浅析基于计算思维的课堂教学

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  计算思维是信息技术学科的核心素养之一,因此,如何培养和提高小学生的计算思维能力,是教师应该关注的热点问题之一。Scratch编程因其具有可视化、积木搭建式的特点而成为培养学生的计算思维的理想载体。本文通过分析计算思维的概念、与 Scratch教学的结合,通过 Scratch教学的具体案例,分析如何让计算思维真正在课堂中可见,并提出教学反思和相应建议。
  一、计算思维的形成与发展及 Scratch课堂教学现状
  目前,程序设计教学已经在小学高年级信息技术课中普及;Scratch因其直观的可视图形界面、脚本搭建的易操作形式,成为培养小学生计算思维能力的有效载体。在利用Scratch进行程序设计中,学生首先需要分解任务,抽象思维,厘清角色关系,设计算法解决问题,编写脚本,优化程序,最后进行作品评价和拓展。这一过程包含了计算思维的关键要素,这一学习和体验的过程,也是学生计算思维能力得到培养的过程。
  二、Scratch程序设计课堂教学初探
  1.通过项目式学习,促进计算思维生成
  项目式学习,简单地说就是把学生的学习以“项目”的形式置于一个解决实际问题的过程之中。其中的“项目”一般都是解决某一个实际问题,这些问题一般都不同于学生在课本中常见的结构优良的问题,学生不能根据学到的某些知识直接获得答案,而要摆脱简单的线性思维去分析和解决问题。
  例如,在五年级上册 Scratch单元《打地鼠游戏》一课中,我将赛车游戏的设计作为学生要完成的“项目”:
  (1)
  体验游戏,代入情境。试玩小游戏《打地鼠》,但玩游戏不如设计游戏,让游戏蕴含自己的设计思想是更有意义的。
  (2)
  分析问题,任务驱动。这个游戏中有几个角色?他们的动作分别是什么?
  (3)
  思考角色任务需要什么控件来完成,小组合作填写任务分析图。
  在设计“打地鼠”游戏的项目中,教师通过“假如你是设计师,你将怎样设计这个游戏呢?”以学生为中心,将学生设定为全局规划者的角色,针对这一开放性的问题,学生分小组進行角色设计、动作分析,最终设计出带有个人特色的游戏。整个过程,学生试图通过不同的途径来解决问题,如何进行项目设计、细化项目控制实施、加强小组成员沟通与合作,都是计算思维养成的过程。
  2.关注思维过程呈现形式,实现思维可视化
  思维可视是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维,如思考方法和思考路径呈现出来,使其清晰可见。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆,因此可以有效提高信息加工及信息传递的功能。
  相较于对知识表征进行可视化呈现的“知识可视化”,思维可视化更侧重于知识表征背后的思维规律、思考方法、思考路径,在可视化的过程中更强调对思考方法及思考路径的梳理及呈现。实现“思维可视”的技术主要包括两类:图示技术(例如:思维导图、模型图、流程图、概念图等。)及生成图示的软件技术。
  3.关注思维状态,升华思维品质
  新课标中提出的信息技术学科核心素养要求:不仅要培养学生的操作技能,还要培养学生的表达能力和团队协作能力,要深化课堂的思维状态,必须鼓励每一个学生都勇于表达,加强小组合作的思维力度。
  三、基于计算思维的教学建议与反思
  “问渠那得清如许?为有源头活水来”,Scratch程序的设计也要贴近生活、源自生活。Scratch是培养学生计算思维能力的理想载体,教师在创设情境时,只有贴近学生的真实感受,才能引起学生的兴趣,才能转化为学生学习的内驱力。同时,因为年龄原因,小学生的程序设计规划能力较弱,逻辑思维能力不强,程序设计对他们来说有一定的难度。所以,在教学过程中,教师应当将完整的程序分解成多个小任务,逐一讲解、个个击破,让学生先用自己熟悉的自然语言表述过程,分析动作,再转化为 Scratch语言,以便更好地帮助学生由浅入深地构建新体系,学会用计算机领域的方法解决实际问题。
  课堂时间是有限的,小学信息技术课每节只有四十分钟,对于程序设计、脚本搭建、优化升级来说,时间远远不够。但是,学生的创意是无限的。如何在有限的时间里激活学生的创意呢?为了培养学生程序分析的能力,设计算法和运用计算机程序去解决生活中的实际问题,明白程序设计的一般理念和流程,笔者在程序的规划分析和编写程序这两个环
  节,给学生预留了足够的时间。有实验表明:时间压力对解决创造性问题有显著影响。因此,在常规的课堂教学时间之外,为了培养学生的计算思维,笔者鼓励学生利用课余时间或者社团课时间继续进行程序设计,也曾尝试将程序优化升级内容单列一课时教学,让学生充分分享彼此的想法,进行深度的合作学习,让学生的思维得到充分展现。
  学生的创意多,想法也多,但若不加以关注和引导,学生的创意和想法可能就会成为计算思维培养过程中的乌托邦。在 Scratch课堂上,对学生思维的引导和培养,比单纯的知识传授更有实际意义。例如,在给学生提供的“打地鼠”游戏半成品文件中,笔者将判断地鼠有没有被打中的脚本搭建在了地鼠角色中,有学生编写程序时提出,也可以将判断脚本搭建在锤子角色中,笔者及时对这一想法给予了肯定,并鼓励学生尝试,最终完成了游戏的设计。课堂上允许学生思维百花齐放,正是培养学生发散思维、寻求解决问题的多种途径的体现,这就是 Scratch的乐趣所在,也是程序设计的魅力所在。
  要想让学生的思维可视,教师就要学会对自我角色进行转换,除了要充当知识技能的传授者,在解决问题的过程中也要以连接者的身份出现。在发现问题和解决问题的同时,必然要涉及到认知与思维能力、操作能力与问题解决能力等多维度能力的整体发展,可思可见方为上,将思维方式的训练融入实践过程,才能有效提高学生的核心素养。
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