基于计算思维培养的Scratch项目化教学研究

顾霞萍

【摘 要】作为信息科技课程的四大核心素养之一，计算思维的培养一直是信息科技学科教学的重要目标，项目化学习是落实学生核心素养的有效方式之一，而Scratch作为图形化编程工具，又是很好的培养计算思维的载体。本文以“智能储物柜”项目为例，通过项目化的教学方式开展Scratch教学，从而达到培养学生计算思维的目的。

【关键词】计算思维 Scratch 项目化教学

随着新课标的颁布，信息技术学科从综合实践课程中独立出来，正式成为一门国家规定的课程，学科名称也由信息技术改为信息科技。传统的信息技术课堂也面临着转型的挑战，本研究以Scratch软件为平台，通过项目化教学的方式培养学生的计算思维。

一、概念简述

（一）计算思维

“计算思维”的概念是由美国华裔计算机科学家周以真教授于2006年首次提出的。新课标中将“计算思维”界定为：个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。义务教育信息科技课程标准专家组组长熊璋教授提出，面向课程实施，如果要抓一个最关键的问题，我觉得是信息科技中问题求解的思维方法——计算思维。计算思维是信息科技学科里最本质的，也是我们最应该拎出来的思维方法。

（二）Scratch

Scratch是美国麻省理工学院专为8岁以上青少年设计开发的一款图形化编程软件。在江苏凤凰科学技术出版社出版的五年级信息技术教材中，每一课都有对Scratch其中一个功能的介绍。经过14个课时的系统学习，学生能对Scratch的整体功能有了初步了解。

（三）项目化教学

项目化教学以发现学习、建构学习等理论为基础，作为“以项目为主线，以教师为引导，以学生为主体”的全新教学方法被广泛地运用于中小学教学中。整个项目过程以实际问题为驱动，需要利用多重资源进行探究。项目化教学是为了在一定时间内解决复杂问题而产生的探究性教学模式，它强调主动探究和创新实践的精神，与创造性教育相符。

二、项目化教学现状

项目化学习作为当今全球领域的一个热点话题，已经成为落实学生核心素养的重要方式之一，项目化学习正被应用于各学科的课堂教学中。

教育者都深知项目化学习对培养学生问题解决能力和思辨能力大有裨益，但是在项目化课程实施过程中，或受限于课程长久以来形成的授课模式，或受限于学生应试化的学习习惯，遇到了较多的障碍。然而，教育改革并非一朝一夕可以完成，对于项目化学习的探究，值得每一位教育工作者投入精力。

三、基于计算思维培养的项目化教学过程探究

（一）项目选题

选题的好坏是项目成功与否的关键。古人云：“学起于思，思源于疑。”问题是引发学生思考和质疑的源头，而思考则是学生学习的原动力。笔者在之前的课堂教学中，发现学生普遍缺乏问题意识及思辨能力，习惯于教师直接讲授，长此以往，不利于学生思维的发展。而培养问题思维最有效的办法是将问题思维情景化。

问题作为项目的主线，它的推进决定了学生学习的深度。因此，项目的选择最好是基于真实情景的真实问题，贴近学生生活的项目更能够激发学生的思考，这是有效教学的第一步。

“智能储物柜”就是一个合适的项目，储物柜在生活中随处可见，如超市、水上乐园、小区菜鸟驿站、丰巢……大部分学生都使用过，但不一定了解其中的原理。对于模拟搭建一个智能储物柜，学生还是非常感兴趣的。然而，搭建不同于使用，学生需要从系统使用者的角色转换为系统设计者的角色，要对系统的运行原理了然于心。系统是如何运行的？Scratch里的角色需要有哪些？各角色分别实现什么功能？……这一系列的问题推进着学生的学习。本课授课的对象为六年级学生，在五年级时，学生已经学习过Scratch的基础知识，有一定的技术基础，虽然这个项目对学生来说有挑战，但经过合作探究及教师的辅助引导，学生依然可以完成。

（二）明确目标

传统课堂上，学生往往會先盲目地学习一些基本技能，他们并不清楚最终目的是什么，等教师布置综合任务后才恍然大悟，原来刚刚学的技能是用于完成这项任务的，整个学习过程中学生处于被动状态，没有主动地进行思考。而在项目化教学中，课堂伊始，学生就通过对整个项目的分析，了解了本节课最终要解决什么问题。这种学习模式的改变更有利于学生进行有目的的探究，激发其学习兴趣，提升其学习效率。同时还需要注意的是，项目化学习的目标除了要包含学科知识，还要包含高阶的思维目标。“智能储物柜”项目，通过学生的课前生活使用体验，先让学生描述一下存取物品的流程，再猜一猜储物柜的实现原理，最后让学生从使用者思维转变为设计者思维，设计一个可以实现存取物品功能的智能储物柜，这种身份的转变迫使学生进行更深入的思考。

（三）分解任务

思维能力的提升是学习的本质，其内核是问题，除提出问题，还需解决问题。教师引导学生把项目进行分解，由上而下，逐步分析，使思维的深度由表及里。教师应经常鼓励学生在接触项目时先做分析，将复杂问题分解为一个个基础的小问题。在这个过程中，学生学到的其实就是计算思维的思想。

六年级学生具有一定的抽象思维能力，但是对于项目化教学来说还不够。对此，教师可以借助工具，如思维导图，帮助学生更好地厘清思路。通过绘制思维导图，原本复杂的项目变得清晰明了，在绘制思维导图的过程中任务得到了分解并得以顺利完成，最终项目问题迎刃而解。

在“智能储物柜”项目中，思维导图将本项目的任务清晰地展示了出来。整个项目需要实现“存”“取”两个按键以及6个柜子的功能。（见图1）

（四）实践探究

在项目化教学中，教师应尊重课堂中学生的主体地位，充分调动学生的学习积极性，培养学生的问题解决能力和思辨能力。

在实践探究阶段，教师应给学生充分的时间去实践，教师作为引导者，要做好的是在学生遇到困难时给予帮助。

在“智能储物柜”项目实施过程中，教师通过分组学习的方式将学生分为3人一组，分别实现“存”“取”及“柜子”的功能，用面向对象的思想引导学生思考如何实现。实现“存”功能的学生只需要实现当“存”键被按下，打开一个随机的柜子，同时生成一个随机的密码；
实现“取”功能的学生只需要实现当“取”键被按下，产生一个密码输入框，同时判断密码是否正确；
而实现“柜子”功能的学生则只需要实现当接收到“打开”或“关闭”命令时实现打开或关闭操作即可。其中，“取”的功能最难，“存”次之，“柜子”最简单。因此，3人组合的时候，教师可以根据学生能力的强弱进行组合，并分配合适的任务。在实现“取”功能的时候，学生普遍碰到了问题：如何对输入的密码进行正确与否的判断？这时候，教师的辅助功能就需要开启了。通过分组教学，教师给“取”功能的学生进行了启发：“你在实际生活中使用储物柜时，在什么情况下，你的柜子能打开？”学生马上能回答：“输入的密码和密码纸上一样的时候。”教师接着追问：“密码纸上的密码怎么来的？”学生答：“是储物时生成的，我使用的那个储物柜的密码。”教师再次引导：“对啦，每个柜子都会在存储的时候临时生成一个密码，这个密码就是你取物时打开柜子的关键。那一开始生成的那个密码，系统要不要存储下来？”学生答：“要！”“那是谁来做存储？”“对啦，可以由实现‘存功能的同學来做。”“什么时候做？怎么做？”3个学生小组讨论。学生们你一言我一语，思维也在一次次的碰撞中产生火花。

在讨论的过程中，学生大致明白了整个项目的需求，也对各自需要实现的功能有了了解，但是，学生在实现的过程中，还是不知道具体该用什么脚本去实现。这时，教师同样需要给学生搭建学习的支架，而流程图和半成品脚本就是很好的方式。流程图可以将程序流程清晰地呈现出来；
而半成品脚本则可以让学生补齐关键脚本，从而达到使用课堂上有限的时间实现完整项目功能的效果。

（五）测试修改

3个学生都完成脚本后，由1个学生完成脚本的整合，同时进入测试环节。学生模拟现实生活中使用柜子的流程，依次点击“存”和“取”测试，看柜子能否正常打开和关闭，密码能否有效使用。在测试的过程中，学生的身份又从设计者转换为使用者，在模拟使用的过程中，学生进一步深化了对系统的理解。程序的测试及修改是对学生思维过程的重新梳理和审视。除了通过测试发现程序存在的缺陷，迭代优化也是将程序由完整转向完美的过程。教师启发学生进一步思考能不能优化脚本使程序更简洁、实现效率更高，引导学生的思维向更深处漫溯，使学生的计算思维得到多维发展。

（六）评价交流

在项目化教学中，教师一定要转变传统的评价观念，明确项目只是载体，项目化教学不追求统一的答案，最终的目的在于培养和提升学生的思维。因此，教师不应该只对项目最终的呈现结果进行评价，而应该将评价贯穿于项目学习的始终，关注学生的整个学习过程。对学生的评价，教师也应该从多方面展开，可以引入学生自我评价、同组互评、组间互评等多种评价方式。评价内容覆盖各个方面，从知识与技能的掌握角度、同组合作的交流沟通角度、思考的积极程度（通过教师课堂提问以及同组之间的交流可以得知）等方面展开评价。本堂课，笔者通过云课堂软件对上课表现好的学生及小组进行积分奖励，除了个人奖励还有小组奖励，同时将评价表发给学生进行自评及互评。多种评价手段更好地激发了学生学习的积极性和主动性。

根据新课标的要求，计算思维的培养是信息科技课堂的主要目标。本研究以“智能储物柜”为载体，使学生经历产生问题、思考问题、分解问题、解决问题的学习过程，在这个过程中培养学生的计算思维，也通过多样化的评价手段激发学生的学习积极性和主动性。但是，项目化学习在实际教学过程中会遇到各种各样的问题，教师要不断提高自身的教育教学水平，根据课堂实际情况进行灵活调整和安排，要能给予学生引导和支持。

【参考文献】

[1]杨莹莹.基于高阶思维能力培养的项目化学习研究[J].新课程，2021（24）.

[2]吴继东.基于思维发展的Scratch教学研究[J].学苑教育，2022（2）.

[3]马强，张攀峰.基于计算思维培养的Scratch课程教学设计[J].西部素质教育，2019（2）.

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