论文部分内容阅读
摘 要：在信息时代，计算思维是人们认识问题，解决问题的重要工具之一。在素质教育的背景下，思维能力亦是当代学生所必备的重要技能之一。本文通过中小学信息技术新课标及多年的信息技术学科教学经验浅谈基于Scratch软件如何培养中学生的计算思维能力。
关键词：计算思维能力;中学生;Scratch软件
一、 引言
根据国家信息技术课程标准：在新课改的大背景下，计算机教学除了要传授计算机知识，更要发展学生智力，培养学生的信息技术能力。中小学信息技术新课标表明：在中学，除了要培养学生基本的信息技术知识，也要展开基础的汉语言编程教学，以培养“更完整的人”。如今，培养学生的计算思维亦是培养学生学科核心素养的重要组成部分之一。古人云：“授人以鱼，只供一饭之需，而教人以渔，则将终身受用无穷。”教师在教学时要避免进行填鸭式教学，重视学生智力和能力的培养。思维能力的培养是能力培养的核心。因此，在中学信息技术学科培养学生计算思维的重要性不言而喻。
二、 计算思维的重要性
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。即指一种用计算机逻辑解决问题的思维，将问题分解，通过逻辑分析和细分步骤构思解决方案，从而形成问题解决的模型。它不局限于计算机学科，说到底计算机只是一种工具。
信息技术具有抽象性，学生学习时需要较好的逻辑能力。所以培养学生的计算思维，能够提升学生对计算机课程的学习能力。计算机课程的实际编程是为了满足项目开发需求，而项目的开发就需要对用户的需求进行理解、把专业功能模块转化为切实可行的数据结构模型，以具体算法实现。这些过程都需要解决问题，分类，具象的思维能力，而这些能力恰恰是计算思维的主要方面。从中学生特点来说，进入初中习的学生正处于富有朝气的青春阶段，在这一阶段的他们喜爱活动，新鲜事物，但是对于思维能力还处于较弱的时期。所以要通过在校学习的时间，进行计算思维的培养。
三、 基于Scratch软件培养中学生的计算思维能力
（一） 为何选择Scratch软件作为培养中学生计算思维的工具
1. Scratch软件与传统编程软件不同，并未强调复杂的代码编写功能，而是软件内部已具备相应的程序模块，令学生采取模块堆叠的形式完成程序的编写。此外，图形模块能够降低学生的记忆难度，从而提高学生的操作便利性，学生学习Scratch编程的过程不再是枯燥的命令组合的集成，而是类似于积木游戏。学生能提前预演自己所编写的程序，从展示区域直接观察程序的效果。这些脚本代表编程语言中的循环语句、条件判断语句，甚至是链表语句。中学生通过运用Scratch软件编写程序，可以帮助他们更好的理解编程语法及语句结构，为他们在以后学习更高级的编程语言打下良好基础。
2. 在Scratch的程序编写阶段，对于学生计算思维的培养具有重要意义。例如：在经典例题“兔子繁殖问题”中，可以运用循环的次数计算任一个月兔子对数的值，从而了解变量分别进行累加的方法，这就体现了计算思维中递归思想与方法。并且实现某个目标并非只有一种编写方式，学生可以采用不同的编写方案来完成同一目标，但学生需要从中寻找到最佳的方案，这便是计算思维的优化问题。让Scratch软件不仅成为培养学生计算思维的热门工具，同时也是学生对机器人的设计与制作实现的重要载体之一。
（二） 基于Scratch软件培养中学生计算思维能力的方式
1. 引导学生学会分析
在教学过程中，我感觉学生对Scratch软件兴趣很大，特别是当教师演示一些编写的小游戏、小故事例如对“兔子对数的计算”“水仙花数”等时，学生们都显得跃跃欲试。但当真正开始编写时，有些学生却对着题目一筹莫展，不知如何下手。所以，在教学中，教师要注重渗透分析的方法，引导学生分析、讨论，引导学生在理解的基础上学习。
2. 选取活泼生动的实例
优秀的实例能够激发学生的学习热情，编程不能仅仅是程序设计，更应该在实例中灌输相关的知识点。因此，在实际的教学中，教师要选取贴近学生生活的实例，并且保持实例之间的知识联系和递进关系。总之，在教学中，实例的精心选取和设计是非常重要的。
3. 给学生充分探究的时间和合作交流的空间
中小学程序设计教学的一个重要目标就是要培养学生的自主探究精神和创新能力，而合作交流则是程序设计教学的重要组织形式之一，也是学生最喜欢的学习方式之一。在合作学习中，可以让需要解决的问题从学生中来、到学生中去，进而提升学生的综合运用能力，为学习程序设计创设良好的氛围。
四、 基于Scratch软件培养学生计算思维的具体措施
（一） Scratch校本教材的编写
本人在2018年编写了名为“边算‘编’学”的校本教材。本书基于Scratch软件紧密围绕“计算思维”这一核心思想，突出重点培养学生的计算思维能力。整本书从逻辑上构成符合青少年学习规律的系统化结构，通过对大量实例的探究和剖析，在从了解知识到应用的过程中，重构知识点的关系，突出并强化知识和应用两者之间的联系，注重思维和能力的训练。中学生可以在简单到复杂的任务中掌握编程的思想，从而激发对程序设计的兴趣。本书每一章节后都有拓展内容，意在强化中学生的思维能力。
（二） 开设机器人编程社团
在本人就职的学校，从2011年始在原有的信息技术社团基础上成立了名为“8 1
关键词：计算思维能力;中学生;Scratch软件
一、 引言
根据国家信息技术课程标准：在新课改的大背景下，计算机教学除了要传授计算机知识，更要发展学生智力，培养学生的信息技术能力。中小学信息技术新课标表明：在中学，除了要培养学生基本的信息技术知识，也要展开基础的汉语言编程教学，以培养“更完整的人”。如今，培养学生的计算思维亦是培养学生学科核心素养的重要组成部分之一。古人云：“授人以鱼，只供一饭之需，而教人以渔，则将终身受用无穷。”教师在教学时要避免进行填鸭式教学，重视学生智力和能力的培养。思维能力的培养是能力培养的核心。因此，在中学信息技术学科培养学生计算思维的重要性不言而喻。
二、 计算思维的重要性
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。即指一种用计算机逻辑解决问题的思维，将问题分解，通过逻辑分析和细分步骤构思解决方案，从而形成问题解决的模型。它不局限于计算机学科，说到底计算机只是一种工具。
信息技术具有抽象性，学生学习时需要较好的逻辑能力。所以培养学生的计算思维，能够提升学生对计算机课程的学习能力。计算机课程的实际编程是为了满足项目开发需求，而项目的开发就需要对用户的需求进行理解、把专业功能模块转化为切实可行的数据结构模型，以具体算法实现。这些过程都需要解决问题，分类，具象的思维能力，而这些能力恰恰是计算思维的主要方面。从中学生特点来说，进入初中习的学生正处于富有朝气的青春阶段，在这一阶段的他们喜爱活动，新鲜事物，但是对于思维能力还处于较弱的时期。所以要通过在校学习的时间，进行计算思维的培养。
三、 基于Scratch软件培养中学生的计算思维能力
（一） 为何选择Scratch软件作为培养中学生计算思维的工具
1. Scratch软件与传统编程软件不同，并未强调复杂的代码编写功能，而是软件内部已具备相应的程序模块，令学生采取模块堆叠的形式完成程序的编写。此外，图形模块能够降低学生的记忆难度，从而提高学生的操作便利性，学生学习Scratch编程的过程不再是枯燥的命令组合的集成，而是类似于积木游戏。学生能提前预演自己所编写的程序，从展示区域直接观察程序的效果。这些脚本代表编程语言中的循环语句、条件判断语句，甚至是链表语句。中学生通过运用Scratch软件编写程序，可以帮助他们更好的理解编程语法及语句结构，为他们在以后学习更高级的编程语言打下良好基础。
2. 在Scratch的程序编写阶段，对于学生计算思维的培养具有重要意义。例如：在经典例题“兔子繁殖问题”中，可以运用循环的次数计算任一个月兔子对数的值，从而了解变量分别进行累加的方法，这就体现了计算思维中递归思想与方法。并且实现某个目标并非只有一种编写方式，学生可以采用不同的编写方案来完成同一目标，但学生需要从中寻找到最佳的方案，这便是计算思维的优化问题。让Scratch软件不仅成为培养学生计算思维的热门工具，同时也是学生对机器人的设计与制作实现的重要载体之一。
（二） 基于Scratch软件培养中学生计算思维能力的方式
1. 引导学生学会分析
在教学过程中，我感觉学生对Scratch软件兴趣很大，特别是当教师演示一些编写的小游戏、小故事例如对“兔子对数的计算”“水仙花数”等时，学生们都显得跃跃欲试。但当真正开始编写时，有些学生却对着题目一筹莫展，不知如何下手。所以，在教学中，教师要注重渗透分析的方法，引导学生分析、讨论，引导学生在理解的基础上学习。
2. 选取活泼生动的实例
优秀的实例能够激发学生的学习热情，编程不能仅仅是程序设计，更应该在实例中灌输相关的知识点。因此，在实际的教学中，教师要选取贴近学生生活的实例，并且保持实例之间的知识联系和递进关系。总之，在教学中，实例的精心选取和设计是非常重要的。
3. 给学生充分探究的时间和合作交流的空间
中小学程序设计教学的一个重要目标就是要培养学生的自主探究精神和创新能力，而合作交流则是程序设计教学的重要组织形式之一，也是学生最喜欢的学习方式之一。在合作学习中，可以让需要解决的问题从学生中来、到学生中去，进而提升学生的综合运用能力，为学习程序设计创设良好的氛围。
四、 基于Scratch软件培养学生计算思维的具体措施
（一） Scratch校本教材的编写
本人在2018年编写了名为“边算‘编’学”的校本教材。本书基于Scratch软件紧密围绕“计算思维”这一核心思想，突出重点培养学生的计算思维能力。整本书从逻辑上构成符合青少年学习规律的系统化结构，通过对大量实例的探究和剖析，在从了解知识到应用的过程中，重构知识点的关系，突出并强化知识和应用两者之间的联系，注重思维和能力的训练。中学生可以在简单到复杂的任务中掌握编程的思想，从而激发对程序设计的兴趣。本书每一章节后都有拓展内容，意在强化中学生的思维能力。
（二） 开设机器人编程社团
在本人就职的学校，从2011年始在原有的信息技术社团基础上成立了名为“8 1