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《基于計(jì)算思維培養(yǎng)的scratch教學(xué)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的Scratch教學(xué) 以“想象、創(chuàng)作、分享”為主題的Scratch，趣味性、易學(xué)性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性都適合中小學(xué)生，特別是作為簡(jiǎn)單易學(xué)的編程工具，用拖動(dòng)指令塊代替敲代碼，學(xué)生可以避開程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)法的學(xué)習(xí)和調(diào)試，集中精力對(duì)問題進(jìn)行求解，這為學(xué)生計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)提供了便利條件。筆者以《大魚吃小魚》一課為例，就如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維同大家一起探討。學(xué)生此前已經(jīng)學(xué)會(huì)了Scratch中常見的指令塊，本節(jié)課是Scratch的綜合應(yīng)用課。課程任務(wù)是：在10秒鐘內(nèi)記錄大魚吃掉小魚的總條數(shù)?！ ?/p>
2、利用面向?qū)ο蟮姆椒ǔ橄蟪鰡栴}求解的模型 計(jì)算思維作為一種思維過程，很難用知識(shí)描述的方式顯性呈現(xiàn)出來(lái)。其中方法是計(jì)算思維的重要內(nèi)容。計(jì)算思維的方法可分為數(shù)學(xué)方法和工程方法，其中數(shù)學(xué)方法涉及抽象、遞歸、證明、形式化表達(dá)等，工程方法包括系統(tǒng)方法、分治法、面向過程和面向?qū)ο蠓椒ǖ?。教師通過這兩類方法的傳授，把有關(guān)計(jì)算思維的相關(guān)思維特征和方法分解到每一個(gè)具體的教學(xué)內(nèi)容之中?！ 按篝~吃小魚”6游戲?qū)崿F(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，因?yàn)樗皇且粋€(gè)結(jié)構(gòu)化很強(qiáng)的問題，沒有明確要求先做什么再做什么，前后邏輯性不是很嚴(yán)密，小魚在游
3、，大魚也在游，時(shí)間還在走，當(dāng)小魚碰到大魚，要被吃掉，其他小魚依然不受影響，繼續(xù)游，時(shí)間繼續(xù)走。程序中出現(xiàn)了幾個(gè)并行的流程時(shí)，如何進(jìn)行任務(wù)統(tǒng)籌呢？如何貼近實(shí)際進(jìn)行程序的優(yōu)化提高效益呢？利用求解的順序步驟很難解決問題，這需要從另外一個(gè)思路思考問題求解的方法――面向?qū)ο蟮姆椒?。把問題抽象出“對(duì)象+觸發(fā)事件”模型，分析游戲中涉及哪些對(duì)象，這些對(duì)象的初始狀態(tài)是什么，哪些對(duì)象是靜態(tài)的，哪些對(duì)象是動(dòng)態(tài)的，動(dòng)態(tài)對(duì)象的激發(fā)事件是什么，調(diào)試運(yùn)行后，是否達(dá)到最初的預(yù)期，沒有達(dá)到如何優(yōu)化。學(xué)生從具體的事例中抽象出計(jì)算機(jī)能
4、夠解決的模型，從而達(dá)到解決問題的目的。 教學(xué)片段1： 師：游戲中有哪些對(duì)象？ 生：一條大魚，許多條小魚，背景，被吃小魚計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器。 師：它們初始狀態(tài)是什么？ 生：計(jì)數(shù)器初始化為零，計(jì)時(shí)器初始化為零。舞臺(tái)背景選擇與“海底世界”類似的畫面；大魚初始位置為隨機(jī)（如圖1）；小魚初始狀態(tài)為游動(dòng)（如圖2）?！ 煟悍治鐾旰?，有哪些對(duì)象處于初始狀態(tài)？并思考將要發(fā)生哪些事件？ 生：事件1，當(dāng)鍵盤上的方向鍵被按下的時(shí)候，大魚的游動(dòng)會(huì)發(fā)生變化；事件2，當(dāng)大魚碰到小魚的時(shí)候，小魚被吃掉，被吃小魚計(jì)數(shù)器自
5、增1；事件3，如果計(jì)時(shí)達(dá)到10秒，游戲結(jié)束，并顯示被吃小魚的條數(shù)?！ ≡赟cratch教學(xué)中，如果教師不把分析的過程、思考的過程及優(yōu)化的過程呈現(xiàn)出來(lái)，那么學(xué)生也僅僅獲得知識(shí)，因缺乏必要的思維訓(xùn)練，他們也無(wú)法獲得舉一反三、觸類旁通的能力以及普適的技能。讓學(xué)生從本質(zhì)上和全局上來(lái)建立對(duì)問題的解決思路，便于學(xué)生進(jìn)入到類似問題的求解中?！ 窭眉s簡(jiǎn)、仿真等方法抽象出事件的處理過程6 計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和符號(hào)化，在Scratch數(shù)字作品創(chuàng)作過程中，無(wú)論是動(dòng)畫故事的編制還是游戲的開發(fā)，都需要把具體的問題抽
6、象成符號(hào)或?qū)ο?，并使用指令塊把相應(yīng)的問題“計(jì)算”出來(lái)。JeannetteM.Wing教授認(rèn)為這種能將一個(gè)問題清晰、抽象地描述出來(lái)，并將問題的解決方案表示為一個(gè)信息處理流程的思維過程就是計(jì)算思維的訓(xùn)練過程。計(jì)算思維是通過約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看似困難的問題重新闡釋成一個(gè)人們知道怎樣解決的問題。計(jì)算機(jī)模擬大魚吃小魚這一現(xiàn)實(shí)問題，怎樣讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)通過約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真等方式進(jìn)行化難為簡(jiǎn)的過程，體會(huì)計(jì)算思維的本質(zhì)――抽象和自動(dòng)化，是計(jì)算思維培養(yǎng)的突出表現(xiàn)。 教學(xué)片段2： 師：大魚（
7、碰到鍵盤上的方向鍵）觸發(fā)什么事件？ 學(xué)生操作如圖3所示。 師：如何模擬大魚吃掉小魚的情境?，F(xiàn)實(shí)中看到的場(chǎng)景是大魚張開嘴巴，小魚消失…… 生：可以使用“碰到”大魚的時(shí)候，小魚“隱藏”的方式，模擬小魚被吃掉的場(chǎng)景（如圖4）。 師：很好，同學(xué)們已經(jīng)學(xué)會(huì)使用“仿真”方式來(lái)解決問題。其實(shí)計(jì)算機(jī)仿真是一種很好的思路。例如，實(shí)體機(jī)器人因?yàn)槌杀靖?，難以普及，所以市場(chǎng)上出現(xiàn)了仿真機(jī)器人，也能讓初學(xué)者體驗(yàn)到機(jī)器人的搭建和傳感器應(yīng)用等功能。當(dāng)時(shí)間達(dá)到規(guī)定時(shí)間10秒時(shí)，游戲結(jié)束?！ W(xué)生執(zhí)行如圖5所示操作。6
8、在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)實(shí)現(xiàn)大魚游動(dòng)的程序進(jìn)行了簡(jiǎn)化，抽象出通過按鍵控制大魚橫縱坐標(biāo)值的變化，大魚吃小魚的場(chǎng)景，仿真為小魚碰到大魚時(shí)則消失，并抽象為Scratch功能塊――隱藏，計(jì)數(shù)變量自增1。學(xué)生在觸發(fā)事件的處理過程中，不斷使用簡(jiǎn)化、仿真等計(jì)算思維的方法把現(xiàn)實(shí)問題轉(zhuǎn)化成Scratch的功能塊，從而達(dá)到利用計(jì)算機(jī)解決問題的目的。 ●利用糾錯(cuò)優(yōu)化調(diào)試程序 計(jì)算思維是通過冗余、賭錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，在最壞的情況下進(jìn)行預(yù)防、保護(hù)和恢復(fù)的一種思維。當(dāng)學(xué)生在Scratch中編寫腳本進(jìn)行程序設(shè)計(jì)
