Scratch開啟互動媒體新世界

謝作如

我是在一個很偶然的機會，找到了Scratch。那段時間，我在研究開源硬件Arduino，在找資料的過程中，鬼使神差地找到了這只可愛的“小貓”。

看到Scratch，第一眼感覺就是有趣，覺得這款軟件很適合兒童學編程。之后在網上找到很多資料，了解到Scratch教學在國外的發展。2011年3月，我試著讓讀一年級的兒子學習Scratch，想不到他一下子就喜歡上了，而且坐在電腦前一玩就是一個小時，連平時最愛的“奧拉星”和“賽爾號”都不玩了。這讓我驚喜，把編程軟件做成游戲一樣好玩，MIT的確了不起。

我在學校里負責智能機器人競賽，并且和學生嘗試過自主設計開發單片機，研究過機器人如何與電腦通訊，研究過如何使用電腦的并口和串口對外圍設備進行編程，還開設了一門名為《智能機器人創意設計》的校本課程，教學生設計創意機器人。但是，苦于找不到技術門檻較低的軟硬件平臺，眾多學生中，只有幾位學過信息學奧賽的尖子生能設計稍微復雜點的人機互動作品，其余的學生只能學習機器人的前進和后退，很難得到進一步的提高。也許是出于專業的敏感性，在研究Scratch的時候，我發現它居然支持傳感器（PicoBoards）和樂高的wodo系列機器人產品，學生只要用拖拽圖標的形式，就可以獲取外部傳感器的信息，并且能控制外圍設備（馬達），不像其他的編程平臺，一開始總要先花上十來個課時學習代碼編寫。這一發現讓我興奮不已，因為一直困擾我一年多的難題，終于找到了很好的解決方案。

Scratch的傳感器板在哪里能買到？傳感器板和Scratch之間的數據傳輸協議是怎么樣的？能不能用Arduino來模擬Scratch傳感器板？這一系列問題推動我繼續研究，在國外的英文資料中尋找答案，在QQ群里找幫助。在教育部教學儀器研究所王玥林老師和上海創客李大維博士的幫助下，折騰了一個多月，我終于寫出了arduino for Scratch的代碼，成功地實現了用Arduino來模擬Scratch的傳感器板，效果和PicoBoards完全一致。

我在編寫Arduino代碼的過程中，意外地找到了Scratch的一款修改版本，名為S4A。S4A的官方網站上提供了Arduino的firmware代碼，燒錄代碼后連接電腦，S4A就能直接獲取Arduino的六組模擬口數值和兩組數字口的狀態。更為神奇的是，S4A提供了更多的積木圖標，如digital on和digital off，能控制數字口輸出高低電平。我還試著在Arduino上接L298的驅動板和無線數傳模塊，成功地實現使用S4A控制小車的前進、后退和轉彎。因為可以直接輸出高低電平，只要配合我和學生設計的繼電器插座，在課堂上就可以做智能家居的實驗了。

一開始，我總以為S4A就是Scratch For Arduino的意思。后來才發現，A不僅指Arduino，還包括Android（安卓），其官方網站提供了APP范例，還啟用了Scratch的一個隱藏功能——無線傳感器。其無線傳感器是通過HTTP協議來傳送信息的，協議很簡單。這是一個非常有用的功能，可以直接用這個功能搭建出簡單物聯網的模型來。于是，我認真研究了無線傳感器的數據傳送格式，用AJAX編寫了幾個有趣的應用。2012年7月31日，在北京景山學校的Scratch教學研討會上，我演示了一個工作坊，內容就是介紹S4A的無線傳感器功能。

在研究過程中，我比較注意收集資料，對一些成功的實驗還做了視頻拍攝。目前為止，在土豆網上能找到的唯一一個關于Scratch和wodo馬達的視頻，就是我和兒子拍攝的。有了Scratch傳感器板和S4A，我先后制作了好多有趣的范例作為課程資源。2011年，我購買了11套傳感器板和Arduino套件，將原來的課程改名為《互動媒體技術》，重新規劃了課程目標和內容，開始了新的校本課程開發之旅。

《互動媒體技術》課程共設計了18課時，分為認識互動媒體技術、體驗互動媒體技術、實驗互動媒體技術和創作互動媒體作品等4個單元，設置了9個教學主題，其中每個主題2課時。和我開始預想的一樣，《互動媒體技術》課程非常受學生歡迎，每次選課總是第一個被報滿。課堂上，學生創意飛揚，設計了好多有趣的作品。更為難得的是，學生還將研究性學習、科技創新活動和我的課程內容結合起來，用我教過的技術，以項目的形式設計作品。其他部分優秀作品，如《感知外界環境的風景畫》、《可編程顯示器支架》等創意設計，獲得了溫州市創意大賽一等獎，并申報了國家專利。

2012年7月，浙江省啟動了第二輪新課程實驗。這輪課改的核心內容是選修課程建設，我開發的課程《互動媒體技術》受到省教研員魏雄鷹老師的重視。在她的推薦下，我在教研員培訓和骨干教師培訓會上展示了課程的開發和實施，反響很好。隨后，我受各地區教研員的邀請，先后在溫州、臺州、紹興和杭州的市級培訓活動中開設講座，有更多的學校和老師對這一課程產生興趣，并愿意參與到這一課程的開發和實施中來。更讓我高興的是，我和吳俊杰老師的論文均被第二屆STEM國際教育大會采用，我們將在11月底去北京師范大學參加會議，做專題發言并展示學生作品。