胡梦迪 刘珊 严岩 唐川子 曹可儿

摘要：思维导图作为知识可视化工具，被人所熟知，近年来不断地被应用于教学。而Scratch是由麻省理工开发针对幼儿编程的软件，其趣味性对少儿编程的效果逐步被人肯定。本文从理论与实践两方面出发，研究思维导图与Scratch平台相结合的少儿编程教学，以示例演示的形式介绍如何两者相结合激发少儿的程序设计思维。

关键词：思维导图；Scratch编程；激发思维；教学设计

一.思维导图概述

思维导图又名脑图，心智导图，概念地图，树状图等，是利用图像表达发散性思维的思考辅助工具[1]。思维导图的原理是运用图文并重的方法，通过一个中央关键词连接与它相关的图像，颜色，字词，想法等，将思维形象化。结构上讲首先有一个思考中心，然后由此中心向外发散出成千上万的关节点，而每一个关节点也可以是另一个中心主题，再向外发散出成千上万的关节点，呈现出放射性立体结构。内容上讲文字、数字、线条、颜色、意象、节奏、音符等都可以成为思维导图的中心或节点。

使用思维导图可以帮助激发、整理思维，但它只是辅助思维的工具，所以在运用思维导图进行教学时，在学生学会画思维导图后，教师指导学生如何整理思维是关键的。

如果思维导图被利用到学习，思考，记忆上，将会对发散性思考大有裨益。现思维导图已经在全球范围内得到广泛应用，在中国发展也已经有20多年。

目前制作思维导图常用的软件有MindMaster，亿图图示，Mindmanager，Xmind，iMindMap，FreeMind，MindMapper，NovaMind，百度腦图等。

二.应用思维导图进行教学涉及到的理论基础

2.1神经心理学

神经心理学认同心理与脑部的关联，认为脑是心理活动的物质本体，从而通过脑部的反应研究人的心理活动。思维导图通过图形与文字的结合，锻炼学生们的大脑功能，从而促进学生们的心理成长。

2.2脑科学理论

脑科学理论认为脑是一个终生可塑的生态系统，它与一般的生命组织“物质-能量”的耗散结构系统不同的是三维的“信息-能量-物质”的结构系统[2]。思维导图和脑的神经结构很像，都是从一个点出发向周围发散，因此思维导图运用到教育学习中能够遵循大脑的发展规律，开发人的思维能力。

2.3联想记忆理论

联想记忆理论是将不同学科或者同一学科的记忆点联系到一起的记忆方法。这是基于脑内存在非线性作用的现象与原理[2]。通过思维导图教导Scratch可轻易地将Scratch与其他学科结合在一起，帮助学生更好地了解所学知识。

2.4认知图式理论

图式理论是指人们通过在过去吸收到的信息而在大脑内形成的认知网络[3]。已形成的图式会影响我们对事件的看法、做法。通过了解图式理论来制作思维导图，可更好地培养学生综合的思维能力。

2.5建构主义学习观和教学观

建构主义学习观认为学生作为学习的主体，对所被教导的知识有更自主地选择接收、理解能力[5]。建构主义教学观认为教师在教学的过程，应该根据学生学习的情况再进行进一步教学，反对灌输型教学。综合来讲，这需要我们坚持以人为本，注重学生的主观能动性，以此来进行更好地教学工作。

三.Scratch概述

Scratch 是来自麻省理工的一款针对幼儿学习编程的软件。其研发团队成为终身幼儿园团队（lifelong kindergarten group）。

不同于一般的编程软件，Scratch更加注重幼儿的体验感和理解能力。其主要原理是通过搭建代表编程语言的积木来实现程序。同时幼儿可选择不同的卡通角色和背景，通过自己动手，使代码转换成有趣生动的动画。不仅学习编程，还能够提高幼儿对编程的兴趣。

Scratch涵盖的范围也很广泛。除了编程，Scratch还涉及了许多数学方面的知识。譬如图形的周长、函数甚至数组矩阵。帮助幼儿在编程的过程中同时巩固知识，可谓一举多得。

当然，对于幼儿来说初次使用Scratch需要有人在旁指导。但经过几次学习之后，使用Scratch就会变得非常简单。他们甚至不需要识别太多的英文或汉字，借助记忆，就能熟练使用各个积木并且制作出一些小程序。

制作完成的Scratch程序并不局限于本地查看，Scratch官网为每一个注册的用户开通了个人空间，因此制作成果还能被上传到云端，在网络上发布、共享。这有助于在全球使用Scratch的幼儿相互学习和交流借鉴。

四.基于思维导图和Scratch平台的少儿编程教学

4.1思维导图在学生学习Scratch编程中的应用

4.1.1增量构建知识体系

在初步学习Scratch课程时，从运动模块、外观模块到运算模块、自定义模块，学生接受的知识点是一个个独立的模块。学生可以在已有的知识体系上联入新的知识模块，根据知识点之间的关系画出思维导图。学生利用思维导图逐步完善知识体系，这种增量学习使学习更有效率。

4.1.2激发并整理思维

本质上来说，思维导图是为促进思维激发和思维整理的可视化、非线性思维工具[6]。在课堂上，学生可以利用思维导图激发和整理思维，形成一种“从中心向周围发散的非线性笔记”。提高课堂效率，方便整理与记忆。在进行Scratch编程时，可以利用思维导图整理思维，画出流程图等，可视化作品构思。

4.1.3归纳和总结

在复习时，当学生复习学过的关于某个主题的相关知识时，思维导图可帮助他们将学到的Scratch知识加以概括化与网络化，深入理解知识，长期保留知识，在新的问题情境中有效迁移使用这些知识[4]。

4.2思维导图在教师教学Scratch编程中的应用

4.2.1作为课程知识点预览

教师可利用思维导图做出教学内容计划图，将各章节的知识点根据逻辑关系完整地展示在图上，帮助教师实现预期教学目标，清楚地把握教学重难点。将计划图整体地展示给学生，让学生有清晰的学习预期，知道学习的重点，帮助学生搭建整体知识框架，理清知识点之间的关系。

4.2.2作为教学引导工具

在进行Scratch知识点教学时，教师在进行知识点讲解的同时，还要根据知识点之间的逻辑关系提取關键字绘制思维导图。由于思维导图没有提供如何激发和整理思维的方法，教师需要在课程中逐步训练学生的思维方法，引导学生的思考方向。思维导图在教学进程中逐步展开，最终呈现出完整的知识点关联图。

在编写完整的项目程序时，教师可引导学生将思路可视化，由浅入深，由表及里，抽丝剥茧地分析项目，帮助学生激发和整理思维。

4.2.3作为总结反思的工具

在总结某主题的相关知识点时，教师展示思维导图，可以加深学生对知识点之间逻辑关系的理解与记忆，把握整体知识框架。

4.3基于思维导图和Scratch平台的少儿编程教学实例

笔者以“石头剪刀布人机比赛游戏”为例，教学设计从教学对象、教学内容、教学目标、教学活动设计方面加以说明。

4.3.1教学对象

已经掌握Scratch各模块知识点，具备一定Scratch编程基础的小学生。

4.3.2教学内容

完成一个石头剪刀布人机对弈游戏，要求能和玩家交互，正确表达玩家的想法，电脑能随机出拳并正确判定输赢，胜利3次则获胜反之则失败。细节上可以出现胜利或失败动态字样，判定最后胜利或失败时播放不同的恰当的音效。能实时显示比分等等。

4.3.3教学目标

学生能学会使用思维导图激发并整理自己的思维，掌握用思维导图帮助Scratch编程的方法。

4.3.4教学活动设计

1.引导学生分析并设计程序整体架构[7]

（1）首先添加背景和角色，教师展示已做好的思维导图（如图1），启发学生模仿并创新出自己的思维导图，可小组讨论。总结学生想法并完善思维导图，通过较多的展示和学生简单的练习让学生熟悉思维导图的画法。

（2）教师引导学生分解任务，逐步解决

教师：现在有了角色：玩家和电脑，首先考虑玩家。我们怎么对他添加积木块，才能让我们的想法传达给这个角色呢？这个角色又要怎么显示出来我们的想法呢？

学生独立思考并讨论后，自主绘制思维导图。教师展示已做好的思维导图示例（如图2），省略部分可添加学生的创新想法。

教师：我们接着考虑电脑这一角色，电脑的动作和玩家很相像，只是电脑是随机出拳的，怎么才能让电脑随机出拳呢？

教学过程与上述“玩家”教学相似。

教师：角色玩家和电脑都可以按照规则出拳了，但是游戏规则怎么实现呢？

教师一边引导学生思考，一边绘制思维导图（如图4），并补充学生的创意思想。

2.学生自主独立完成程序，教师可巡场帮助，给予启发。

3.学生作品展示

学生不仅可以展示作品的最终效果，还可以展示自己创作过程中画出的思维导图，更清晰的展示出作品的思考方式、创新点，方便同学之间的交流，促进相互学习。

4.总结与回顾

教师带领学生回忆作品的创作过程，并绘制思维导图（如图5），展示出作品整体架构，总结学生遇到问题时的解决思路。

五、总结与展望

5.1总结

到目前为止，基于思维导图和Scratch平台的少儿编程教学应用研究还是比较少的。将思维导图应用在教学中能有效提高学生的思维品质、自主探究能力、协作学习能力等等，从而促进学生高阶思维的形成，并显著提高Scratch的教学效果[8]。让更多优秀的教师参与到与思维导图相结合的Scratch教学研究中，能让思维导图在教学中的应用更加科学化和系统化。而学生则能有效地将思维导图的思考方式灵活运用起来去学习其他学科或解决生活中的其他问题，这样可以真正提高学生的信息素养，提高思维能力。

5.2展望

思维导图和Scratch的结合教学，既是一种教学方法，也是一种认知策略。两者的相辅相成，恰好形成了一个新的教学模式，打破了通常的信息网络类教课方式，这对于学生和教师而言都是受益颇大的。关于思维导图的研究从05年开始，发展到现在几乎稳定，然而，有关于思维导图和Scratch少儿编程教学的研究却是少之又少，这有待于更多教育研究者去钻研讨论，对于这种简单易学并且效果显著的教学方法，我们更应大力推广，让更多老师和同学去了解它。

参考文献

[1] 东尼·博赞. 思维导图大脑使用说明书[M].外语教学与研究出版社. 2005.

项目信息：本文系扬州大学大学生科创基金项目项目编号：x20180322

（作者单位：扬州大学 信息工程学院）