基于Scratch培養(yǎng)初中生計算思維實踐?計算思維教育不是把所有學(xué)生都培訓(xùn)成“程序員”，而是發(fā)展學(xué)生利用信息技術(shù)工具與學(xué)科方法解決問題的能力，使其成為合格的“數(shù)字化公民”。Scratch軟件是一款由麻省理工學(xué)院設(shè)計開發(fā)的編程工具，其特點是構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過積木形狀的模塊來實現(xiàn)。在Scratch教學(xué)中，提升學(xué)生計算思維能力的實質(zhì)就是培養(yǎng)學(xué)生利用計算機思考解決問題的辦法（算法分析）和具體實現(xiàn)的過程（程序?qū)崿F(xiàn)）的能力。挖掘計算思維在初中信息技術(shù)課堂中的核心要素基于Scratch軟件教學(xué)來培養(yǎng)初中生的計算思維，筆者將麻省理工學(xué)院Scratch研究小組提出的計算思維三層架構(gòu)和我國信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中有關(guān)計算思維的定義對接起來。對接如下：①計算思維概念：運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法形成解決問題方案的過程中，所包含的一系列思維活動。計算概念包含順序、循環(huán)、并行、條件、事件、回溯、運算符、數(shù)據(jù)等。②計算實踐：具備計算思維的學(xué)生在信息活動中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題，抽象問題特征，建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù);通過判斷、分析、綜合各種信息資源，運用算法設(shè)計解決問題的方案。③計算觀念：總結(jié)利用計算機解決問題的過程與方法，并且遷移到與其相關(guān)的其他問題解決之中。筆者結(jié)合教學(xué)實踐，提煉了初中信息技術(shù)課堂體現(xiàn)的計算思維核心要素以及每個核心要素在初中信息技術(shù)教學(xué)中計算思維的體現(xiàn)，如下表所示。在教學(xué)中，教師不能簡單地關(guān)注以上表格的某一個要素，要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維就要全面關(guān)注以上七個要素，關(guān)注系統(tǒng)性。開發(fā)校本教材1.教材整體解讀整套校本教材共開發(fā)了4個單元，每個單元分別包含3課、2課、5課、4課，每課內(nèi)容1課時（45分鐘）。第一單元到第三單元針對全體學(xué)生，第四單元針對選拔出來的社團(tuán)學(xué)生。在開發(fā)教材前，筆者對本校初一新生進(jìn)行了問卷調(diào)查，學(xué)生在小學(xué)階段已經(jīng)具備了一定的Scratch軟件學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，為學(xué)生在初中階段更好地用Scratch軟件思考解決問題和具體實現(xiàn)提供了可能。如果將Scratch作品比喻成一座房子，那么Scratch軟件的八大模塊組中包含的目前計算概念中涉及的順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運算符、數(shù)據(jù)等要素就相當(dāng)于磚頭，也就是說可以將計算概念類比成蓋房子所用的磚頭，計算實踐就可以類比成蓋房子的整個過程，學(xué)生的作品成果映射出磚頭、過程方法以及在過程中形成的品格。磚頭可能是蓋房子的時候需要，但是在這個過程中形成的思維方法和品格可能在學(xué)習(xí)和生活中也需要，這就是計算思維中的計算觀念遷移到了與其相關(guān)的其他問題解決之中。2.教材單元解讀第一單元在小學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行授課。我們用3課時將“磚頭”（八大模塊組中涉及的圖形化模塊）傳達(dá)給學(xué)生，并用“磚頭”搭建一些簡單的房子。第二單元是第一單元和第三單元的過渡，如果說第一單元是讓學(xué)生在理解計算思維的基礎(chǔ)上，明確了本教材每課的內(nèi)容是以“磚頭—搭建過程—房子”模式去開展的話，那么本單元就是重視了搭建過程。第三單元的內(nèi)容是基于學(xué)生對“磚頭”和“搭建過程”有了積累之后進(jìn)行編寫的，在每課的實施上，先給出一個情境模型，學(xué)生用問題化的學(xué)習(xí)方式自主探究搭建過程，生成一座房子。第四單元要依據(jù)學(xué)生對前三單元的掌握情況，結(jié)合學(xué)生的意愿、能力、意志品質(zhì)選拔部分學(xué)生進(jìn)入拓展模塊的學(xué)習(xí)。在拓展模塊里，學(xué)生會結(jié)合主題自主設(shè)計規(guī)則、設(shè)計方案、準(zhǔn)備資料、編寫程序、搭建實物、調(diào)試程序、修改作品、展示交流并推廣。提煉初中Scratch軟件課堂教學(xué)流程編程不是主要任務(wù)，課堂上基于“算法”的方案設(shè)計在學(xué)生心中地位提高了，對學(xué)生來說，編程是對設(shè)計方案的檢驗。綜合前面對計算思維要素的挖掘，筆者提煉出課堂教學(xué)流程（如下圖）。教師在課堂上要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷計算思維過程。流程圖上方是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，中間是師生需要做的工作，下方是培養(yǎng)學(xué)生計算思維涉及的要素。計算思維的形成包含兩個階段：從感性具體上升到思維抽象、從思維抽象上升到思維具體。在上頁圖中，從課堂開始到小結(jié)點撥完成了第一個階段，從小結(jié)點撥到任務(wù)結(jié)束完成了第二個階段。小結(jié)點撥是中間過渡環(huán)節(jié)，在分析游戲之后、編寫游戲之前，學(xué)生完成了“思維抽象”的過程。①課前備課。隨著課時的推進(jìn)，教師要結(jié)合學(xué)情重視資源的開發(fā)，因為資源會在課堂教學(xué)中起到“腳手架”的作用。②課堂導(dǎo)入。在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，師生要明確本節(jié)課要解決的問題，通過學(xué)生對任務(wù)的理解，實現(xiàn)學(xué)生對問題的自主界定和自主表征，培養(yǎng)學(xué)生的抽象能力。③分析子任務(wù)。課堂任務(wù)的設(shè)計要有梯度，課堂總體任務(wù)有幾個梯度，就要分解成幾個子任務(wù)，這個核心過程要對應(yīng)重復(fù)幾次。這樣，就可將課堂教學(xué)目標(biāo)分解成教學(xué)環(huán)節(jié)，層層遞進(jìn)去達(dá)成。④子任務(wù)總結(jié)點評。學(xué)生對每個梯度的子任務(wù)進(jìn)行分析后，要形成解決方案，在此環(huán)節(jié)，每位學(xué)生要把自己對子任務(wù)的解決方案進(jìn)行總結(jié)，教師要選出典型方案展示，要組織學(xué)生針對子任務(wù)的總結(jié)方案，進(jìn)行初步評估。⑤開發(fā)測試。這一步是每位學(xué)生根據(jù)自己的“選擇最優(yōu)方案”進(jìn)行編程、調(diào)試，那么編程階段就是對方案的檢驗，實現(xiàn)了對自己心中認(rèn)為最優(yōu)方案解決問題的可行或者不可行的檢驗。⑥總結(jié)拓展。這一步是通過組織學(xué)生對課堂總?cè)蝿?wù)進(jìn)行總結(jié)，是對自己選擇的最優(yōu)方案經(jīng)過檢驗后的匯報，也是對學(xué)生計算思維中“概括”要素的進(jìn)一步培養(yǎng)。通過拓展環(huán)節(jié)，實現(xiàn)學(xué)生對自己個性化方案作品的進(jìn)一步設(shè)計、資料選擇、游戲制作。探索以培養(yǎng)計算思維為目標(biāo)的教學(xué)策略教師深挖Scratch軟件可以解決的問題，整合教材后，在課堂上從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的思路來引導(dǎo)思考。在具體實施過程中，筆者采用了以下教學(xué)策略。1.鼓勵學(xué)生主動形成解決問題的思路在實際教學(xué)中，可以讓學(xué)生先玩一玩游戲，并引導(dǎo)學(xué)生通過觀察玩游戲的過程思考與游戲開發(fā)緊密相關(guān)的核心問題。這樣不僅可以調(diào)動全班學(xué)生的興趣，還可以把學(xué)生引入到思考解決問題的起點，讓學(xué)生提升表征問題、界定問題、提煉問題的能力。2.鼓勵學(xué)生接收可視化教學(xué)理念給學(xué)生提供任務(wù)（項目）解決的流程圖、概念表征圖示（變量、鏈表）。問題解決流程圖的運用可以采用以角色為對象，逐一解決問題，過渡到從整體上把握腳本的編寫思路。在課堂實踐時，流程圖是在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上生成的思考模型，流程圖要隨著學(xué)生思維的發(fā)展逐漸生成，這樣會收到更好的效果。以筆者開發(fā)的《深海逃亡》一課為例，學(xué)生分組討論后，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)思考組合模塊，自制教具引領(lǐng)學(xué)生展開程序分析，學(xué)生組合教具，自主生成流程圖進(jìn)行課堂展示，此后再引導(dǎo)學(xué)生參照流程圖進(jìn)行程序編寫。3.重視程序調(diào)試、修改遇到課堂難點時，教師應(yīng)該以實踐和探究作為課堂主要教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生積極主動探究相關(guān)問題，從而以糾錯的方式改進(jìn)程序。通過程序調(diào)試，診斷我們的解決方案能否完成設(shè)計的效果，并考慮如何改進(jìn)。教師只有在課堂教學(xué)中針對難點，巡視出典型例子組織學(xué)生思考、研討、修改、完善，才會讓學(xué)生聚焦難點進(jìn)行調(diào)試，突破課堂難點，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計算思維的目的。例如，在《紅海行動》課例中，在學(xué)生即將編寫完游戲，筆者在課堂巡視過程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生都會遇到如下問題：玩完一次游戲之后，中國軍艦的位置沒有回到游戲初始位置，導(dǎo)致上次體驗的結(jié)果影響了本次的運行（有些學(xué)生一開始游戲，立即成功或者失敗）。筆者抽取了一件有這類典型問題的學(xué)生作品進(jìn)行演示，將問題在課堂上展現(xiàn)，在全體學(xué)生明確問題之后，組織學(xué)生分小組討論，討論過后進(jìn)行修改，使學(xué)生通過直觀的觀察，聚焦修改后的一條語句后，感受到了游戲初始化的重要性。4.鼓勵多種算法，打破固有思路教師既要在備課時重視多種思路的預(yù)設(shè)，又要在課堂進(jìn)行時重視多種思路問題的生成。在課堂上教師鼓勵學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新，應(yīng)盡量采用一題多解的方法，然后進(jìn)行比較，最終選擇最優(yōu)的方案，以此來拓展學(xué)生思路，進(jìn)行有意識的思維訓(xùn)練。同時，因為算法多樣化，教師也要尊重學(xué)生的思維方式，理解學(xué)生能力的個體差異。例如，在《聲音模塊組》一課中，用鋼琴演奏樂曲，當(dāng)教師提出問題用Scratch軟件演奏一曲樂曲之后，有些學(xué)生用彈奏音符語句演奏每個音符，最后將這首歌演奏出來，也有些學(xué)生建立鏈表將音符存在鏈表中，然后再用循環(huán)結(jié)構(gòu)訪問鏈表的方式優(yōu)化了腳本，將這首歌彈奏出來。培養(yǎng)學(xué)生計算思維過程中的操作建議1.結(jié)合學(xué)情重視對計算思維內(nèi)涵的挖掘?qū)?nèi)涵的挖掘既要看文獻(xiàn)又要聯(lián)系教學(xué)實際。對內(nèi)涵的挖掘深度和后續(xù)的培養(yǎng)效果之間既互相聯(lián)系又互相促進(jìn)。因此，教師要深入結(jié)合教