巧用思维导图培养学生计算思维的优势

杨凤

［摘 要］随着时代的进步、技术的革新，教学不再仅仅是传授学生知识，更要求学生具备计算思维能力，就如同具备听、说、读、写能力一样重要。在Scratch教学中，教师可运用思维导图来培养学生计算思维能力。在创作“大鱼吃小鱼”的游戏时，教师通过思维导图让学生知道结构、确定流程、创新构思、分享交流等，这样能激发学生的学习兴趣、促进学生整合知识以及创新思维发展，有效提高学生计算思维能力。

［关键词］思维导图；计算思维；Scratch

［中图分类号］ G43［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-9068（2022）33-0090-03

一、思维导图的概念

思维导图，也称为心智图，是由英国学者托尼·巴赞于20世纪60年代提出的一种具有放射性、全脑式的可视化思维工具，改变了传统草拟笔迹杂乱无章、思路不清晰和重点不明确等缺点。思维导图把单调、复杂的信息利用符号、关键词、数字、线条等转换成简单明了、层次分明的图文形式，使人们从繁杂、冗余的文字信息中挣脱出来。运用思维导图，可以充分发挥左脑和右脑的协调功能，将传统的单向思维变成多维思维，提高学生的学习效率。

二、计算思维的概念

2006年，卡内基—梅隆大学的周以真教授首次对计算思维的概念进行明确的界定：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学广度的一系列思维活动。而对小学生计算思维的培养则侧重于问题解决能力和思维能力，主要包含以下五个要素：1.自动化，即计算机科学的方式；2.算法，即对问题的各种分析和思考；3.逻辑，即各种问题引发出来的相互关系和可能性；4.优化，即对问题的解决方案进行完善；5.抽象，即利用计算机科学的方式对问题解决的方法和思路进行归纳和整理。

三、思维导图在Scratch课堂教学中培养小学生计算思维的应用优势

以下就以“大鱼吃小鱼”一课为实例，阐述在Scratch课堂教学中运用思维导图来培养学生计算思维能力所起的重要作用。

1.激发学生学习兴趣

江苏省常州市的小学是从五年级就开始学习少儿编程Scratch。Scratch较传统的编程有很大的区别，不再使用编程语言，而是用图形化的形式开展编程活动，但是对编程思维的要求却是如出一辙的。机械重复、枯燥乏味的计算思维学习让学生开始产生厌学的情绪。而思维导图用文字、数字、图像、颜色、符号等元素将计算思维可视化，直观地将要传送的计算思维信息传送给学生，以此来增加编程教学的趣味性，激发学生的学习兴趣，促进学生主动积极地参与学习，把被动变为主动，让学习编程成为一件乐事儿。

环节一：试玩游戏，明结构

在课的开始，为了激发学生的兴趣，教师用一个现成的“大鱼吃小鱼”的游戏让学生玩一玩，了解游戏中涉及的角色以及各个角色在游戏中发挥的作用，使学生对游戏的整体概念有一个清晰的逻辑认识，获得逻辑思维能力的提升。

环节二：绘制导图，定流程

通过前面的玩游戏，学生大致了解了整个游戏的角色及过程，接下来做游戏学生就目标明确了，不会漫无目的地去制作。游戏的整个制作过程都用思维导图来完成，学生通过思维导图将抽象思维逐一地具体化。这样利用思维导图来分析背景、角色及其相应的关系，能很好地锻炼学生的算法思维和逻辑思维。教学过程主要分为以下两个步骤。

第一步：游戏中涉及的基本角色及背景，通过玩游戏学生都已经清楚，然后教师通过思维导图（如图1）让学生更清晰地知道游戏的整体思维框架，接着导入背景和角色（如图1）效率会更高。

第二步：游戏的基本背景和角色导入以后，教师通过思维导图逐一分解每一个角色在游戏中起到的作用，完成了哪些动作。

小鱼：在没有遇到大鱼之前小鱼是自由自在地游动，在遇到大鱼后小鱼消失了再出现，这是我们表面所看到的游戏现象。接下來就要通过现象编脚本。对于小鱼自由自在地游动，学生在之前的课堂学习中就已经掌握，所以能很快地梳理出思维导图；小鱼消失后再出现则涉及什么是广播、广播怎么用、谁发广播、谁接收广播等一系列的问题。这时学生通过小组合作绘制思维导图将脚本思路整理出来，思维导图（如图2）就能更清晰地展示广播的发出者是谁，在什么时候发出，发出后又会有怎样的效果，让学生都能很好地理清其中的关系。思维导图的运用可以更好地锻炼学生的计算思维能力。

大鱼：移动的方式是跟随鼠标移动，遇到小鱼时张嘴就吃，这是游戏现象。接下来同样根据现象写脚本，学生通过小组合作完成思维导图（如图3）。思维导图直观地写出大鱼是接收广播的一方，既避免了发生不必要的混淆，也将重难点（广播的使用）清晰地展示出来。厘清相应的关系也可以很好地锻炼学生的算法思维。

2.培养学生创新思维

Scratch编程教学的核心是计算思维能力的培养。传统的方式是让学生来讲自己的编程思路，教师补充，师生用语言的方式来进行互动。而思维导图是一种思维可视化的工具，它可以将学生的计算思维过程清晰地展现出来。这种可视化的视觉符号可以激发学生的想象力和创造力，使思维无限地延伸，从而使学生的创新思维能力可持续发展。同时，学生绘制思维导图的过程也是学生分析问题、解决问题、形成方案的思考过程。这一过程能有效地促进学生创新能力的提升，实现了计算思维的优化。

环节三：利用导图，创新思

在完成基本的游戏设置后，学生开始发挥想象，想一想在海底还会有哪些生物存在，它们之间又可以发生怎样的故事。在这一环节中，学生为游戏增加新的角色，为新的角色设计活动，从而抽象思维能力得到很好的提升。（如图4）

3.帮助学生整合知识

Scratch编程学习从最简单的单个指令模板开始，到最后利用多个指令模块进行游戏创作结束。在整个学习过程中除了要掌握这单个指令的知识点，还要学会将这些单个指令进行整理、归纳，形成一个完整的知识体系。而思维导图可以把零散的、片段式的知识整合在一张可视化的图式上进行展示，让学生把旧新知识进行联系，形成一张知识网，无形中提升了学生抽象思维能力。

环节四：展示导图，促交流

通过一节课的游戏设计和制作，学生的作品终于完成了。此时，教师让学生分享交流作品，相互学习，促使彼此利用差异资源更好地设计作品。在分享作品的过程中，学生开始只是展示自己设计的作品、演示作品的效果，对于编程思路没有很好地与大家分享。接着，教师再让学生把游戏的思维导图（如图5）呈现出来，使同伴一目了然地看到游戏的设计思维，从而更直观地学习、指正。此时的思维导图便是将新知旧识很好地展现出来，形成了一张知识思维网。

环节五：运用导图，利提升

课程结束时，学生基本能够通过思维导图的形式，将这节课的内容进行再次梳理，并总结出本节课的编程思路。思维导图的使用，无疑大大提高了学生学习的效率，有利于帮助他们理解如何综合使用控件更好地制作游戏。较之前的教学方式，思维导图能够将编程的计算思维更加清晰直观、一目了然地展示出来，把计算思维可视化，进而培养了学生的自主学习的能力和创新的意识。

四、思维导图在Scratch编程教学中培养学生计算思维的应用前景展望

Scratch是一门锻炼学生计算思维的课程，而思维导图正好可以将计算思维可视化。两者的结合，可以帮助学生更高效地学习编程，提高学生的自主学习能力，有效地培养学生的计算思维。但从目前思维导图在Scratch课程教学中培养学生计算思维的应用来看，仍然需要更进一步的发展。

1.加强理论与实践的深层结合

在目前的Scratch教学中，研究者对于思维导图的研究往往只能关注到理论或实践中的一个，很少有将两者结合在一起的。所以，将理论研究和实践应用综合研究是非常有必要的。在正确的理论研究的基础上，才能更好地进行实践应用；而有效的实践应用也能更好地促进理论研究。

2.开展教师使用思维导图教学培训

从目前思维导图在Scratch课程中培养学生计算思维能力情况来看，大多数研究者只是刚刚开始尝试并且在很缓慢地前进，甚至有的只是停留在起步阶段。所以，对教师群体开展专业的教学理论和教学技能的培训是必要的，这样可以大大提高教学效率。

3.促进学生学习方式的变革

Scratch是一种图形化的儿童编程，通过控件的拖拽来完成程序的编写，大大提高了學生的学习兴趣，但是无论怎样的编程环境也逃脱不了编程思维所带来的枯燥学习。思维导图的加入，让Scratch编程课堂学习的模式发生了巨大的变化。学生通过绘制思维导图来展现自己的编程思维，交流各自的编程思维，教师通过思维导图进行编程思维的点拨，让编程思维不再是空谈。与此同时，学生也可以通过思维导图来理顺、修改、创新自己的编程思路，改变了学生以往被动的学习模式。

笔者相信，只要大家敢于尝试，思维导图定会成为培养学生计算思维的一种高效工具，在拓展学生思维、培养整合思维方面会起到不容忽视的作用，帮助学生去解决各种问题。我们期待，学生的计算思维在学习和分享中有效发展！同样，学生也能将这种行之有效的思维方式用到其他学科的学习和生活中，促进学生核心素养的发展。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 赵丹杨.思维导图在小学信息技术课程教学中的应用研究[D].四川师范大学，2016.

[2] 闫守轩.思维导图：优化课堂教学的新路径[J].教育科学，2016，32（3）：24-28.

[3] 甘晓琳.浅谈思维导图在中小学英语教学中的应用[J].中学教育科研，2018（2）：9-11.

（责编 韦淑红）