基于STEAM的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程課例設(shè)計(jì)

許玉芳

摘要：在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的背景下，STEAM 教育作為一種新的培養(yǎng)創(chuàng)新綜合性人才的教育潮流，越來(lái)越多地被世界各國(guó)的教育界所關(guān)注與重視，紛紛嘗試開發(fā)適合本土發(fā)展的STEAM 教育課程。該文通過(guò)研究STEAM 教育的核心理念與Scratch創(chuàng)意編程的教育理念以及特點(diǎn)，搭建基于STEAM 教育的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程，在這基礎(chǔ)上提出Scratch創(chuàng)意編程作品設(shè)計(jì)開發(fā)原則：趣味性；啟發(fā)遷移性；學(xué)科整合性；情境交互性；并根據(jù)作品設(shè)計(jì)開發(fā)原則開發(fā)了“小花匠”課例，從課例內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路與能力培養(yǎng)三個(gè)方面對(duì)課例展開說(shuō)明，希望能對(duì)廣大教師設(shè)計(jì)開發(fā)Scratch作品提供啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：STEAM 教育；Scratch創(chuàng)意編程；Scratch設(shè)計(jì)開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）24-0208-02

1 STEAM 教育與Scratch概述

1.1 STEAM教育

STEAM 是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）、Art（藝術(shù)）的縮寫簡(jiǎn)稱。STEAM 教育前身為20世紀(jì) 80 年代美國(guó)人提出的 STAM 教育，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的學(xué)者Yakman在研究綜合教育時(shí)首次提出在原有四科的基礎(chǔ)上加入了 Art（藝術(shù)）學(xué)科，多個(gè)學(xué)科相融合從而得到 STEAM 教育。STEAM教育是一種綜合性的課程，強(qiáng)調(diào)各科知識(shí)的有機(jī)交叉融合，通過(guò)自主設(shè)計(jì)、探索解決問(wèn)題和實(shí)踐等方式促進(jìn)設(shè)計(jì)能力和知識(shí)的融合與綜合運(yùn)用能力的提高，培養(yǎng)知識(shí)遷移應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)造精神與能力和交流協(xié)作能力[1]。

STEAM教育的核心理念：

STEAM教育的核心理念是打破學(xué)科界限，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)融合。通過(guò)知識(shí)的情景化，學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題[2]。

STEAM教育的學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)是體驗(yàn)式和實(shí)踐式的。學(xué)生對(duì)有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解不應(yīng)該僅僅是教師的口頭傳授與學(xué)生停留在腦袋的思考，而應(yīng)是學(xué)生在項(xiàng)目與問(wèn)題解決情境中，充分地發(fā)揮自己的思考，在動(dòng)手實(shí)踐中體驗(yàn)問(wèn)題解決的過(guò)程。學(xué)生在這過(guò)程中獲得對(duì)事物的深刻理解與體驗(yàn)，獲得有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從而培養(yǎng)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的遷移應(yīng)用能力和運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)手段動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。

STEAM教育的基本形式是基于項(xiàng)目、圍繞問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這些項(xiàng)目與問(wèn)題解決的活動(dòng)內(nèi)容應(yīng)該與實(shí)際現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)，有利于學(xué)生進(jìn)行知識(shí)融合與遷移，有利于學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思考和進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造。

STEAM教育的學(xué)習(xí)內(nèi)容是指學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要對(duì)項(xiàng)目中的問(wèn)題進(jìn)行綜合的思考與設(shè)計(jì)，用于解決問(wèn)題的需要將各科知識(shí)融合與創(chuàng)新，進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造性的思考，利用條件動(dòng)手實(shí)踐解決問(wèn)題，在探索實(shí)踐過(guò)程中與同學(xué)進(jìn)行合作交流。

1.2 Scratch創(chuàng)意編程

1.2.1 Scratch創(chuàng)意編程教育理念

Scratch是由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)的一款積木拖拽化簡(jiǎn)易編程軟件，主要面對(duì)8—12歲的兒童，非常適合運(yùn)用于動(dòng)畫、故事、音樂、仿真物理現(xiàn)象等交互性程序的編寫。目前主要利用Scratch軟件進(jìn)行編程的入門學(xué)習(xí)，編寫一些創(chuàng)意有趣的小游戲等程序。

Scratch軟件的開發(fā)團(tuán)隊(duì)表示創(chuàng)作與分享是Scratch的核心[3]，通過(guò)對(duì)Scratch搭積木式的程序設(shè)計(jì)與創(chuàng)作，制作出有創(chuàng)意的、屬于自己的游戲、動(dòng)畫與故事等，通過(guò)作品表達(dá)想法并與別人分享。Scratch學(xué)習(xí)不僅只是讓學(xué)生學(xué)會(huì)掌握編程指令，更是要讓學(xué)生在探究的環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，用 Scratch 表達(dá)自己的想法，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中鍛煉邏輯思維能力和動(dòng)手解決問(wèn)題的能力[4]。

1.2.2 Scratch創(chuàng)意編程特點(diǎn)

1）操作簡(jiǎn)單、趣味性強(qiáng)

Scratch不同于以往的編程軟件，摒棄了晦澀難懂的編程語(yǔ)塊，取而代之的是簡(jiǎn)單明了的積木式編程語(yǔ)塊，是一種圖形可視化編程語(yǔ)言，學(xué)生不需要記憶大量枯燥難懂的編程代碼，只需要根據(jù)指令的名稱讀懂其意義就可以使用。學(xué)生只要發(fā)揮創(chuàng)意，拖拽積木語(yǔ)塊組建成程序，就可以制作出自己喜歡的、有趣的游戲、動(dòng)畫、卡通等作品，這大大降低了學(xué)習(xí)Scratch編程的難度，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。Scratch提供直觀的反饋平臺(tái)，學(xué)生編寫完程序之后，可以直接在“舞臺(tái)”看到效果，方便學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行嘗試、驗(yàn)證與調(diào)試。學(xué)生在創(chuàng)作的過(guò)程中就可以直觀感受到音樂、動(dòng)畫等奇妙的效果與階段性的成果，既滿足了學(xué)生的好奇心也滿足了學(xué)生的成就感，極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作與學(xué)習(xí)的欲望。

2）功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛

Scratch中積木語(yǔ)塊的功能是十分強(qiáng)大的，主要包括動(dòng)作、外觀、聲音、數(shù)據(jù)和指令、事件、控制、偵測(cè)和數(shù)字與邏輯運(yùn)算等模塊。其中媒體輸入類就有聲音偵測(cè)、鼠標(biāo)偵測(cè)、鍵盤偵測(cè)、第三方傳感器等，輸出類有音樂、動(dòng)畫等。學(xué)生在Scratch中可以對(duì)角色進(jìn)行外觀造型、事件動(dòng)作的控制、對(duì)角色狀態(tài)的偵測(cè)與數(shù)字邏輯的判斷等進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)組建積木創(chuàng)作出各類交互式的游戲、動(dòng)畫、故事等，創(chuàng)造出屬于自己的作品。功能模塊強(qiáng)大，涉及數(shù)學(xué)、美術(shù)、音樂、科學(xué)等多學(xué)科，覆蓋范圍廣泛，可創(chuàng)作選擇內(nèi)容多，滿足了學(xué)生求新求異的心理。

2 基于STEAM的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程培養(yǎng)人的綜合能力

在日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，為增強(qiáng)綜合國(guó)力，各國(guó)都抓緊實(shí)施戰(zhàn)略培養(yǎng)創(chuàng)新綜合型人才。STEAM 教育作為一種新的培養(yǎng)創(chuàng)新綜合性人才的教育潮流，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)造精神與解決問(wèn)題能力等方面具有重要的作用。Scratch是由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)的一款主要面對(duì)8-12歲的兒童的積木拖拽化簡(jiǎn)易編程軟件，Scratch作為一個(gè)數(shù)字化的創(chuàng)作工具對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的能力具有重要的作用。STEAM 教育要落地孵化，最終要以課程課例的形式呈現(xiàn)。STEAM 教育與Scratch創(chuàng)意編程具有教育理念的一致性，將STEAM 教育理念融會(huì)于Scratch創(chuàng)意編程教學(xué)具有其合理性，有利于STEAM 教育的具體可實(shí)施化，同時(shí)也使Scratch創(chuàng)意編程教學(xué)更有理論依據(jù)?；赟TEAM教育的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程意在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)作品主題進(jìn)行有創(chuàng)意的開發(fā)想象，對(duì)整個(gè)作品工程進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)與分析，利用編程語(yǔ)塊組建程序思考與解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科知識(shí)整合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決等綜合能力。

3 基于STEAM的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程課例設(shè)計(jì)

3.1 Scratch作品設(shè)計(jì)與開發(fā)原則

基于STEAM教育的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程主要是以創(chuàng)作主題為單元構(gòu)成課程體系，那么創(chuàng)作主題單元的Scratch課例應(yīng)蘊(yùn)含著STEAM和Scratch教育理念。為了在Scratch創(chuàng)作中培養(yǎng)學(xué)生的包括多學(xué)科知識(shí)整合能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、問(wèn)題解決能力在內(nèi)的綜合能力，作為教師提供給學(xué)生仿編的Scratch作品應(yīng)該符合如下設(shè)計(jì)開發(fā)原則：

3.1.1趣味性

趣味是Scratch編程最顯性的特征，如果創(chuàng)作設(shè)計(jì)出來(lái)的Scratch作品沒有了趣味性，那無(wú)疑是拋棄了Scratch編程最大的優(yōu)勢(shì)。只有教師創(chuàng)作出來(lái)的Scratch作品是充滿趣味性的，才會(huì)引起學(xué)生學(xué)習(xí)探索的興趣，為了滿足自己的好奇心與成就感，才會(huì)主動(dòng)地去研究探索，也才有可能在學(xué)習(xí)過(guò)程中達(dá)到培養(yǎng)各種能力的目標(biāo)。為了吸引小學(xué)生的眼球，可以創(chuàng)作一些小游戲或者小動(dòng)畫，又或者可以在音樂、視覺藝術(shù)上下功夫。一個(gè)好的Scratch作品必定在編程技術(shù)、聲音、畫面、劇情安排方面有過(guò)人之處。

3.1.2啟發(fā)遷移性

呈現(xiàn)在課堂中供學(xué)生學(xué)習(xí)仿編使用的Scratch作品應(yīng)該具有啟發(fā)遷移性。只有具有啟發(fā)遷移性的Scratch作品，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供腳手架作用，才能更好地觸發(fā)學(xué)生的想象力，在發(fā)揮想象的過(guò)程中進(jìn)而達(dá)到知識(shí)融合創(chuàng)新的培養(yǎng)目的。

3.1.3學(xué)科整合性

各學(xué)科知識(shí)并不是獨(dú)立作用于解決問(wèn)題，多學(xué)科知識(shí)融合才能更好地解決問(wèn)題，這是STEAM教育的基本理念。體現(xiàn)STEAM教育理念的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程的顯著特點(diǎn)就是跨學(xué)科知識(shí)整合，Scratch軟件的很多模塊都為多學(xué)科整合提供了條件，例如可以與音樂學(xué)科結(jié)合的聲音模塊，與美術(shù)學(xué)科結(jié)合的畫筆模塊，與數(shù)學(xué)學(xué)科結(jié)合的數(shù)字與邏輯運(yùn)算模塊等。

3.1.4情境交互性

STEAM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)遷移應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力，那么體現(xiàn)STEAM教育理念的Scratch作品應(yīng)具有仿生活情境性，為學(xué)生知識(shí)向生活遷移運(yùn)用創(chuàng)造情境。Scratch作品如果貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)背景，無(wú)疑為知識(shí)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活架起了一座橋梁。學(xué)生在仿生活的Scratch情境中如果能與Scratch作品產(chǎn)生互動(dòng)，為學(xué)生參與Scratch游戲或者動(dòng)畫提供一定的參與度，學(xué)生在這些交互活動(dòng)中不僅能感受到Scratch編程的樂趣，更能最大限度地促進(jìn)知識(shí)向生活遷移運(yùn)用，因此Scratch作品應(yīng)具有一定的交互性。

3.2 Scratch創(chuàng)意編程課例設(shè)計(jì)

根據(jù)Scratch創(chuàng)意編程課例的設(shè)計(jì)開發(fā)原則，設(shè)計(jì)了“小花匠”課例，下面對(duì)課例內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路以及能力培養(yǎng)三個(gè)方面展開敘述。

3.2.1課例內(nèi)容

根據(jù)Scratch作品設(shè)計(jì)與開發(fā)的趣味性、啟發(fā)遷移性、學(xué)科整合性與情境交互性原則，開發(fā)了“小花匠”Scratch作品，是一個(gè)種花的小游戲。游戲的背景是在藍(lán)天白云下的一片小農(nóng)場(chǎng)，有藩籬、小木屋、種花的小女孩、裝有各種各類花的小木桶，充分創(chuàng)設(shè)鄰近生活經(jīng)驗(yàn)的情境。小女孩的旁邊有指示種花活動(dòng)的信息，玩家只要點(diǎn)擊移動(dòng)花到寫有相應(yīng)名字的花牌上，只要匹配正確，花就會(huì)自動(dòng)種到土坑里，否則花自動(dòng)返回小木桶，如果點(diǎn)擊“重新種植”角色，則所有的花都會(huì)回到小木桶，重新開始。點(diǎn)擊小綠旗，會(huì)播放輕快悅耳的輕音樂，玩家可以在輕松愉快的氛圍中完成種花小游戲，還可以學(xué)習(xí)到一些有關(guān)花的知識(shí)。

3.2.2設(shè)計(jì)思路

作品以種植花的游戲形式呈現(xiàn)，花是學(xué)生們平常比較喜聞樂見的事物，游戲也是學(xué)生們喜歡的活動(dòng)形式，把花與花名的匹配以種植游戲的形式呈現(xiàn)，使作品本身充滿趣味，也有利于在教學(xué)過(guò)程中引起學(xué)生們的興趣，吸引注意力。同時(shí)這個(gè)作品還應(yīng)該具有啟發(fā)遷移的效果，能讓學(xué)生在觀摩學(xué)習(xí)這個(gè)作品的同時(shí)獲得啟發(fā)、獲得創(chuàng)作的源泉，學(xué)生在看到花可以與花名匹配，這時(shí)候或許會(huì)思考花還可以與什么匹配呢？花可不可以與花語(yǔ)匹配呢？除了種植花，還可以種植其他一些什么呢？除了種植游戲這種形式，還可以有什么樣的呈現(xiàn)方式呢？學(xué)生在看到這個(gè)作品或者在教師的引導(dǎo)下，希望能夠給予學(xué)生一些創(chuàng)作的靈感，同時(shí)Scratch作品效果實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)塊組建，學(xué)生也可以遷移運(yùn)用實(shí)現(xiàn)其他效果。Scratch里面的功能模塊提供了與多學(xué)科整合的條件，這個(gè)作品的知識(shí)主要是信息技術(shù)學(xué)科與自然與科學(xué)學(xué)科的整合，讓學(xué)生們?cè)谠⒔逃跇返幕顒?dòng)中辨別認(rèn)識(shí)花，充分利用了Scratch可以進(jìn)行多學(xué)科整合的特性?！靶』ń场边@個(gè)作品的場(chǎng)景設(shè)置盡可能地創(chuàng)設(shè)接近生活經(jīng)驗(yàn)的場(chǎng)景，讓游戲的發(fā)生符合常理，同時(shí)這個(gè)作品的游戲活動(dòng)應(yīng)該是學(xué)生能夠參與的，學(xué)生與作品是能夠互動(dòng)的。

3.2.3能力培養(yǎng)

教師提出創(chuàng)作主題“花”并且示范了課例“我是小花匠”之后，學(xué)生對(duì)主題有一個(gè)大概的了解，課例也可以給學(xué)生的想象與創(chuàng)作提供腳手架的作用，學(xué)生在這些基礎(chǔ)上激發(fā)自己的靈感，充分發(fā)揮自己的想象，設(shè)計(jì)創(chuàng)作一個(gè)新的作品。學(xué)生在創(chuàng)作與編寫程序的過(guò)程中，遇到難題可以互相交流協(xié)作。希望在課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)構(gòu)思創(chuàng)作作品培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力，在動(dòng)手編寫程序?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)意效果的過(guò)程中培養(yǎng)邏輯分析與動(dòng)手解決問(wèn)題的能力，在遇到難題的時(shí)候與別人交流溝通培養(yǎng)協(xié)作意識(shí)，同時(shí)學(xué)生也可以自我摸索學(xué)習(xí)自主解決問(wèn)題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力，學(xué)生上臺(tái)展示自己的創(chuàng)作作品，分享自己的想法，學(xué)會(huì)表達(dá)與分享。

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【通聯(lián)編輯：王力】