小学生1-2阶计算思维培养的实践研究

    胡玲 刘丹凤

    

    

    

    摘要：本文对计算思维进行明确的阶梯形概念界定，提出可操作性强、符合小学生思维习惯的1-2阶计算思维概念，并通过跨校社团合作和Scratch编程工具，以实例具体分析如何通过scratch编程工具将1阶计算思维转化为2阶计算思维。旨在通过锻炼小学生1-2阶计算思维提高其计算思维运用能力，为其今后各类编程的学习奠定基础。

    关键词：1-2阶计算思维 Scratch编程 阶梯式 跨校社团合作

    引言

    自从2017年教育部在新课改中，提出了一个重要的核心素养“计算思维”，“计算思维”的概念便受到了专家学者的密切关注，并对“计算思维”进行了深层次的探讨和研究。周以真教授认为，“计算思维”不仅仅专属于计算机科学家，而应该是每一个人最基本的技能。目前安徽省信息技术教材在四年级下册引入了Scratch创意编程，一个单元共六个课时，一周一课时。调查研究发现，各校课程目标落实不一，信息技术教师们普遍有计算思维意识，但缺乏计算思维实践，在“以生为本”的Scratch编程课堂上，教师不再是知识的搬运工，而要在学生原有知识经验的基础上阶梯式引导学生进行知识迁移。学生在解决实际问题的过程中，获取计算思维能力。另外，一周一课时的课时设置，使得课程知识延续性不足，无法满足小学生编程知识和能力的连贯性培养，更别说有针对性地培养小学生的计算思维能力，所以笔者根据小学生的学习发展需求，在我校小学三年级设立scratch编程社团，并且和区内多校的编程社团教师组成学习共同体，共同进行计算思维教学实践。

    鉴于Scratch编程教学实践现状，为了让小学生计算思维的培养更具有可操作性，本文提出1-2阶计算思维概念，通过跨校编程社团合作，将1-2阶计算思维运用到Scratch编程教学中，以提高小学生计算思维能力和素养，为其高年级学习C++语言或其他编程语言奠定基础。

    一、1-2阶计算思维概念界定

    对于三年级的小学生，他们目前的认知以形象具体的事物为主，对计算机编程工具知之甚少。在计算思维培养上我们更应该进行阶梯式细化培养，使计算思维的培养具有可操作性。本文根据小学生的认知特点，将计算思维分为两个阶段：1阶计算思维和2阶计算思维，在Scratch社团编程教学实践中分阶段进行，将1阶计算思维转化成便于Scratch编程工具实现的2阶计算思维的过程称为1-2阶计算思维。1阶和2阶计算思维概念如下所述。

    （一）1阶计算思维

    人们用已经习得的自然语言解决问题的过程叫作1阶计算思维。例如，如何绘制图1所示的正三角形。

    根据已经习得的数学知识，大部分人会按照如下方法进行绘制，如先绘制边ac再绘制边ab最后绘制边bc，在绘制边ab和bc时通过量角器的辅助使得各个内角均为60°。这就是1阶计算思维解决问题的过程。

    （二）2阶计算思维

    人们用已经习得的编程语言解决问题的过程叫做2阶计算思维。2阶计算思维相比1阶计算思维对人们的要求又高了一个层次。以Scratch编程为例，同样要求绘制图1所示的正三角形，当使用Scratch编程语言实现的时候，不是按照1阶计算思维绘制就可以简单实现。首先需要思考在Scratch编程中绘图原理是什么，要用到哪些模块的哪些脚本。已知Scratch編程中图形是由角色的运动轨迹决定的，这就需要考虑每次绘制完一条边需要将角色旋转多少角度，Scratch编程工具解决问题的过程脚本如图2所示。

    二、在Scratch编程中运用1-2阶计算思维

    培养和锻炼小学生1-2阶计算思维能力，需建立1阶计算思维通往2阶计算思维的桥梁，实现知识内化和运用。同样以图1所示正三角形的绘制为例，教师先让学生回忆如何绘制正三角形，然后结合Scratch编程中画笔脚本指令进行思考，把思考的过程记录下来。学生通过重复练习-思考-修改-完善-展示的过程，以培养实现1-2阶计算思维的能力。具体转化过程参考图3所示。

    由图3可知：（1）拿起画笔这个动作对应到Scratch编程中就是点击绿旗开始、初始角色的方向和外观、落笔和颜色的设置。（2）绘制一条线段还需要考虑角色旋转角度为多少，这就要用到正多边形旋转角度公式360°/N（N为边数），正三角形需要旋转360°/3=120°。看似简单的绘制，在2阶计算思维中需要思考如何触发事件发生、会用到哪些模块脚本、角色的初始运动方向和旋转角度等，学生在实践中将1阶计算思维能力提高到2阶计算思维能力。

    三、跨校社团合作共成长

    经调查，目前各校Scratch社团一周两至三个课时，每课时60分钟，这样的课程设置更利于小学生计算思维的培养。各校编程教师大多数是信息技术教师兼任，教研参与人数少，教师缺乏专业的编程教学实践。这意味着如果教师想要在编程教学上做出一些成绩，需要花费大量时间进行研究，且校内缺乏一起探讨学习的人员，这样的教学不具有普遍性、辐射性和可参考性。想要研究一套用于培养小学生1-2阶计算思维能力的Scratch编程教学内容和撰写相应的教学设计，需要花费大量精力和时间，这就需要校际积极建立学习共同体，共同商讨教学内容、撰写教学设计文本等，根据三年级小学生的认知规律和特点，完成一套适合小学三年级Scratch社团学生学习的教学内容和教学设计，以实现小学生的计算思维能力阶梯式培养，最终达到共同成长，为今后各校编程教学实践积累宝贵的经验。

    四、总结

    本文阐述了在学校原生态Scratch编程社团环境下，对小学生计算思维的阶梯式培养上做出了明确的界定，提出了1-2阶计算思维的概念，并通过跨校社团合作进行计算思维实践研究，基于Scratch编程社团教学实例，分析如何将1阶计算思维转化为2阶计算思维。不仅让这种看不见摸不着的计算思维提升有了可操作性，也给学校的编程教师提供了更多的参考。

    参考文献：

    [1]李芳芳.基于Scratch编程的小学生计算思维培养的实践研究[J].四川：四川师范大学，2018.

    [2]秦婧丽.小学Scratch教学中学生计算思维能力的培养策略[J].考试周刊，2016（68）.