例谈初中SCRATCH教学中的计算思维培养

王岚

摘要：新课标指出：信息技术学科核心素养由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个基本核心要素组成。计算思维作为重要核心素养之一，在计算机基础教育中的意义日益引起教育界的关注和重视。本文结合Scratch教学实践，针对如何培养学生的计算思维能力，谈谈自己的一些做法和体会。

关键词：Scratch教学；计算思维；核心素养

计算思维是指个体运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等过程中产生的一系列思维活动。计算思维是信息技术学科的核心思维，它不是计算机科学家独有的，而是每个人的基本技能。计算思维的具体内容包括思维与归纳、程序与算法、抽象与自动化、分解与建模、测试和调试等。

Scratch采用搭积木的方式编程，程序编写简单直观，具有较强的趣味性和可学性，对初中学生理解程序结构和程序设计思想非常有帮助。在初中信息技术课堂开展Scratch教学，不但能提高学生编程能力，促进计算思维培养，使学生从思维层面和能力层面得到提升，还能有效地训练学生的创新意识，为学生终生发展奠定基础。

一、认识变量，计算思维初体验

变量来源于数学，是计算机语言中能存储计算结果或能表示值抽象概念。在Scratch中，常常需要统计数据，比如打地鼠的数量、获得的分数，时间的变化等，这些都是不断变化的量，我们可以用变量来表示。

案例 猴子接香蕉（游戲）

情景描述：在森林中，猴子在规定时间内接香蕉，每接到一个香蕉得2分，同时如果接到的是炸弹减1分，游戏结束后显示最终得分。

分析：这个例子中需要用到三个变量积木，“将变量XX的值设置为__”，“将变量XX的值增加__”，“将变量XX的值设置为__”，“显示变量XX”。游戏开始前设置变量初始值，“将变量得分设置为0”，“将变量时间设置为60”；游戏中，运用“将变量得分的值增加2”，“将变量得分的值增加-1”实现计分，运用“将变量时间的值增加-1”实现计时；游戏结束“显示变量分数”显示最终得分。

在教学中要让学生认识常用的变量积木，通过练习熟悉这些变量的使用方法，使学生对于面向对象的程序设计有了直观印象和初步概念，同时也初次体会了程序设计的思维方式。

二、精细分析数据，将抽象化为具体

在Scratch学习中，计算思维体现在逻辑的组织和分析数据上，并且通过模型和模拟等抽象来表示数据。想要完成程序的编写，要对程序的每项任务进行分析，把抽象的问题转换成具体的程序任务，再根据各个任务要求思考解决方案，并设计出适合自己需求的指令算法。

案例：时钟

任务说明：先定义秒针，将“秒针”初始值设为零，并将指令“将变量秒针的值增加1”加入到秒针循环语句中。再定义分针，在分针脚本中要不断判断“秒针”的值，当秒针值等于60时，才执行旋转命令，所以要加入判断语句，并且在执行之后，要将变量“秒针"的值归零。时针的定义和分针类似，分针值等于60时执行旋转命令，同时执行之后将分针值归零。

分析：要实现时钟效果，首先要理清秒针、分针、时针三者之间的关系，这对于学生来说没有什么难度，但落实到编程往往无从下手。因此在编写脚本前需要引导学生对秒针、分针、时针分别进行算法分析，将思维条理化、精细化，同时将三者之间的关系用编程语句表达出来。

在分析及制作的过程中，学生会发现，想要达到不同的目的，就要设计不同的算法指令，在对各个环节的思考中设计脚本，这就是计算思维中逻辑分析和抽象表达的体现。

三、设计个性游戏，计算思维的实现

游戏是学生十分感兴趣的内容，在Scratch教学中开展游戏设计可以最大限度激发学生的成就感。在设计游戏时学生可以根据自己的想法定义游戏方式，灵活选用不同类别的语言编写脚本，通过测试和调试修正程序，从而在设计、创建、实验和探究中逐步理解和掌握计算概念，内化为计算实践策略，形成计算思维。

案例：猫和老鼠游戏

任务说明：首先设计猫能否在指令下抓住老鼠，控制器是鼠标、键盘还是传感器由学生自己设计。然后，让学生设计场景，并逐步增加规则——老鼠碰到老鼠夹，会被困在（停止）；老鼠碰到甜甜圈，可以吃掉（隐藏）。最后为增加游戏的趣味性，可以增加计时、计分。

分析：猫抓老鼠这一经典游戏，角色明确规则简单，但是稍作设计却可以变化万千。控制器有鼠标、键盘等多种选择；老鼠活动时除了遇到猫，还会碰到老鼠夹、甜甜圈；同时作为游戏还应有计时和得分。这些动态变化因素都可以由学生自行设定。

学生在教师引导下自主开发游戏，在设计过程中以设计者的身份进行创建、实验、探究、分享，于特定事件的情景之中学习抽象和模块化的计算，培养计算观念，使学生的思维和能力得以提升，逐步发展成为计算思维者和计算创造者。

总结与反思

1. 计算思维趋于概念化，它不只是简单的对计算机中出现的数据进行编程，而是应用计算机教学中的理论知识对遇到的问题进行抽象的多层次的思考，提出合理的解决措施。同时，计算机思维是数学和工程思维的互补和融合，它能使Scratch课程的教学更为灵活、有效。因此，在Scratch教学中培养学生的计算思维能力有着非常重要的作用。

2. Scratch教学中培养学生计算思维应遵循从循序渐进的原则。通过认识常用变量，使学生对程序设计有直观印象和初步概念；在精细分析数据过程中，将抽象化为具体；最后在项目开发中融入游戏设计，给学生足够的自由发挥时间，以小组合作的学习方式自主学习，交流想法，选取合理、有效的解决方案，将计算概念内化为计算实践策略，形成计算观念。

3. 作为一名信息教师，应当在教学中将无意识的计算思维训练变成有意识的计算思维训练，引导学生在信息活动中采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据，通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题方案，学以致用，将计算机解决问题的过程与方法灵活运用到其他问题解决之中。

参考文献

[1]《Scratch，初步认识变量》.百度网-百度经验 2017（10）；

[2]《高中信息技术课程标准修订（草稿）》.豆丁网；

[3]《小学生Scratch学习计算思维培养》.郭雅芸.《求知导刊》2015（13）；

[4]《基于计算思维培养Scratch教学三步曲》.韦国.《中小学电教》2015（7）；

（作者单位：浙江省绍兴市元培中学）