培养小学生计算思维的教学实践

阮德怀 吴海芳

[摘   要]在STEAM教育理念指导下，依托编程猫平台对儿童计算思维的培养进行教学探索，并以具體的案例阐述如何在课堂教学的各个环节培养学生的计算思维，对教学实际中遇到的问题进行了反思，并提出了参考建议。

[关键词]计算思维;STEAM;编程猫;可视化

美国前总统奥巴马连续两年亲自为编程宣传活动“编程一小时”站台，支持儿童学习编程。他认为，儿童学会了编程，可以更好地应对未来，更好地创造未来。编程猫作为一款图形化编程工具，将平面与立体、软件与硬件、虚拟与现实有效结合，无需学生掌握复杂的计算机语言，只需拖动积木式程序即可进行创造，极大地降低了编程学习的门槛，提高了学生学习编程的兴趣，有利于促进儿童计算思维的发展。

一、编程猫平台为计算思维提供支撑

计算思维是运用计算的方法求解问题、设计系统和理解人类行为的一系列思维活动，未来将成为与“读、写、算”一样重要的必备能力。

编程猫是由深圳点猫科技有限公司自主研发的一款图形化编程工具平台，它具有以下特点：一是能让学生在线上或线下自由创作;二是可以发布或生成二维码分享;三是以二维平面IDE为基础，进而进阶到三维代码岛，也可与开源硬件相连接;四是除了具有儿童编程软件的功能外，还提供了“未来教室”教师管理系统（见图1），使教师可以轻松管理班级学生的信息、作品和动态，还可以建立自己的课程并推送给学生学习。

二、编程猫平台的教学实践

以六年级信息技术上册的Scratch教学为例，在“动物才艺表演”一课的基础上，修改和完善设计“光头强保护森林”游戏，以下是基于编程猫平台所开展的教学实践。

1.巧设情景，点燃思考

教师要在课前结合教学内容和学生已有的知识经验，创设一个有趣且贴近实际生活的引入情景，然后提出问题，引导学生慢慢进入学习状态。如在“光头强保护森林”一课，教师提出了两个问题：视频主要包含了几个游戏角色？角色的主要功能有哪些？然后播放视频给学生观看，让学生边观看边思考，进而分析角色。在人们熟悉的动画片中，光头强是破坏森林的，而熊是保护森林的，本课情境正好相反，熊是破坏森林的，而光头强是保护森林的。这样强烈的反差调动了学生探索的兴趣，并进一步认识到：人类不应随意污染环境。这样的情境设计不仅可以引起学生的兴趣，又渗透了保护环境的意识。

2.整体分析，认识全局

在情景中向学生抛出任务后，学生对任务的理解可能会存在差异。对此，教师可以展示游戏架构，使学生有一个全局性认识，避免在自由创作时迷失。例如，用思维导图对整个游戏进行分析（见图2）。

3.学以致用，模仿编程

分析游戏之后，可以从模仿开始进行游戏制作。模仿是在编程学习中，特别是技能学习阶段不可或缺的步骤。学生的模仿首先应该是自主和有目标的，这样才能在模仿中学习，在学习中创新。这就需要教师在课堂教学任务设计、过程控制、时间分配等方面综合规划并能及时引导。

模仿是否顺利，既需要教师的分析引导，也需要教师提供拓展游戏的素材。例如“光头强保护森林”是控制行为类的游戏，在分析了游戏构成后，教师可以提供游戏对象设置分析表（见表1），使学生在模仿教师示范游戏的基础上再创造，示范游戏如“逃出迷宫”“小瓢虫找妈妈”等。

4.核心问题，培植思维

“学而不思则罔。”思考在学习中发挥着重要作用，而创新源于思考。动手不动脑的学习方式，很难让学生真正掌握知识和技能。因此，教师要提出一些问题启发学生的高级思维，培养学生善于思考、边思考边实践以及实践后反思的好习惯。如本例中，在游戏基本设计完成后，教师可提出以下问题引导学生思考。

（1）怎样增加游戏的难度？（如适当提高僵尸熊的出现速度或者添加一些会飞的僵尸熊）

（2）能否设置一些武器来帮助光头强消灭僵尸熊？

（3）怎样给游戏设定时间变量，对玩家进行速度排名，看谁能最快消灭僵尸熊？

5.小组合作，思维碰撞

小组合作是差异性教学的好方法，互助将增强学生的思考能力和信心。教师要引导学生通过小组合作完成游戏制作任务。例如，在“光头强保护森林”的游戏制作中，有学生在控制角色左右移动时出现了角色倒着向相反方向移动的情况。对此，可引导学生通过小组讨论找出原因，如造型中心点设置错误、旋转模式没有设置好、重复执行的旋转角度设置错误等。学生在协作过程中的参与度越高，获得的效能感就越强。尽管学生会遇到失败，但在交流、争论、质疑、积极探索中，会碰撞出思维的火花，创新思维模式，提升创新能力。

6.成果分享，共进共赢

分享是必要环节，也是最精彩的阶段，更是创新的动力。作品分享的主要目的就是培养学生的创造热情。对于分享者而言，在讲述制作过程和作品功能时也锻炼了归纳总结能力、语言表达能力、综合思考能力，并体验到创造和分享的乐趣。教师在这一阶段要做好引导，帮助学生归纳和表达自己的想法和做法。此外，学生的作品不仅可以在课堂上进行分享，还可以通过生成二维码或在相应的网络平台上分享。

7.多元评价，立体量化

评价是对学生的努力作出肯定，指出作品的问题并提出改进建议，评价应该是多元化、真实和客观的。但在实际课堂上，有时候评价会过于简单，如“你真棒”这种简单的评价就不够具体，可能会让学生觉得过于敷衍，甚至打击学生的积极性。为此，笔者根据形成性和过程性评价相结合的原则设置了多元评价量表（见表2），以便可以更实事求是地对学生的制作过程以及制作成果进行评价，让学生能够得到来自同学和老师的更真实、客观、有依据而非流于形式的反馈。

四、实践反思及建议

目前，在基于编程猫的儿童编程教学实践中还存在一些问题，如教师在学生个性化辅导方面感到力不从心;有些想加入编程教学的教师不知从何处入手，或不了解相关的新软件和新知识;对学生程序作品的管理有待提高等。这些都需要在不断反思与实践中改进，在此提出以下建议。

1.借力微课，转变角色

在编程教学中，总会有学生学得更快、完成任务更快，然后不知下一步要做什么;也会有学生提出某些知识自己没听明白，希望得到单独帮助或辅导，这些差异总是客观存在的，而教师常常在有限的时间内无法逐一解决。为此，笔者尝试把之前制作好的相关微视频上传到编程猫平台，以便于学生在课前或课中学习，使教师从课堂唯一讲解员的角色中解放出来，成为学习活动的导演，更好地把握学生要学什么、思考什么、讨论什么、探究什么，帮助学生更好地学习编程。

2.以研促教，培养师资

好教师可以成就好课程，因此培养优秀编程师资是开展儿童编程教学的当务之急。以笔者所在学校为例，在培养师资方面进行了两种尝试：一是从内部解决，通过骨干教师核心成员申报相关课题的方式，组织多学科教师共同研究，融合各学科的优势，打破学科堡垒，推广普及儿童编程教育;二是与社会编程培训机构或高校合作，借助专业机构及高校的理论指导，共同开发优秀的适合儿童的编程课程。

3.依托平台，科学管理

在大班制儿童编程教学中，学生作品通常在网络共享文件夹以及学生的本地电脑上保存，但这两种方式都容易出现保存凌乱或被他人误删的情况，借助编程猫平台的“未来教室”可以有效解决这一问题。教师可以通过后台管理，为班级的每位学生建立单独的账号，学生通过账号登录平台后可以实时创作和保存作品，既便于学生找到自己之前的作品，也便于教师查看、修改和评价。

综上所述，学习编程的目的不是要求学生都成为程序员，而是要借此提升学生的逻辑思维能力、抽象思维能力和解决问题的能力，未来可以更高效地解决工作、学习、生活中的问题。引入编程猫平台培养学生计算思维的方法目前还在初步尝试阶段，未来还将继续探索与提炼更好的教学方法。

参考文献（编者略）

（责任编辑   郭向和）