幼儿计算思维培养策略探究——基于幼儿游戏化教学案例的分析

张 红 刘敏娜

（宝鸡文理学院 教育学院，陕西 宝鸡 721013）

计算思维是每个人应该具备的思维素养。信息时代，计算思维和智力一样，被认为是解决问题的思维能力，计算思维是从实际问题出发，通过新的计算逻辑来实现解决方案的一种新的思维方式，是解决未来社会各种复杂问题的利器。［1］计算思维在培养学生的合作能力、跨学科的问题解决能力、科学精神以及学生知识的增长等方面都具有重要意义。［2］不同国家纷纷开展了计算思维教育，其中不乏从幼儿阶段便开始计算思维教育实践，如新加坡从幼儿园开始培养学习者的计算思维；英国学习者计算思维的培养则是从5岁开始。我国有关计算思维教育活动，目前主要是在小学中段及以上学段，并主要依托于信息技术课或社团活动，幼儿计算思维的研究在我国较为鲜少。游戏化教学是幼儿教学的主要方式，能够促进幼儿在寓教于乐的情境中发展思维，提升对事物的认知。探讨如何基于游戏化教学开展幼儿计算思维的培养对于推进我国幼儿计算思维教育具有重要的意义。

一、幼儿计算思维培养的必要性与可行性

美国在《K-12计算机科学框架》中强调幼儿计算思维培养的重要性。［3］培养幼儿的计算思维，能够发展幼儿的社交技能，提高幼儿的问题分析能力和解决能力，并且能够提升幼儿的创新能力，对他们未来的学习与生活大有裨益，因此从幼儿时期开始培养学习者的计算思维是很有必要的。

研究表明，幼儿阶段（3—6岁）能够进行计算思维的培养。孙立会根据皮亚杰的儿童认知发展阶段论对计算思维发展阶段进行了划分，认为3—6岁的幼儿处在前计算思维阶段［4］，这个阶段的幼儿在发展简单的算法抽象思维，能够在完成简单的项目任务过程中展现和发展计算思维。贝尔斯（Bers）等人研究表明4岁幼儿就能够进行计算思维活动。［5］幼儿教师在进行教学时，将计算思维融入日常教学中，组织符合幼儿身心发展规律的教学活动，就能通过日常教学来培养幼儿的计算思维，培养幼儿计算思维是可行的。

二、幼儿计算思维游戏化教学案例

（一）案例一：“为派对着装”

此案例是一个融入编程知识的教学游戏，用于培养幼儿算法思维，这里的算法是指为达到某一目的而设计的一系列有序的步骤。具体游戏活动是：每个小组的孩子都收到了参加派对的衣服图片（上衣、裤子、鞋子等），并被要求将这些图片放在一个有着编号的网格上，以显示他们穿衣的顺序。有的孩子在搭配的过程中，将衣服图片放置错误，例如：有一个孩子将袜子和鞋子先放在网格上，之后放裤子和上衣，出现穿衣顺序错乱，即编码错误。这时教师通过引导幼儿思考平时穿衣服的顺序，鼓励孩子们说出他们的答案，并一起讨论穿衣的“正确”顺序（算法）。

最初，孩子们在考虑衣服摆放顺序时都是不一样的，因为孩子们只专注于自己喜欢的衣服，例如，闪闪发光的鞋子和漂亮的衣服。然而，在小组合作中，老师鼓励孩子们作为一个小组来评估错误并纠正其算法的顺序。最后，孩子们在与同伴讨论他们对着装选择的同时也学会了穿衣顺序。

（二）案例二：“跳房子”游戏

这款游戏主要是幼儿通过应用编程套件参与游戏，学习计算思维概念，进而发展计算思维能力。于俊南（Junnan Yu）等人专为5—8岁的儿童设计了一款专注于顺序、条件和循环等计算概念的编程套件。［6］这款套件主要包括三个部分：交互式硬件设备、一个可编程的移动应用程序和不同游戏活动的配套材料。编码块包括灯光模块、声音模块、控制模块和其他模块。灯光模块包括7种颜色的灯光和稳定、闪烁、追赶的灯光状态；声音模块包括7种不同的声音；控制模块和其他模块包括如果、重复、启动和振动等。移动应用程序能够基于图标编程环境进行编程来控制交互式硬件设备上的灯光、声音和振动效果。

幼儿可以将编程套件与许多体育游戏结合起来，比如跳房子、躲避球和沙包游戏等。在一场体育游戏活动中，幼儿将编程套件与跳房子游戏结合起来，通过卡片编码块进行编程，依次选择启动、IF及其对应的运动状态、声音、灯光及其闪烁状态进行编程，老师将幼儿的卡片编程结果上传至编程套装工具。玩家在玩跳房子时，交互式硬件设备会根据编程内容输出不同的灯光和声音。玩家也可以添加游戏规则，如在“跳房子”游戏时，玩家需要拿起交互式玩具，将其贴在身体上，如果跳回去时玩具掉落，将输掉比赛，同时游戏玩具会发出尖叫声并显示闪烁的红灯。

（三）案例三：“数字卡片”游戏

这是一个从不插电的计算机科学（CS Unplugged）系列活动中选取的一个搜索算法教学案例，适用于培养5—7岁幼儿计算思维的猜谜游戏。具体游戏活动为：有15张正面是1至15的数字而背面相同的卡片，将这15张卡片正面朝下打乱顺序随机排成一行，游戏目的是从这些卡片中找出数字4。游戏开始，幼儿从这行卡片中抽出自己猜的一张卡片，如果卡片上的数字是4，游戏停止；如果数字不是4，则将其放在另外一边，幼儿输给老师一颗星星。重复猜的过程，直到幼儿选择出数字“4”的卡片。如果幼儿在用完星星之前找到了数字“4”，那么幼儿赢，否则，老师赢。

重复这个游戏，以证明目标数字可能第一次就能猜出来，也可能最后一次才能猜出来。幼儿思考如果是两倍数量的卡片，找出其中一个目标数字需要的时间。这种算法是一种很实用的算法，有时用于在计算机上搜索数据，对于预测一个算法需要多长时间是非常有用的。

三、游戏化教学案例分析

笔者从游戏活动目标、教学用具、计算思维培养内容、教师操作难易程度、案例的优点和不足对以上三个案例进行分析，详见表1。

表1 游戏化教学案例分析

总的来说，这三个教学案例对于幼儿游戏化学习方式培养计算思维是一个很好的探索。幼儿通过游戏活动学习计算概念、进行计算实践，建立了对计算思维的初步认知，对于我国幼儿计算思维的培养具有一定的借鉴意义。

四、基于游戏的幼儿计算思维培养策略

游戏是幼儿知识学习和思维发展的有效方式。幼儿阶段的学习者不同于小学或中学阶段的学习者，幼儿阶段认知特点为注意力不易保持、认识事物从具体入手、抽象思维尚未形成等，教学多以具体、形象的事物为切入点，思维发展以游戏活动为主要载体。根据以上案例分析结果，结合幼儿认知特点，采用游戏化教学方式培养幼儿计算思维，应基于以下培养策略。

（一）选择恰当的计算思维培养内容

符合幼儿身心发展规律的计算思维培养内容，能够促进幼儿计算思维的有效教学，教师在开展幼儿计算思维教育时，首先需要考虑选择哪些计算思维内容。从案例分析结果来看，三个案例均以基本概念理解为计算思维培养内容，通过游戏形式，让幼儿体会计算思维的基本含义。因此，建议在选择幼儿计算思维教育内容时，可考虑以顺序、循环、条件等简单层级的编程知识为幼儿计算思维的主要内容，将这些内容融入游戏活动设计，让幼儿在游戏中学习基本的计算概念，以达到培养计算思维的目的。

（二）编程游戏主题贴近幼儿生活实际

贴近生活实际的编程游戏主题，以幼儿的直接经验为基础，有利于培养幼儿在实际生活中将复杂问题分解、抽象，解决生活实际问题的能力。所以在进行游戏化教学时，教师应选择贴近幼儿生活实际的编程游戏主题，善于发现幼儿生活中蕴含的计算思维知识，设计生活化的计算思维幼儿游戏活动，启发幼儿思考，培养幼儿探索实际生活问题的积极性。

（三）游戏编程过程需直观、具体且形象

提供给幼儿直观、形象的编码材料，将抽象、复杂的编程过程转化为运用简单的实体编程工具进行编码，编程过程会更加直观、形象且有趣。例如，幼儿运用手工制作的卡片编码块进行编程，编程活动变得容易，幼儿通过移动卡片放置顺序就能实现编程。直观的编码体验，更能加强幼儿对计算概念的理解，提高幼儿编程的成就感，更好地培养幼儿的计算思维。

（四）编程游戏设计可与体育游戏结合

体育游戏能够促进幼儿的身心发展，提升幼儿的学习能力。将编程游戏设计与体育游戏相结合，游戏体验更加有趣，既能起到锻炼身体的目的，也能培养幼儿的计算思维。教师要善于去发现幼儿体育游戏中所涉及的计算思维，或运用与体育游戏结合的编程套件，将计算思维与体育游戏有机结合，设计能够培养幼儿计算思维的体育游戏活动。

五、结语

计算思维是每个人都应具备的基本技能。计算思维的培养，应该从幼儿时期开始，通过游戏化教学方式培养幼儿的计算思维，有利于培养幼儿的计算思维习惯，激发幼儿对计算思维的学习兴趣，为幼儿未来更深层次的计算思维培养打下坚实的基础。