胡玲 劉丹鳳

摘要：本文對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行明確的階梯形概念界定，提出可操作性強(qiáng)、符合小學(xué)生思維習(xí)慣的1-2階計(jì)算思維概念，并通過跨校社團(tuán)合作和Scratch編程工具，以實(shí)例具體分析如何通過scratch編程工具將1階計(jì)算思維轉(zhuǎn)化為2階計(jì)算思維。旨在通過鍛煉小學(xué)生1-2階計(jì)算思維提高其計(jì)算思維運(yùn)用能力，為其今后各類編程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：1-2階計(jì)算思維 Scratch編程 階梯式 跨校社團(tuán)合作

引言

自從2017年教育部在新課改中，提出了一個(gè)重要的核心素養(yǎng)“計(jì)算思維”，“計(jì)算思維”的概念便受到了專家學(xué)者的密切關(guān)注，并對(duì)“計(jì)算思維”進(jìn)行了深層次的探討和研究。周以真教授認(rèn)為，“計(jì)算思維”不僅僅專屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家，而應(yīng)該是每一個(gè)人最基本的技能。目前安徽省信息技術(shù)教材在四年級(jí)下冊(cè)引入了Scratch創(chuàng)意編程，一個(gè)單元共六個(gè)課時(shí)，一周一課時(shí)。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，各校課程目標(biāo)落實(shí)不一，信息技術(shù)教師們普遍有計(jì)算思維意識(shí)，但缺乏計(jì)算思維實(shí)踐，在“以生為本”的Scratch編程課堂上，教師不再是知識(shí)的搬運(yùn)工，而要在學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上階梯式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移。學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，獲取計(jì)算思維能力。另外，一周一課時(shí)的課時(shí)設(shè)置，使得課程知識(shí)延續(xù)性不足，無法滿足小學(xué)生編程知識(shí)和能力的連貫性培養(yǎng)，更別說有針對(duì)性地培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維能力，所以筆者根據(jù)小學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展需求，在我校小學(xué)三年級(jí)設(shè)立scratch編程社團(tuán)，并且和區(qū)內(nèi)多校的編程社團(tuán)教師組成學(xué)習(xí)共同體，共同進(jìn)行計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐。

鑒于Scratch編程教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)狀，為了讓小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)更具有可操作性，本文提出1-2階計(jì)算思維概念，通過跨校編程社團(tuán)合作，將1-2階計(jì)算思維運(yùn)用到Scratch編程教學(xué)中，以提高小學(xué)生計(jì)算思維能力和素養(yǎng)，為其高年級(jí)學(xué)習(xí)C++語言或其他編程語言奠定基礎(chǔ)。

一、1-2階計(jì)算思維概念界定

對(duì)于三年級(jí)的小學(xué)生，他們目前的認(rèn)知以形象具體的事物為主，對(duì)計(jì)算機(jī)編程工具知之甚少。在計(jì)算思維培養(yǎng)上我們更應(yīng)該進(jìn)行階梯式細(xì)化培養(yǎng)，使計(jì)算思維的培養(yǎng)具有可操作性。本文根據(jù)小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，將計(jì)算思維分為兩個(gè)階段：1階計(jì)算思維和2階計(jì)算思維，在Scratch社團(tuán)編程教學(xué)實(shí)踐中分階段進(jìn)行，將1階計(jì)算思維轉(zhuǎn)化成便于Scratch編程工具實(shí)現(xiàn)的2階計(jì)算思維的過程稱為1-2階計(jì)算思維。1階和2階計(jì)算思維概念如下所述。

（一）1階計(jì)算思維

人們用已經(jīng)習(xí)得的自然語言解決問題的過程叫作1階計(jì)算思維。例如，如何繪制圖1所示的正三角形。

根據(jù)已經(jīng)習(xí)得的數(shù)學(xué)知識(shí)，大部分人會(huì)按照如下方法進(jìn)行繪制，如先繪制邊ac再繪制邊ab最后繪制邊bc，在繪制邊ab和bc時(shí)通過量角器的輔助使得各個(gè)內(nèi)角均為60°。這就是1階計(jì)算思維解決問題的過程。

（二）2階計(jì)算思維

人們用已經(jīng)習(xí)得的編程語言解決問題的過程叫做2階計(jì)算思維。2階計(jì)算思維相比1階計(jì)算思維對(duì)人們的要求又高了一個(gè)層次。以Scratch編程為例，同樣要求繪制圖1所示的正三角形，當(dāng)使用Scratch編程語言實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，不是按照1階計(jì)算思維繪制就可以簡單實(shí)現(xiàn)。首先需要思考在Scratch編程中繪圖原理是什么，要用到哪些模塊的哪些腳本。已知Scratch編程中圖形是由角色的運(yùn)動(dòng)軌跡決定的，這就需要考慮每次繪制完一條邊需要將角色旋轉(zhuǎn)多少角度，Scratch編程工具解決問題的過程腳本如圖2所示。

二、在Scratch編程中運(yùn)用1-2階計(jì)算思維

培養(yǎng)和鍛煉小學(xué)生1-2階計(jì)算思維能力，需建立1階計(jì)算思維通往2階計(jì)算思維的橋梁，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化和運(yùn)用。同樣以圖1所示正三角形的繪制為例，教師先讓學(xué)生回憶如何繪制正三角形，然后結(jié)合Scratch編程中畫筆腳本指令進(jìn)行思考，把思考的過程記錄下來。學(xué)生通過重復(fù)練習(xí)-思考-修改-完善-展示的過程，以培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)1-2階計(jì)算思維的能力。具體轉(zhuǎn)化過程參考圖3所示。

由圖3可知：（1）拿起畫筆這個(gè)動(dòng)作對(duì)應(yīng)到Scratch編程中就是點(diǎn)擊綠旗開始、初始角色的方向和外觀、落筆和顏色的設(shè)置。（2）繪制一條線段還需要考慮角色旋轉(zhuǎn)角度為多少，這就要用到正多邊形旋轉(zhuǎn)角度公式360°/N（N為邊數(shù)），正三角形需要旋轉(zhuǎn)360°/3=120°?？此坪唵蔚睦L制，在2階計(jì)算思維中需要思考如何觸發(fā)事件發(fā)生、會(huì)用到哪些模塊腳本、角色的初始運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)角度等，學(xué)生在實(shí)踐中將1階計(jì)算思維能力提高到2階計(jì)算思維能力。

三、跨校社團(tuán)合作共成長

經(jīng)調(diào)查，目前各校Scratch社團(tuán)一周兩至三個(gè)課時(shí)，每課時(shí)60分鐘，這樣的課程設(shè)置更利于小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。各校編程教師大多數(shù)是信息技術(shù)教師兼任，教研參與人數(shù)少，教師缺乏專業(yè)的編程教學(xué)實(shí)踐。這意味著如果教師想要在編程教學(xué)上做出一些成績，需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行研究，且校內(nèi)缺乏一起探討學(xué)習(xí)的人員，這樣的教學(xué)不具有普遍性、輻射性和可參考性。想要研究一套用于培養(yǎng)小學(xué)生1-2階計(jì)算思維能力的Scratch編程教學(xué)內(nèi)容和撰寫相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，需要花費(fèi)大量精力和時(shí)間，這就需要校際積極建立學(xué)習(xí)共同體，共同商討教學(xué)內(nèi)容、撰寫教學(xué)設(shè)計(jì)文本等，根據(jù)三年級(jí)小學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和特點(diǎn)，完成一套適合小學(xué)三年級(jí)Scratch社團(tuán)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)小學(xué)生的計(jì)算思維能力階梯式培養(yǎng)，最終達(dá)到共同成長，為今后各校編程教學(xué)實(shí)踐積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

四、總結(jié)

本文闡述了在學(xué)校原生態(tài)Scratch編程社團(tuán)環(huán)境下，對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維的階梯式培養(yǎng)上做出了明確的界定，提出了1-2階計(jì)算思維的概念，并通過跨校社團(tuán)合作進(jìn)行計(jì)算思維實(shí)踐研究，基于Scratch編程社團(tuán)教學(xué)實(shí)例，分析如何將1階計(jì)算思維轉(zhuǎn)化為2階計(jì)算思維。不僅讓這種看不見摸不著的計(jì)算思維提升有了可操作性，也給學(xué)校的編程教師提供了更多的參考。

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