培养，Scratch从内容设置角度来说，属于“算法与程序设计”模块的内容。计算思维是一个问题解决的过程，该过程包括制定问题、分析数据、抽象、设计算法、选择方案、推广等6个步骤，对应在Scratch教学中即制定问题、角色分析、画流程图、搭建脚本、调试程序、分享与再创作。
　　二、基于计算思维的Scratch教学案例分析
　　如何在Scratch课堂教学中培养学生的计算思维，下面通过小学五年级第11课“动物表演”教学案例分析阐述并构建基于计算思维的Scratch教学的六步操作过程：制定问题→角色分析→画流程图→搭建脚本→调试程序→分享与再创作。
　　创设情境：同学们，森林里要举行“元旦联欢会”，小动物们正在紧张地排练节目——小猫在翻跟头，小猴子在变魔术，大象在重复击鼓。可是，它们正在为演出的顺序犯愁呢，你们能给它们提供一些帮助吗？
　　（一）制定问题
　　信息技术课的程序设计可以类比于语文课的写作，就是用特有的语言符号来表达自己的思想内容。因此在看完创设的情境后，要引导学生用自然语言把情境所表现的内容表达出来，找到问题，理清思路。
　　根据创设的情境，程序中包含以下三个问题：
　　1.编排演出顺序：编排小猫、小猴、大象三个小伙伴的节目表演顺序。
　　2.修改演员脚本：根据表演节目内容，依次修改每一个小伙伴的演出脚本。
　　3.设计退出舞台：三个小伙伴都在舞台上表演，有点眼花缭乱，所以节目还是一个一个的表演，第一个表演者先进入舞台，然后离开舞台，第二个再出场……
　　（二）角色分析
　　Scratch程序设计的过程是基于角色的。程序中有几个角色，每个角色有哪些动作都需要引导学生去自主分析。在分析过程中，可以锻炼学生的抽象能力、分解能力、逻辑设计能力等。因此，在本课角色分析中，由于学生已经有了前面学习的基础，可以运用任务驱动法，让学生自主分析并添加角色到舞台中。
　　（三）画流程图
　　经过角色分析之后，学生对于主要角色的动作已经有了初步的了解，接下来需要将角色的运动逻辑用流程图的方式表现。在画流程图之前，先解决“（一）制定问题”中的三个问题：
　　1.编排演出顺序问题：可以从元旦表演节目的例子出发，让学生理解“广播消息并等待”控件的应用，探究“新建消息”的方法，理解消息名称就是角色互动的唯一标识。
　　2.修改演员脚本问题：根据编排的演出顺序，理解“接收消息”控件的使用以及其与“广播消息并等待”控件的一一对应关系，具体每一个小动物的节目内容也可以让学生自由发挥。
　　3.设计退出舞台问题：顺序和演出内容安排好了，下面安排进出舞台，进入舞台用什么模块？离开舞台有什么模块？可以让学生小组合作探究这些问题，经过讨论后进行如下小结：
　　第一小步：没开始表演所有角色是离开舞台的，怎么设置？
　　解决方法：在每位动物演员的脚本中“当绿旗被点击”后加入“隐藏”控件。
　　第二小步：接着设置演员收到消息进入舞台，如何设置？
　　解决方法：在每位动物演員的脚本中加入“当接收到消息”控件。
　　第三小步：表演结束离开舞台，怎么设置？
　　解决方法：在每位演员演出结束后再次添加“隐藏”控件。
　　以上三个问题解决后，学生根据情境中角色的运动逻辑可以轻松的画出流程图。
　　（四）搭建脚本
　　Scratch积木式的搭建程序的方式简单易懂，通过前面三个步骤，在流程图中已经具有Scratch程序的框架雏形，就像工程师手中有了图纸，这时再有原材料就可以进行施工了。此时，学生可以按照流程图根据自己的思路自主选择积木块进行搭建。
　　（五）调试程序
　　学生在对“广播和接收消息”指令有了深入的理解后，对应指令的使用方法相对而言就简单了很多，可以用小组合作的形式进行探究学习同时加入学生自己的创意。但在编写程序的过程中难免会遇到一些困难，出现一些bug，这时可以通过小组成员之间的相互找“bug”的方法找出不能正常运行程序的漏洞，也可以通过参考教师提供的自学微视频，找出程序的不足之处。
　　（六）分享与再创作
　　Scratch编程一直提倡“想象、创意、分享”的理念。我们可以通过如下方式分享与再创作：
　　1.分享
　　（1）班级分享：班级内部作品展示并将作品保存上传到班级“云课堂”。
　　（2）学校分享：可以将作品上传到Scratch官方社区进行分享。
　　（3）家庭分享：我们提倡学生将作品与自己的家人和朋友分享。这样做不仅可以满足学生自我展现的心理需要，更重要的是当父母知道孩子会用编程去解决一些实际问题时，来自家人与朋友的鼓励会更大的激发学生学习的热情。Scratch的魅力还可能会吸引家长参与到孩子的编程学习中，逐步形成浓厚的亲子编程的家庭氛围。
　　2.再创作
　　Scratch官方社区网站给学生提供了“再创作”的机会，学生可以在别人已经设计好的程序基础上，加入自己的创意想法进行优化再创作，这也是锻炼学生计算思维的一个非常好的平台。
　　结语
　　通过以上Scratch教学案例分析可以看出，为了培养学生的计算思维，教师做了专门的基于计算思维的Scratch教学设计的六步框架。此设计框架可以看作是一种辅助工具，借助它来引导学生进行规划设计和思维训练，再逐步过渡到具体的操作训练。若没有这些辅助的设计，教学就依然停留在操作训练的层面上。作为一名信息技术学科教师，只有能够正确认识和把握计算思维，才有可能进行基于计算思维的教学设计并予以实施，同时取得一定的教学效果。
　　参考文献
　　[1]江苏省中小学教学研究室.小学信息技术教师教学用书[Z].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2018：8.
　　[2]段勇.基于计算思维培养的Scratch创意编程学习模式初探 [J].教育现代化，2018（30）：159-161.
　　[3]李文.动物表演教案设计[OL].豆丁网，2019.
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