图形化编程促进小学生计算思维的培养

图形化编程促进小学生计算思维的培养

徐智仁

湖南省沅江市政通小学  湖南沅江 413100

摘要：在课程标准背景下，培养学生的信息技术素养是教学的重要任务。但小学生计算机、英语基础较差，编程教学活动是一个大难题。图形编程工具操作简单、逻辑性强、涵盖面广，符合小学阶段学生的认知特点。通过调动积木块就可以实现编程设计，降低了编程教学的难度，有利于学生的计算思维发展。为此本文以Scratch编程为例，对于在小学信息科技编程教学展开了探究。

关键词：小学；信息技术；Scratch编程

《义务教育信息科技课程标准（2022版）》明确指出计算思维是信息化时代必备的核心素养之一，通过抽象、分解、建模、算法设计等思维活动来解决问题。在“双减”背景下，如何培养学生的计算思维和信息科技学科教学的重要课题，图形化编程教学为培养学生的计算思维提供有效途径。图形化编程教学是一种将计算机编程语言可视化呈现，更易理解的教学方法，将抽象的程序代码转化为图形化编程块，使得学生能够更加直观地理解计算机程序的运行机制，从而提高学生的计算思维和信息素养。本文结合小学信息科技学科的教学内容，提出运用Scratch编程工具开展教学，总结了有关的教学策略。  

一、相关理论与概念界定

（一）计算思维

《义务教育信息科技课程标准（2022版）》明确信息科技课程的目标，其中计算思维是信息科技学科核心素养之一。计算思维的核心活动包括抽象、分解、建模、算法设计等。即将问题中的信息提取出来，以便进行更加精确和有效的处理。要求将问题转化为可计算的形式，进行程序设计。根据问题的特点和特定需求，设计出最优解决方案。所以培养学生的计算思维，图形化编程成为一种非常有效的工具。

（二）图形化编程的内涵

图形化编程是一种以图形化界面为基础的编程方法，使编程过程更加直观和易于理解，尤其适合初学者。使用图形元素和拼图式的代码块来表示程序的逻辑和操作，而不是传统的文本编程语言。本文提到的图形化编程主要是以Scratch为编程工具，是一款由麻省理工学院开发的图形化编程语言，广泛用于教育和学习编程。使用彩色的积木块来表示不同的命令和功能，学生可以通过拖放和连接这些积木块来创建动画、游戏和交互式应用程序。

二、小学信息科技运用图形化编程培养计算思维的策略

（一）创设情境，呈现主题

情境创设是教师应用最为频繁的教学手段，有效的情景环境创设有利于提升学生的学习效果，可以让学习者从中直接获取学习经验，为学生今后的信息技术课程学习打下良好的基础。在信息技术教学中情景创设同样很重要，教师利用多媒体设备演示Scratch程序软件完成的动画、游戏、故事等等形式调动学习者的参与积极性，为学生的学习创作提供良好的氛围和条件。比如在《设计迷宫》教学中，通过创设小猫穿越迷宫捉老鼠的游戏情境，让学生试玩猫捉老鼠的游戏，激发出学生打开编程对迷宫游戏进行探究和设计的兴趣。在玩的过程中学生会体会到小猫穿越迷宫捉到老鼠的过程，并会去思考是如何实现这一过程的。从而引入教学内容，培养学生分解问题的能力。

（二）提出问题，了解需求

学生对于对这一主题产生了浓厚的兴趣，探究的欲望很强，注意力也非常集中。教师由此引入本课主题《穿越迷宫》。并提出问题：如何能让小猫通过跟随鼠标指针在迷宫中前进呢？怎么能让它碰到障碍就后退，再重新前进呢？如果在规定的时间内捉到老鼠？通过提出一系列问题，根据学生的回答，教师引出“计时器”“程序结构”等知识点。从而引导学生思考游戏情境中“角色”“场景”“游戏规则”等。

场景：迷宫

小猫：用键盘上的方向键控制小老鼠的前进方向，让它上下左右四个方向移动甲虫

老鼠：沿着墙壁快速奔跑，当碰到墙的时候，它们会随机转动

（三）合作探究，加强指导

当了解了游戏的需求，许多学生都产生了设计游戏的想法，这一阶段需要留足时间引导学生自主探究，从设计游戏的思路、对脚本的初步设计、对角色的选择和舞台的设计、各模块指令的调试等，学生亲自动手实践。并且要求学生加入自己的想法，不要一味地模仿教师给定的例子。教师要不断地巡视，观察学生是否存在问题和困难，及时给予帮助和建议，将学生经常出现的问题进行总结。

探究1：小猫怎么控制。导入小猫角色，设置好小猫的大小以及位置。

探究2：怎么打造迷宫。将迷宫作为角色，而不是舞台背景，这样做的好处是能方便地检测其他角色有没有碰到迷宫的墙壁。

探究3：怎么分析老鼠。导入老鼠角色，设置好老鼠的大小以及位置。虫向前移动，直到碰到后墙，然后停下，改变方向，继续向前移动；

探究4：小猫碰壁怎么实现。小猫会越过迷宫的墙壁来回走动，那怎样让小猫不能越过墙壁呢？用后退5来实现碰到迷宫墙壁就反弹的效果。

（四）脚本设计，作品呈现

当学生对游戏的任务分析透彻后就可以着手游戏的设计和制作了，虽然游戏库里有一定的素材，但是，不一定都是学生喜欢的图片、音频，学生通过搜索引擎搜索下载游戏作品需要的资源。如学生根据自己的兴趣爱好，通过移动鼠标点击角色窗口按钮，然后学生打开对话框进入“Animals”文件夹，从“Animals”文件夹选取符合作品设计的角色，选择好点击确定，然后一定角色到相应的位置。下文就是“穿越迷宫”的脚本设计成果。

图3蹦床脚本设计

（五）教学评价，强化过程

通过教学评价来反映scratch教学的效果，基于3个方面开展。一是课堂表现评价，教师直接对于学生课堂表现进行打分。二是师生评价，根据课堂上各个小组的表现打分。三是学习状态评分。如表1所示。

表1  课堂评价量表

三、结语

综上所述，图形化编程使用图形元素，使得编程过程更加直观和易于理解。学生可以通过拖放积木块构建程序逻辑，而无需记忆复杂的语法和语法规则。这降低了学习编程的门槛。有利于小学生进行创造性和探索性学习。学生可以通过自由组合和调整积木块的顺序和参数来实现自己的想法，从而有效培养计算思维能力。

参考文献

[1]徐艺文.体验学习圈理论下小学图形化编程课的实践探索[J].中国信息技术教育,2022(23):3.

[2]葛安琪.拾级而上,探秘图形化编程教学中的"找位置"[J].中国信息技术教育,2022(8):3.

[3]张燕红古丽娜.用案例教学撬动小学生基于图形化编程的计算思维发展[J].中国信息技术教育,2022(23):20-21.