創(chuàng)意編程與科學(xué)探索的巧妙結(jié)合談創(chuàng)意編程展評活動科學(xué)探索類作品

王強(qiáng)

從古至今，人類科技探索的步伐從未停歇，正是在不斷探索未知的過程中，人類科技得以不斷前進(jìn)，由一個(gè)輝煌邁入另一個(gè)輝煌。隨著科技的日新月異，我們的生活方式也發(fā)生著翻天覆地的變化。傳承科技、創(chuàng)新發(fā)展是信息時(shí)代對我們提出的要求，也是當(dāng)代人的責(zé)任和義務(wù)。

科技改變生活。現(xiàn)代技術(shù)所創(chuàng)造出的產(chǎn)品，特別是智能產(chǎn)品給我們帶來更加舒適的生活。一方面，各種以計(jì)算機(jī)為核心的智能科技產(chǎn)品正悄然融入我們生活的每一個(gè)領(lǐng)域，我們在享受生活便捷的同時(shí)，也要思考如何發(fā)揮智能產(chǎn)品的長處，而不是被計(jì)算機(jī)所左右。這需要我們首先能夠理解計(jì)算思維，了解程序運(yùn)作模式，而Scratch恰好提供了一條快速有趣地理解編程的途徑；另一方面，如何能夠直觀展現(xiàn)大量科學(xué)研究探索得來的成果、科學(xué)知識，將枯燥抽象的學(xué)科知識形象化、可視化，讓更多的人通過可視實(shí)驗(yàn)或動畫，快速理解各學(xué)科實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及規(guī)律。

全國創(chuàng)意編程展評活動科學(xué)探索類活動就巧妙地做到了這一點(diǎn)——將Scratch趣味編程與科學(xué)探索有機(jī)結(jié)合到一起，我們可以直觀欣賞到既展示科學(xué)道理又體現(xiàn)創(chuàng)意編程的作品，在保證安全的前提下參加各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。圖1所示，就是各種Scratch創(chuàng)作的科學(xué)探索作品。

什么是科學(xué)探索類作品

科學(xué)探索類作品包括現(xiàn)實(shí)模擬、數(shù)學(xué)研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等各學(xué)科的趣味性展示與探索。我們可以理解為科學(xué)探索作品必須是一個(gè)和科學(xué)相關(guān)的題目，可以是學(xué)科的原理、實(shí)驗(yàn)、演示，也可以是學(xué)科使用的工具、器械，還可以是學(xué)科研究的過程?？傊?，是和具體科學(xué)技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容。

具體我們看看歷年的作品吧。這些作品包含了多個(gè)學(xué)科，如數(shù)學(xué)作品《祺哥的數(shù)獨(dú)游戲》（圖2），化學(xué)作品《水蒸氣的探究過程》（圖3），天文學(xué)作品《太陽系模型》（圖4），無線電學(xué)作品《收音機(jī)的工作原理》（圖5）等。大家可以看到，作品幾乎包括了我們中小學(xué)所有的學(xué)科，甚至還有對前沿科技的理解，可以看出同學(xué)們知識涉獵很廣泛。

科學(xué)探索類作品的設(shè)計(jì)要求

科學(xué)探索類作品應(yīng)符合以下6點(diǎn)設(shè)計(jì)要求。

（1）作品必須是用Scratch創(chuàng)作的，這是最關(guān)鍵的一點(diǎn)。科學(xué)探索類作品可以是互動操作、科學(xué)計(jì)算、智能體驗(yàn)，但首先作品必須體現(xiàn)交互的特點(diǎn)。如《收音機(jī)的工作原理》這個(gè)作品，是電波轉(zhuǎn)化為可視信號，用圖和動態(tài)效果模擬收音機(jī)收到無線電信號并將無線電信號轉(zhuǎn)化為聲音的過程。用戶在使用過程中還可以調(diào)節(jié)頻道，聽到不同的聲音，不僅體現(xiàn)了獨(dú)特的創(chuàng)意，更重要的是，這個(gè)作品也說明，完全可以用Scratch制作出具有互動性的作品。

（2）既然是科學(xué)探索活動，作品應(yīng)該體現(xiàn)科學(xué)性。也就是說，無論是哪個(gè)學(xué)科的科學(xué)原理，必須是正確的科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)。如果是探索的過程，那么這個(gè)探究的過程、方法、步驟及結(jié)論應(yīng)該符合我們所知的科學(xué)原理，避免出現(xiàn)科學(xué)性錯誤，因?yàn)榭茖W(xué)是來不得半點(diǎn)馬虎的。如《太陽系模型》，作者用Scratch制作了一個(gè)太陽系模型，八大行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，使用者可以調(diào)節(jié)這一模型的大小和中心位置，從不同角度看到八大行星的運(yùn)行軌跡。作者還用八大行星的圖片展現(xiàn)行星運(yùn)動，讓使用者一目了然，同時(shí)月亮的加入，體現(xiàn)作者對地球有更深入的了解。

（3）作為科學(xué)探索類作品，要提出明確的科學(xué)問題?？梢酝ㄟ^標(biāo)題、文字、聲音、圖片等形式明確科學(xué)問題或探索方向，讓使用者第一時(shí)間明白軟件提出的是什么科學(xué)問題、進(jìn)行的是怎樣的探索活動，這樣便于使用者選擇、使用和理解。對于一些原理、知識及最新科技，最好在作品中能夠總結(jié)或者展示出此次探索的結(jié)論或結(jié)果，利于使用者更進(jìn)一步理解問題或者探究過程所包含的科學(xué)技術(shù)。如《水蒸氣的探究過程》這個(gè)作品采用了實(shí)驗(yàn)形式，先給使用者一個(gè)實(shí)驗(yàn)場景，然后指導(dǎo)使用者逐步放入實(shí)驗(yàn)器材，并對水加熱，在加熱過程中，通過文字解釋說明水的變化。既明確了科學(xué)問題，又便于理解科學(xué)道理。

（4）一個(gè)作品應(yīng)該至少展示一個(gè)完整的探索過程，對于十分復(fù)雜繁瑣的探索過程應(yīng)該選擇其中一段完整的過程，對于科學(xué)問題，應(yīng)該展示出結(jié)論。作品中出現(xiàn)圖表等內(nèi)容，應(yīng)與探索過程或者探索問題密切相關(guān)，對問題結(jié)論或者探究過程起到助推作用。切忌出現(xiàn)探索過程模糊不清、實(shí)驗(yàn)問題不能直觀呈現(xiàn)這樣的問題。如《水蒸氣的探究過程》這個(gè)作品，就展示了水蒸氣變化的完整過程，體現(xiàn)了科學(xué)探索的完整性。

（5）如果在探索或解決科學(xué)問題的過程中，能夠出現(xiàn)配合科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的動態(tài)變化的數(shù)字、數(shù)據(jù)，就能更加直觀地展示實(shí)驗(yàn)的過程，也為實(shí)驗(yàn)的證明及結(jié)論的獲得提供了依據(jù)。如《祺哥的數(shù)獨(dú)游戲》這個(gè)作品，當(dāng)使用者點(diǎn)擊開始后，作品展示出數(shù)獨(dú)游戲內(nèi)容，使用者在空白位置填寫相應(yīng)的數(shù)字，完成數(shù)獨(dú)游戲的過程，特別符合探索過程中數(shù)據(jù)分析這一過程?！端魵獾奶骄窟^程》在加熱的過程中，溫度、時(shí)間都在不斷變化，這個(gè)變化也會觸發(fā)相應(yīng)的時(shí)間，體現(xiàn)了科學(xué)探索中數(shù)據(jù)與現(xiàn)象的關(guān)系。

（6）科學(xué)探索過程中所使用的圖片、語音、音效等內(nèi)容，應(yīng)該對探索過程有輔助作用，至少應(yīng)不影響探索過程的順利進(jìn)行。如果裝飾效果影響了科學(xué)信息的表達(dá)，那么建議還是不要用多余的裝飾。當(dāng)然，合理的配色、柔和的效果，以及與主題相一致的音效能夠起到烘托主題和理解實(shí)驗(yàn)的目的?！妒找魴C(jī)的工作原理》這個(gè)作品中的每一個(gè)元素的出現(xiàn)都是為信號轉(zhuǎn)化為聲音而服務(wù)的，沒有冗余的內(nèi)容；《太陽系模型》這個(gè)作品中也沒有多余的角色，連背景色都是為內(nèi)容服務(wù)的，很好地突出了科學(xué)探索的主題。

從程序設(shè)計(jì)角度評價(jià)科學(xué)探索類作品

作為程序設(shè)計(jì)作品，應(yīng)該符合以下5個(gè)維度的特征：原創(chuàng)性、創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)思想、用戶體驗(yàn)和藝術(shù)審美。我們具體分析一下這5個(gè)維度。

原創(chuàng)性是作品的基礎(chǔ)，在知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識越來越強(qiáng)的今天，作品的原創(chuàng)性不僅是參賽基礎(chǔ)，也是各項(xiàng)工作創(chuàng)新的基礎(chǔ)。大賽要求所有提交的作品必須是作者原創(chuàng)，無版權(quán)爭議。大賽在所有參賽者報(bào)名時(shí)都有一個(gè)版權(quán)聲明，就是為了這個(gè)目的。如果我和另外一個(gè)同學(xué)題目相近還算不算原創(chuàng)呢？大家可以做相同的題目，但具體內(nèi)容要有所區(qū)別，如圖6所示的2個(gè)作品都是展示串聯(lián)電路原理的，題目相同，但2個(gè)作品又有很大的區(qū)別，從設(shè)計(jì)思想到圖片選擇再到展示重點(diǎn)都有不同，因此2個(gè)作品都滿足原創(chuàng)性這一要求。

創(chuàng)新性是評價(jià)的靈魂，作品的創(chuàng)新性是作品評價(jià)的靈魂。作為科學(xué)探索活動如何將科學(xué)道理和探究過程直觀、高效地展示，讓使用者理解原理、掌握過程，這就需要發(fā)揮想象，創(chuàng)意獨(dú)特地展現(xiàn)問題。如《萬有引力定律演示器》（圖7）這個(gè)作品，使用者通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)添加小球，小球在萬有引力的作用下不斷運(yùn)動，特別是多個(gè)小球在萬有引力下的互相作用效果，很好地用直觀的手段將萬有引力展現(xiàn)了出來，體現(xiàn)了創(chuàng)新性。

設(shè)計(jì)思想決定作品成敗，指導(dǎo)思想是作品成敗的關(guān)鍵。好的計(jì)劃是成功的一半，主題清晰、內(nèi)容完整的作品體現(xiàn)的不僅是作品本身，更展示出了同學(xué)們積極向上的態(tài)度。在制作作品的各個(gè)階段，都要關(guān)注自己的設(shè)計(jì)思路，及時(shí)調(diào)整制作步伐，使作品有始有終。如圖6中《串聯(lián)電路》的第二個(gè)作品，明顯經(jīng)過了很好的計(jì)劃，尤其是在畫面上進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使主題清晰、內(nèi)容完整，符合這一維度的要求。

用戶體驗(yàn)是程序設(shè)計(jì)的要求，也是評委打分時(shí)最關(guān)注的內(nèi)容。沒有bug、運(yùn)行流暢的程序，得分自然會高?？D嚴(yán)重、出現(xiàn)運(yùn)行錯誤的程序是沒人喜歡的。這需要大家通過測試減少bug，從而獲得良好的用戶體驗(yàn)。《萬有引力定律演示器》這個(gè)作品在制作和修改的過程中，bug比之前少了很多，體現(xiàn)了作者測試完善的過程。

藝術(shù)審美是評價(jià)的加分點(diǎn)。畫面美觀的作品會給人帶來審美愉悅和審美享受，相同情況下，自然心里分?jǐn)?shù)會高一些，而畫面粗糙的作品心里分?jǐn)?shù)自然會受到影響。如圖6的兩個(gè)作品，第一印象你會給哪個(gè)作品更高的分?jǐn)?shù)呢？當(dāng)然作為科學(xué)探索最重要的是科學(xué)性，藝術(shù)審美是在保證作品科學(xué)性基礎(chǔ)上的審美，大家一定要切記。

符合科學(xué)探索類作品要求，又能達(dá)到以上5個(gè)維度的作品，相信一定會有理想的成績，這也是我對全國創(chuàng)意編程展評活動科學(xué)探索類活動的理解，希望會對大家參賽有所幫助，也希望更多同學(xué)可以參加到創(chuàng)意編程活動中來，用Scratch展現(xiàn)自己所理解的科學(xué)原理。