以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学研究

摘 要：简易图形化编程工具教学是培养小学生计算思维的重要手段，文章从培养小学生计算思维的角度构建了小学 简易图形化编程工具教学模型，在以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学过程中，将教学步骤概括为：①创设情境，明确主题;②提供案例、阅读导学单;③编写大纲，设计画面分镜剧本;④绘制角色和背景;⑤搭建程序，制作作品;⑥测试与评价。在此基础上，文章作者对其操作过程进行了详细的阐述，以期为小学程序设计教学中计算思维的培养提供一定的参考。

关键词：计算思维;简易图形化编程工具;小学生

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：2095-624X（2021）01-0037-02

一、计算思维的概念

什么是计算思维？美国卡内基·梅隆大学周以真教授将计算思维定义为：计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为[1]。国内外当前对计算思维的理解基本上都来自周以真教授的定义，但是在计算思维实践中又有一定的不同。ISTE（美国国际教育技术协会）和CSTA（美国计算机科学教师协会）在原始计算思维概念的基础上，对中小学课堂中的计算思维进行了详细的划分，认为计算思维包含九大核心概念和能力，即数据收集、数据分析、数据表征、问题分解、抽象、算法与程序、自动化、模拟、并行化。

由于本研究的对象是小学生，因此笔者在计算思维实践中将参考、借鉴 ISTE和CSTA关于计算思维的观点。周以真教授认为计算思维的本质是抽象与自动化[2]。抽象是指计算思维是表达现实世界的基本手段，自动化是计算思维最根本的特性。在本研究中，笔者主要關注“问题分解”“抽象”“算法与程序”“自动化”这四个计算思维概念。

二、小学信息技术教育中的简易图形化编程工具教学

信息技术发展得很快，学生学习的技术在离开学校之前就可能已经过时。因此，关注技术背后的原理和思想，使学生掌握一种分析问题与解决问题的方法， 才能帮助他们更好地适应将来社会对人的需求。计算思维实际上是作为人都该具备的基本技能，它与传统的读、写、算能力一样，而不单属于计算机科学家。

简易图形化编程工具是针对 8～16 岁孩子设计的一款积木式、图形化编程工具。近年来，简易图形化编程工具软件已经被很多教师引进中小学信息技术课堂。对于使用简易图形化编程工具的学生来说，该软件的学习门槛非常低，他们不需要撰写复杂的文字语言，只需要把一连串可视化的代码块进行组合，就可以创作有趣的游戏、动画、故事等作品，有利于中小学生理解和创造。简易图形化编程工具不仅是编程工具，除此之外，它还提升了学生解决问题的能力。它还提供实时反馈，可以快速检查逻辑正确与否。可视化的结构让跟踪程序流程变得更加方便，更有利于完善学生的思考方式。从本质上讲，简易图形化编程工具拉近了大众与计算机科学思维之间的距离。

三、以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学模型

根据简易图形化编程工具的特点，同时考虑我国小学教学的实际情况，笔者构建了下图的教学模型。在以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学过程中，笔者将教学步骤概括为以下六步：第一步，创建贴近学生经验的情境，明确主题;第二步，提供案例，阅读导学单;第三步，编写大纲，设计画面分镜剧本;第四步，绘制角色和背景;第五步，搭建程序，制作作品;第六步，测试与评价。其中 “编写大纲”和“绘制分镜”对应于计算思维中的“问题分解”;“绘制角色和背景”对应于计算思维中的“抽象”，学习单中的“行为框图”同样对应于计算思维中的“抽象”;“搭建程序”和“测试优化”分别对应于计算思维中的“算法”与“自动化”。上述教学模型涉及计算思维的四大要素，以期能通过简易图形化编程工具教学达到对学生计算思维能力的培养。

四、以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学案例

下面笔者将对该模型的操作过程进行详细的阐述。

（一）创设情境，明确主题

在创作简易图形化编程工具作品之前，教师要创设一个贴近学生生活经验和学习经验的情境。这个情境是学生较为熟悉和理解的，或者是自己思考和想象的，以让学生和已有知识进行联系，引起学生学习兴趣的同时，明确活动的主题。

（二）提供案例、阅读导学单

在此环节，教师要给学生提供一个具有代表意义的作品制作案例作为学习资源以及与案例对应的学习单。教师在学习单上绘制“行为框图”，全面分析和描述作品中有几个角色，每个角色发生了哪些动作，相应用到了简易图形化编程工具中的哪些指令， 在过程中培养学生的“抽象”“分解”能力。同时，学生可以养成实时记录学习情况的习惯。学生遇到问题时，可以通过查看记录，尝试自己解决问题。此外，考虑到学生能力水平的差异，教师可以引导学习能力强的学生帮助编程中遇到问题的学生，共同进步。

（三）编写作品大纲，设置画面分镜

由于小学生的语言表达能力和写字水平有限，因此，作品大纲主要体现作品情节。大纲完成后，学生要将作品中的每个情节和细节进行分解，通过图画绘制和简单的文字描述来表现每个画面镜头的动画效果，画面中绘制的角色和背景尽量清楚详细，包括动作、表情、位置等，方便之后在简易图形化编程软件中进行制作，以上过程锻炼了学生的“分解”能力。

（四）绘制角色和背景

作品中的角色设计能够决定角色的表现力和价值。作品中的角色可以是人，也可以是动物，还可以是机器，甚至可以是想象出来的神或者怪物。他们在性格、肢体语言、表情、外形特征等方面不尽相同。因此，完成分镜剧本后，需要学生将纸质绘制的角色造型通过简易图形化编程工具在电脑中绘制出来，这一过程锻炼了学生的“抽象”能力，促使学生学会用计算机识别图像的方式绘制角色和背景，并设计不同的造型。

（五）搭建程序，制作作品

在简易图形化编程软件中绘制完成分镜剧本上设计好的角色与背景之后，学生需要按照剧本上的画面要求制作作品，教师可以通过绘制流程图的方式帮助他们理解角色及其在舞台发生的动作，让学生学会将文字描述的角色动作转换成程序语言，锻炼学生的“算法”能力。

（六）测试和评价

作品制作的过程中，出现问题是避免不了的，这就需要学生反复测试，寻找有效解决方案，灵活地使用程序指令，教师适当地引导学生独立思考、互相帮助，又或者学生请教教师，这一过程不断锻炼学生的“算法”能力。作品完成之后，学生提交作品，并进行现场汇报，学生进行互评和自评，教师最终进行评价总结，并启发学生去修改、完善作品。最终作品作为学生期末考核的一部分，此外，教师还可以通过笔试的考核形式，又或者给予一个简单的情境操作题，让学生按要求完成，然后，教师查看完成度。

结语

笔者利用上述模型进行了为期一年的教学实践，实践证明，以培养计算思维为导向的小学简易图形化编程工具教学模型是可行的。但是由于每个学生知识基础、学习能力程度不同，導致学生运用简易图形化编程工具 来创作作品的实际操作情况有较大差异，课堂上要尽量照顾到他们的水平差异，有针对性地进行分层教学。此外，笔者认为计算思维是一个长期培养的过程，不是几节课就可以形成的。计算思维更不是简易图形化编程工具教学模块中特有的，它广泛渗透于整个信息技术学科教学中。作为一线信息技术教师，我们要致力学生计算思维的培养，要善于发现信息技术课程中的计算思维，设计出能培养学生计算思维的课堂活动。以培养计算思维为导向的信息技术教学，应该拒绝重复记忆、机械应用，应该在学生掌握“双基”的基础上，引导学生用信息技术学科思维去分析问题、解决问题，从而为学生在信息化社会中更好地生存、创新、发展护航。

[参考文献]

[1]WING，JEANNETTE M.Computational Thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）.

[2]王荣良.计算思维教育实施过程中的冷思考[J].中国信息技术教育，2017（18）.

作者简介：吉彩霞（1984— ），女，江苏响水人，一级教师，研究方向：小学信息技术教学。