基于计算思维的Scratch游戏化教学模式研究

陈卫军

程序设计教学是培养学生计算思维的重要手段，本文从培养学生计算思维的角度提出了Scratch游戏化教学模式，包括制定问题、角色分析、画流程图、搭建程序、测试和调试、推广六个步骤，并结合教学案例阐述了该教学模式的操作过程。

Scratch游戏化教学

游戏化教学是以教学为目的，教师通过科学设计或选择游戏，并将它与教学过程整合，使学生在活泼愉快、兴趣盎然的情绪中开展游戏学习的一种教学活动类型 [1]。

Scratch具有图形化的编程界面、拖曳积木式的编程方式、友好卡通的运行效果等特点，生来就是一款开展游戏化教学的利器。

考虑到Scratch的特点和美国麻省理工学院媒体实验室在研究Scratch学习上已有的经验，我们将Scratch游戏化教学的关注点放在计算思维上。

计算思维

2011年，ISTE联合CSTA提出了计算思维的操作性定义，即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、选择最优方案、推广六大要素[2]。

2012年，美国麻省理工学院媒体实验室开发了一个计算思维三维框架，包括计算概念、计算实践和计算观念。这个理论框架比较通俗易懂，与我们所熟知的信息技术课程三维目标能够近似呼应，即计算概念对应于知识与技能，计算实践对应于过程与方法，计算观念对应于情感态度与价值观[3]。

基于计算思维的Scratch游戏化教学模型

根据Scratch游戏化教学的特点，我们构建了如图1所示的教学模型。在Scratch游戏化教学模式中，将课堂教学分为六个步骤：制定问题、角色分析、画流程图、搭建程序、测试和调试、推广。其中“制定问题”和“角色分析”对应于计算思维三维框架的第一个维度计算概念；“画流程图”对应于计算实践的实践策略“抽象和模块化”； “搭建程序”对应于计算实践的实践策略“递增和重复”；“测试和调试”对应于计算实践的实践策略“测试和调试”；“推广”对应于计算实践的实践策略“再利用再创作”。该教学模式涵盖了计算思维的六大要素，并将计算思维的三维框架融入其中，以期能通过Scratch游戏化教学达到对学生计算思维能力的培养。

基于计算思维的 Scratch游戏化教学案例

下面通过对典型Scratch游戏化教学案例“猴子接香蕉”的分析，阐述基于计算思维的Scratch游戏化教学模式的操作过程。

游戏描述：香蕉从舞台的顶部随机落下，猴子在地面东奔西跑想要接住不断往下掉落的香蕉。

1.第一步：制定问题

猴子接香蕉游戏包含以下几个问题：①香蕉如何从舞台顶部随机落下；②猴子如何在地面不断地东奔西跑；③香蕉被猴子接到之后会怎么样。

2.第二步：角色分析

Scratch游戏设计的过程是基于角色的。游戏有几个角色，每个角色有哪些动作都需要学生全面去分析。这个过程锻炼了学生的抽象能力、分解能力。同时，角色分析过程中的概念结构设计、逻辑结构设计属于典型的数据抽象。

3.第三步：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基本的了解，并且已经在角色分析中进行了数据流的分析。猴子接香蕉游戏中，香蕉的流程图（基本部分）如图2所示。

4.第四步：搭建程序

Scratch积木式的搭建程序的方式简单方便，在第三步中的流程图实际上已经具有Scratch程序的雏形了。在设计好流程图之后，便可以按照流程图来选择对应的积木模块进行搭建了，与流程图对应的积木搭建图如图3所示。

5.第五步：测试和调试

（1）避免香蕉同时落下

测试过程中，发现所有香蕉（复制或克隆）都是同时落下的，所以在香蕉的显示之前，加上一个随机等待0～2秒，如图4所示。

（2）灵敏性反应

测试过程中，发现键盘控制猴子的移动不够灵敏，改为用鼠标来控制，如图5所示。

6.第六步：推广

（1）上传到Scratch社区

目前，Scratch官方社区和国内的一些Scratch社区网站，都提供了作品的在线上传、在线编辑等功能。在网站上，学生可以和来自全世界各地的学习者分享Scratch游戏作品。

（2）再创作

Scratch社区网站提供了“再创作”的便利，学生可以在别人已经设计好的程序基础上，加入自己的想法并改进。这实际上属于比较高阶的思维。因为要读懂别人创作的作品，并在理解逻辑结构的前提下进行修改和改进，这也是锻炼学生计算思维的一个非常好的平台。

反思

1.关于“制定问题”

在教学案例里，我们展示的问题实际上已经有了一个清晰的描述。但在实际教学中，制定问题环节应该是由学生通过小组交流和讨论，将自己有关游戏的构想由零碎的片段变成一个个具体的问题描述。这个过程中，学生经历了建模、抽象、分析等计算思维的训练。

2.关于“画流程图”与“搭建程序”

在Scratch游戏化教学模式中，画流程图和搭建程序虽然是两个不同的步骤，但实际上很多时候，画流程图实际上也就是在搭建程序。这是因为Scratch本身就是采用模块化的积木式搭建方式。如果学生觉得画流程图太难，可以考虑以教师引导学生画流程图开始。流程图的绘制过程经历了计算思维中的分解、抽象、概括、模块化等过程。

3.关于“推广”

按照计算思维的要求，“推广”这个步骤应该是学生在能够解决问题之后，将这种解决问题的思路和方法推而广之，成为解决某一类问题的普遍的方法，并内化为学生的计算观念。在我们给出的基于计算思维的Scratch游戏化教学模式中，我们在“推广”这个步骤，将焦点放在“再利用和再创作”上。主要是考虑到对于中小学生，这种迁移的能力不是太好去衡量，希望通过“再利用和再创作”，让学生在这个过程中，去内化和迁移计算思维。

参考文献

[1]唐文中，郭道明，李定仁.小学游戏教学论[M].南昌：江西教育出版社，1995：1-12.

[2]王旭卿.从计算思维到计算参与：美国中小学程序设计教学的社会化转向与启示[J].中国电化教育，2014，（3）97-99.

[3]王旭卿.面向三维目标的国外中小学计算思维培养与评价研究[J].电化教育研究，2014，（7）48-51.