面向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的Scratch案例設(shè)計(jì)與開發(fā)

肖芳 趙宣杰 劉永琴 廖艷婷

摘? 要 以“小樹的生長(zhǎng)”生態(tài)游戲?yàn)槔谛畔⒓夹g(shù)核心素養(yǎng)的核心要素計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的培養(yǎng)，進(jìn)行

Scratch案例設(shè)計(jì)與開發(fā)。

關(guān)鍵詞 Scratch;免費(fèi)師范生;信息技術(shù)核心素養(yǎng);生態(tài)游戲;計(jì)算思維;數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）03-0054-03

1 設(shè)計(jì)理念與思路

通過計(jì)算思維去深化認(rèn)知? 計(jì)算思維是信息技術(shù)核心素養(yǎng)中的核心要素。對(duì)現(xiàn)實(shí)中的問題進(jìn)行抽象與分解，用邏輯和算法去模擬現(xiàn)實(shí)情境，透過事物的表象，探究深層的規(guī)律，深化學(xué)生的認(rèn)知，形成解決問題的高階思維方式與能力。

通過數(shù)字化學(xué)習(xí)去創(chuàng)新表達(dá)? 學(xué)會(huì)數(shù)字化學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新是信息技術(shù)核心素養(yǎng)的重要目標(biāo)。開展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，以新媒體為平臺(tái)，以主題式任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要形式，學(xué)會(huì)創(chuàng)意表達(dá)以及共享寫作的能力，適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展。

信息技術(shù)促進(jìn)學(xué)科融合? 對(duì)事物的認(rèn)識(shí)有很多角度，基于現(xiàn)實(shí)的真實(shí)問題從來不是一個(gè)學(xué)科可以解決的問題，在開展綜合性學(xué)習(xí)活動(dòng)和研究性學(xué)習(xí)過程中，信息技術(shù)促進(jìn)學(xué)科融合發(fā)揮著越來越重要的作用。

2 面向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的Scratch案例設(shè)計(jì)

作為MIT開發(fā)的圖形化編程工具，Scratch在與其他學(xué)科融合、促進(jìn)STEAM學(xué)習(xí)中的應(yīng)用很廣泛，在提高學(xué)生的計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力上尤為突出。本文以生態(tài)游戲“小樹的生長(zhǎng)”為主題，涵蓋美術(shù)、音樂、生物、信息技術(shù)、科學(xué)、品德等各個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，需要結(jié)合藝術(shù)性、科學(xué)性、生態(tài)性等特征，對(duì)小樹的生長(zhǎng)環(huán)境、條件與規(guī)律進(jìn)行抽象與分解，在Scratch中進(jìn)行外觀、邏輯與算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

主題與探究? 在“小樹的生長(zhǎng)”中需要界定小樹生長(zhǎng)所需的環(huán)境與條件，最基本的是陽光與水分;需要設(shè)計(jì)小樹各個(gè)生長(zhǎng)階段的外觀，形成生長(zhǎng)的動(dòng)畫;需要設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在游戲中的基本操作與功能，對(duì)積木與邏輯模塊進(jìn)行組合，能源的循環(huán)、垃圾的分類等都需要在游戲中體現(xiàn)。

背景與外觀? Scratch的繪制模塊具有基本的繪制功能，利用基本的繪制工具進(jìn)行游戲背景和圖像素材的設(shè)計(jì)與繪制，包括舞臺(tái)背景圖，樹苗及生長(zhǎng)過程中的各種造型，太陽、水壺、按鈕、垃圾桶、可回收垃圾和不可回收垃圾等造型，如圖1、圖2所示。

積木與模塊

1）理解“運(yùn)算”模塊，特別是數(shù)值對(duì)比與隨機(jī)數(shù)?！斑\(yùn)算”模塊主要包括基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、字符串運(yùn)算等。其中，基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算指加減乘除的運(yùn)算及隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生;比較運(yùn)算包括小于、大于和等于;字符串的比較會(huì)忽略大小寫，空格也參與比較，并按照字母一個(gè)一個(gè)地比較。

2）理解“廣播”模塊，掌握“播放廣播”“接收廣播”的用法?！皬V播”模塊包括廣播一條消息、當(dāng)接收到廣播、廣播一條消息并等待，主要是通過播放廣播和接收廣播來發(fā)布指令和接收指令，完成動(dòng)作。當(dāng)消息被廣播后，舞臺(tái)和角色都可以接收到廣播，可以使用“當(dāng)接收到廣播”來建立各個(gè)角色之間的聯(lián)系。

3）理解“控制”模塊，掌握“造型變換”的用法?！翱刂啤蹦K主要包含各種循環(huán)控制、條件控制等，當(dāng)需要重復(fù)執(zhí)行一段腳本時(shí)，就要用到循環(huán)積木塊，循環(huán)包括已知條件的循環(huán)，指定循環(huán)條件，用次數(shù)或計(jì)數(shù)來控制;還包括用條件語句進(jìn)行控制的未知條件循環(huán)，在條件成立的情況下循環(huán)，這里可以與比較運(yùn)算嵌套使用;還有一種無限循環(huán)，永遠(yuǎn)重復(fù)執(zhí)行，直到程序結(jié)束。

4）理解變量的意義，掌握變量積木的用法。在編程語言中，使用字母或者單詞來表示一個(gè)或多個(gè)數(shù)量是極為常見的一種做法，這樣的字母或單詞叫作變量。通過使用Scratch來創(chuàng)建一個(gè)變量，點(diǎn)擊代碼區(qū)的變量，點(diǎn)擊建立一個(gè)變量，然后輸入所需變量的名稱即可創(chuàng)建完成。申明變量之后，就需要給變量賦值，賦值的操作可以與其他積木塊嵌套使用。

3 面向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的Scratch案例開發(fā)

功能實(shí)現(xiàn)

1）實(shí)現(xiàn)按鈕交互，點(diǎn)擊按鈕或角色可以更新變量數(shù)值。用按鈕的形式實(shí)現(xiàn)游戲中的交互，只需要用戶點(diǎn)擊按鈕就可以進(jìn)行各種操作，使游戲的操作更為直觀。制作游戲中需要的各種按鈕，包括游戲開始、陽光值變更、澆水值變更、垃圾分類選擇等。

2）實(shí)現(xiàn)廣播觸發(fā)，執(zhí)行相應(yīng)的指令。事件中的消息廣播在游戲中運(yùn)用得比較多，樹苗的大小、陽光、澆水等變量的變更都需要消息廣播來實(shí)現(xiàn)角色間的通信。

3）引入糾錯(cuò)機(jī)制，防止變量為負(fù)數(shù)。游戲中程序的運(yùn)行還需要引入糾錯(cuò)機(jī)制，以增強(qiáng)游戲程序的強(qiáng)壯性，保障游戲的運(yùn)行符合邏輯。

4）實(shí)現(xiàn)隨機(jī)控制，隨機(jī)生成能源與水分。游戲中能源要素的產(chǎn)生數(shù)量、出現(xiàn)的位置都需要隨機(jī)控制，使游戲更為生動(dòng)與自然，增強(qiáng)游戲的娛樂性。

邏輯搭建與步驟

1）導(dǎo)入樹苗、太陽、水壺、水、背景等素材。

2）制作與設(shè)置按鈕，分別是陽光和澆水。運(yùn)用變量數(shù)值模塊將陽光和澆水的初始數(shù)值設(shè)置為10，設(shè)置樹苗的外觀大小初始值為50，如圖3所示。

3）復(fù)制太陽角色，調(diào)整大小，作為“陽光”變量的增長(zhǎng)條件。將水角色調(diào)整到適當(dāng)大小，作為“澆水”變量的增長(zhǎng)條件。當(dāng)角色被點(diǎn)擊時(shí)，“陽光”變量的數(shù)值會(huì)-1并播放音效，播放廣播“陽光”通知樹苗;當(dāng)陽光數(shù)值為0時(shí)，為防止出現(xiàn)負(fù)數(shù)，程序停止。

4）運(yùn)用事件模塊“當(dāng)接收到廣播”，讓樹苗的大小增加

1，“樹苗”變量增加1，此時(shí)樹苗的變量和樹苗的大小成比例縮放。

5）為樹苗制作造型變換，當(dāng)樹苗達(dá)到一定大小時(shí)，樹苗姿態(tài)發(fā)生變換。運(yùn)用“如果—那么”模塊添加運(yùn)算模塊，如果“樹”變量大于一定數(shù)值，樹的姿態(tài)發(fā)生變化。添加重復(fù)執(zhí)行，保持樹的姿態(tài)的變換。

6）水壺澆水的動(dòng)畫。水壺在游戲開始時(shí)是隱藏的，所以要有隱藏指令，并將水壺的位置固定。在接收到澆水按鈕發(fā)出的“澆水”廣播后，播放一次水壺澆水的動(dòng)畫。因?yàn)橹徊シ乓淮?，所以運(yùn)用重復(fù)執(zhí)行X次，將數(shù)值改為1，每種姿態(tài)切換間隔0.1秒，然后隱藏。

7）實(shí)現(xiàn)能源小太陽和水分的隨機(jī)出現(xiàn)（圖4）。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)模塊和運(yùn)算模塊，在隨機(jī)數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)。當(dāng)小太陽或水被點(diǎn)擊時(shí)先隱藏，然后增加相應(yīng)的變量數(shù)值，在1～5秒時(shí)間后出現(xiàn)。

8）實(shí)現(xiàn)垃圾分類功能。能源的獲取需要用垃圾分類得分來完成，垃圾分為可回收垃圾和不可回收垃圾，選擇正確則加分。界面設(shè)計(jì)如圖5所示，邏輯模塊如圖6所示?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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