基于故事情景的Scratch趣味編程學習策略研究

肖妘

【摘 要】小學信息技術課程已慢慢涉及簡單編程知識，而Scratch編程是現階段中小學信息技術初步研究的課程。如何設計有效的編程學習策略才能使學生更有效地學習是本研究的重點。本研究依托杭州市飲馬井巷小學信息技術課堂，針對3-6年級不同學習情況，基于故事情景設計了四種Scratch編程學習策略，對于提高學生編程的創新意識和創新能力頗有成效，解決了當下編程教學的難點。

【關鍵詞】故事情景；Scratch；編程；學習策略

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2017）05-0057-06

程序設計相比其他信息技術課程，不僅生動、有趣、操作性強，且關鍵是在程序設計的過程中可以鍛煉培養學生的思維能力，使其在廣度與深度上都能得到發展。作為小學信息技術課程的一部分，程序設計將會有很好的發展前景。一直以來，在社會實踐中，人們將信息技術作為純粹的工具使用；在教學實踐中，教師將學生獲得技能作為信息技術課的重點。這些僅僅培養了學生使用工具、掌握技術的能力，但缺乏思維層面的鍛煉和創新。

計算機普及的低齡化，使得小學信息技術教學不再局限于Windows畫圖、Office軟件等程序的使用，逐漸向應用需要轉變，因此，編程逐漸走入教學視野。現階段國內外對于Scratch編程研究雖然日漸豐富，但是，現有的編程教學內容存在難理解、少互動、無系統的缺陷。如Java、C++等編程軟件對小學生來說，表達復雜、命令繁瑣、語句冗長、枯燥抽象，不利于學生理解，而Scratch趣味編程通過積木組合的形式來實現程序的編寫，更適合小學生學習使用。以往的編程教學，脫離學生實際理解程序，基本是老師講一步，學生做一步，按圖索驥，枯燥呆板，缺少互動與實踐應用的指導。此外，對小學教師來說，對編程教學的研究存在空白點，很多教師不知道如何選擇內容，基本采用自己學會一個就教一個，現學現賣的方式，導致內容缺乏針對性、指向性、系統性，使得學生的學習沒有系統規劃，更不會靈活應用。

筆者認為，基于故事情景的Scratch交互程序設計的教學實踐研究，能促使學生更有效地學習編程。

Scratch趣味編程學習策略設計

本研究依托杭州市飲馬井巷小學信息技術課堂，針對3-6年級的學習特征規律，設計了四種Scratch編程學習策略，最后通過實驗研究來驗證學習策略的有效性。四種編程學習策略如下：

1. 建立編程設計的認知框架——“點-面-點”策略

小學生從籠統、不精確地感知事物的整體漸漸發展到能夠較精確地感知事物的各部分，并能發現事物的主要特征及事物各部分間的相互關系，而且他們的記憶最初仍以無意識記、具體形象識記和機械識記為主。根據小學生此項特點，本研究認為建立學生對學習編程設計的認知框架十分重要。認知框架是儲存在人腦中的經驗和知識的認知結構，一個認知框架代表一個概念系統，要理解其中任何一個概念，就必須理解與它相適的概念結構。當認知主體接收到言語信息的刺激后，必然會激活與之對應的概念結構。認知框架是一個相互聯系的等級網絡，構成了聯想關系的基礎。認知主體由這一激活節點聯想到與節點相連的其他值或屬性，并通過參照框架來積極地構建語義。

鑒于此，本研究設計出編程學習策略一：建立編程設計的認知框架——“點-面-點”策略。以“打猴子”故事為背景，一只來自花果山的小猴子，因為偷了太上老君的丹藥而受到懲罰。通過打猴子故事情景來了解各個腳本內涵——“點”，再研究腳本所在模塊的特點，掌握系統界面特征——“面”，以此發散探究其他腳本特點——“點”。

學習目標在于三個知識要點：

（1）控制模塊：控制錘子打猴子；

（2）動作模塊：打到猴子，猴子會有什么動作，沒有打到的猴子會有什么動作；

（3）外觀模塊：被打的猴子造型有什么變化，錘子有什么變化。

故在學習錘子腳本時，可以從“開始游戲”入手了解到需要用到腳本“當綠旗被點擊”，掌握了這個腳本，就可以知道這個腳本來自于“控制模塊”，通過發散思維了解到此模塊中還有類似的腳本如“當按下空格鍵”等；再從“錘子跟隨鼠標移動”學習“移到鼠標指針”腳本，掌握了這個腳本就可以了解“動作模塊”，發散思維了解還有“移到某個具體坐標”“移動幾步”等；根據“鼠標按下錘子造型變化”可以學習“切換到造型”腳本，就可以了解到此腳本來自于“外觀模塊”，發散思維了解到其他腳本，如“將角色大小增加多少”“下一個造型”等。

在學習猴子腳本時，通過“重復執行”以及“如果”腳本可以知道“控制模塊”，并發散思維學習此模塊中的“重復執行多次”和“如果就重復執行”腳本；通過學習“顯示”和“隱藏”腳本就可以了解到“外觀模塊”，并發散思維學習“顏色特效”和“下移幾層”腳本；通過學習猴子被打中需要“變量值增加”腳本，學習“變量模塊”，發散思維學習“顯示變量分數”和“隱藏變量”分數。

2. 培養編程設計的正逆思維——“反推理-正思維”策略

小學生的想象從形象片斷、模糊向著越來越能正確、完整地反映現實的方向發展。低年級的小學生，想象具有模仿、簡單再現和直觀、具體的特點，到中高年級，他們對具體形象的依賴性會越來越小，創造想象開始發展起來。小學生的思維從以具體形象思維為主要形式逐步向以抽象邏輯思維為主要形式過渡，但他們的抽象邏輯思維在很大程度上仍是直接與感性經驗相聯系的，具有很大成分的具體形象性。而思維能力一般是指正向思維，即由因到果，分析順理成章，而逆向思維是指由果索因，知本求源，從結果的相反方向著手的一種思維。加強從正向思維轉向逆向思維的培養，能有效地提高思維能力和創新意識。傳統的教學模式往往注重正向思維的培養而淡化了逆向思維能力的培養。逆向思維能夠加強對學生的各方面能力的培養，打破傳統的教育理念，因此，在學習過程中必須加強逆向思維能力的培養。

故本研究設計出編程學習策略二：培養編程設計的正逆思維——“反推理-正思維”策略。以“大魚吃小魚”故事為背景，一條小鯊魚來到深海，遇到了許多大小、種類不一的魚，為了長成強壯的大鯊魚，只能捕食小魚，躲避大魚。通過對大魚吃小魚故事情景的了解，反向推理為達到某種效果需要用到某種模塊中的某腳本——“反推理”，再進行正向思維的整理組合，完成程序設計——“正思維”。

學習控制兩種角色，主角小鯊魚與配角魚：

（1）主角小鯊魚跟隨鼠標進行移動：動作模塊 “移到鼠標指針”；

（2）主角小鯊魚碰到大魚會恢復原來大小：控制模塊“接受大魚信號”、外觀模塊 “顏色設定”與“角色大小設定”以及變量“計分器”歸0；

（3）主角小鯊魚碰到小魚會變大：外觀模塊“顏色設定”與“角色大小設定”以及變量“計分器”加1；

（4）配角魚如果比主角鯊魚大：數字和邏輯運算“比較大小”以及控制模塊“發出大魚信號”；

（5）配角魚如果比主角鯊魚小：數字和邏輯運算“比較大小”，控制模塊“發出小魚信號”以及外觀模塊“隱藏”。

在學習主角鯊魚腳本時，通過想象游戲中主角鯊魚跟隨鼠標移動才能游戲，以此了解到需要用到“動作模塊”中的“移到鼠標指針”腳本；再根據主角鯊魚大小可以先設定一個值，然后再進行游戲，就需要用到“外觀模塊”中的“將角色大小設定為多少”腳本；根據整個游戲需要用到計分功能，需要“變量模塊”中的“將變量分數的值設定為0”；根據游戲規則，主角鯊魚碰到比它大的魚就會發生大小恢復原樣，并且游戲分數清零，能聯想到需要“控制模塊”中的“當接收到大魚”腳本，“外觀模塊”的“將角色大小設定為原值”腳本以及“變量腳本”中的“將變量分數的值設定為0”腳本；當主角鯊魚碰到比它小的魚就會大小增加，并且游戲分數增加，就可以聯想到需要用到“控制模塊”的“當接收到小魚”腳本、“外觀模塊”的“將角色大小增加多少”腳本以及“變量模塊”的“將變量分數的值增加多少”腳本。

在學習配角魚腳本時，首先配角魚要出現，就需要用到“控制模塊”的“廣播”腳本；并且當配角魚出現時其大小和位置可以隨機設定，故聯想到需要用到“控制模塊”的“當接收到”腳本、“外觀模塊”的“將角色大小設定”腳本、“數字模塊”的“在多少到多少隨機選一個數”腳本以及“動作模塊”的“移動坐標軸位置”腳本；而當配角魚碰到主角鯊魚時會進行比大小，則需要“偵測模塊”的“碰到角色”腳本以及“數字模塊”的“>”腳本；當配角魚比主角鯊魚大時，可以想到“控制模塊”的“廣播大魚”腳本，當配角魚比主角鯊魚小時，可以想到“控制模塊”的“廣播小魚”腳本。

3. 貫通線上編程與現實應用——“虛擬-現實”策略

學生在經歷了之前的學習活動之后，開始逐步嘗試親歷體驗。故在教學過程中不但要打好線上編程的基礎，還要逐步涉及體驗式教學。在教學過程中，教師根據學生的認知特點和規律，通過創造實際的或重復經歷的情境和機會，呈現或再現、還原教學內容，使學生在親歷的過程中理解并建構知識、發展能力、產生情感、生成有意義的教學觀和教學模式。不同于以傳授知識為主的傳統教學模式，這種新型的教學模式通過教師主導、學生主體的形式，讓學生在真實或虛擬的環境中通過體驗去感知、理解、領悟、驗證編程內容，使學生在獲取知識的同時做到觀念、判斷、技能的自主形成與主動掌握。體驗式教學最能提供給學生的就是親歷性，也是體驗學習的本質特征。親歷性主要指實踐層面的親歷，主體通過實際操作親身經歷自己設計的游戲，如角色體驗、體驗探究等。體驗式教學主張在教學活動中，學生不再是被動的知識接受者，而是主張他們在教學活動中，從行為和感情上直接參與到教學活動中來，通過自身的體驗和親歷來建構知識。

鑒于此，本研究設計出編程學習策略三：貫通線上編程與現實應用——“虛擬-現實”策略。學生需要學習如何將傳感器與Scratch連接，并通過使用聲音、光、按鈕等傳感器來操控程序中的角色。以“躲避汽車”故事為背景，學習傳感器的按鈕應用。一只來自小村莊的貓，來到了大城市，不懂交通規則的它過馬路只能躲避汽車。通過按下傳感器中的按鈕使小貓跳起以躲避汽車。

學習目標在于三個知識要點：

（1）傳感器按鈕控制貓的跳躍以此躲避汽車：偵測模塊“傳感器”以及動作模塊“角色坐標”改變；

（2）汽車行駛：動作模塊“角色坐標”不斷移動；

（3）汽車碰到小貓，小貓被撞，停止游戲：動作模塊“角色坐標”更改以及控制模塊“全部停止”。

當學習小貓腳本時，學生可以想到按下傳感器按鈕小貓就會跳起，就需要使用“偵測模塊”的“傳感器按下按鈕”腳本以及“動作模塊”的“將X坐標增加多少”和“將Y坐標增加多少”腳本；如果小貓碰到汽車會大喊“啊！”，就可以使用“偵測模塊”的“碰到角色”腳本以及“外觀模塊”的“說‘啊！”腳本。

學習汽車腳本時，只要汽車向一個方向移動，且碰到邊緣從頭開始，需要用到“動作模塊”的“移動幾步”腳本以及“偵測模塊”的“碰到邊緣”腳本。

再以“聲音模樣”故事為背景，學習聲音傳感器的應用。一只小貓在家中跟隨主人的聲音翩翩起舞，描繪出一幅美麗多彩的圖畫。通過聲音傳感器采集現實中的聲音的高低來控制小貓，變化小貓的高度，從而畫出高低不同的彩色線條。

學習目標在于四個知識要點：

（1）音樂播放：聲音模塊播放某一樂曲；

（2）畫筆顏色設定：畫筆模塊“顏色設定”以及畫筆開始繪畫；

（3）畫筆跟隨音量變化Y坐標值：變量模塊設定“音量”以及偵測模塊設定“傳感器聲音的值”；

（4）畫筆顏色逐漸變化：畫筆模塊顏色值增加。

當學習小貓腳本時，要根據聲音傳感器傳送聲音來改變小貓的高度從而畫出不同高度的曲線，可以了解到需要用到“畫筆模塊”的“將畫筆顏色設定為”腳本和“落筆”腳本、“動作模塊”的“將Y坐標增加多少”腳本以及“變量模塊”中需要增加一個變量“音量”和“將變量音量的值設定為多少”。

4. 鏈接課本知識與生活實踐——“課本-生活”策略

杜威曾提出“教育即生活”，教育家陶行知認為“生活即教育”，生活化的教育有利于激發學生學習興趣，使學生對新的知識產生強烈的學習欲望，能充分發揮學生的能動性，從而挖掘學生的思維能力，培養學生探究問題的習慣和探索問題的能力。就如新課程理念所說，“回歸學生生活世界，提升學生主體意識。”一方面，課程改革要向“現實生活世界”回歸，從理想世界走向現實世界，煥發出生活氣息和生活活力；另一方面，課程改革要向“人的世界”回歸，充分把握人在時空中的動態變化及其關系，拓展和解放課程教學時空。再看課程目標：滿足學生現實生活需要，建構學生可能的生活。超越科學世界束縛，關注學生生活世界。課程內容不應是單一的、理論化的、體系化的書本知識，而是呈現人類群體的生活經驗，把它們納入到學生生活世界中加以組織，使文化進入學生的“生活經驗”。

鑒于此，本研究設計出編程學習策略四：鏈接課本知識與生活實踐——“課本-生活”策略。除了課本上一些簡單的Scratch傳感器程序設計，要提出現實生活中還有許多涉及到傳感器和程序設計的應用。市面上各種類型的傳感器非常豐富，但是能夠直接被Scratch使用的卻不多。傳感器主要有三種類型：Scratch傳感器、Wedo傳感器、GoGoBoard傳感器。Scratch傳感器是由Scratch開發團隊設計的傳感器。這種傳感器帶有滑桿、光線、聲音、按鈕以及四個傳感器擴展接口。Wedo傳感器是樂高公司的初級機器人套件。該套件帶有兩個傳感器——距離和傾斜。Wedo套件連接電腦后，Scratch就能夠獲取距離和傾斜傳感器模塊的數值。GoGo Board是一個機器人、智能電子控制板。Scratch也支持這種控制板，但是板上沒有傳感器部件，必須插上傳感器擴展板才能使用。三種類型的傳感器各有特點。Scratch傳感器使用簡便，自帶四種傳感器部件，擴展性強。Wedo套件可以使用積木塊搭建各種類型的物品，使用簡便而有趣。但是價格不菲，且只有兩種傳感器種類。GoGo Board使用靈活，一物多用，還可以制作機器人。可是需要增加傳感器板，使用不夠簡便。不同種傳感器可以制作出不同種用途的機器人，Scratch幫助我們從書本中脫離，聯系到實際生活中，去學習各種機器人。

Scratch趣味編程學習策略實施效果

學生在學習了四種編程策略后，普遍反應易接受，且在設計角色和編程腳本上都加入了自己創新的思路，有很多可圈可點之處。

1. 學生使用Scratch程序設計的作品舉例

（1）《打猴子》學生作品

①五1班學生在設計打猴子程序時，將地鼠替換成猴子，并且地鼠造型也是自己繪畫的，榔頭也是自己設計的。與教師提供的程序不同之處在于，教師的程序是榔頭跟隨鼠標進行移動，而該生將榔頭設計成運用上下左右按鍵來操控，雖然在操作便捷性上有所欠缺，但用了不同方法來操控榔頭。

②六2班學生在設計打猴子游戲時，地鼠造型是從角色庫中選擇的，但是榔頭造型換成了箭靶造型，設計成一款用獵槍射擊地鼠的游戲，與教師版本的不同在于，教師的程序是多個猴子角色并且隨機時間顯示，而該生的程序是一個地鼠角色隨機時間隨機地洞顯示，也是運用不同方式來完成該項作品。最后還設計了到規定時間后，根據完成打地鼠的個數顯示“you lost”和“you win”的提示語。

（2）《大魚吃小魚》學生作品

該生是四1班的學生，相比之前的五、六年級學生，在年齡上和接受能力上相差一點，但是仔細觀察學生作品會發現，他沒有局限于教師給出的小魚角色，還添加了其他章魚類的角色。在設計配角魚角色時，考慮到角色從右往左前進時的朝向，他添加了腳本“面向-90度方面”，可見該生在設計游戲時考慮還是非常周到的。

2. 學生在Scratch教學策略影響下的提升

Scratch是具有交互性的軟件，孩子們明確表示在信息技術課程中學習Scratch編程更能增加自己對學習的熱情度，對學習內容也非常感興趣。運用了四種教學策略之后，學生對Scratch的學習情況明顯有所改善，在“點—面—點”策略中已經能夠理解Scratch界面的整體框架，在“反推理—正思維”策略中能夠融會貫通，設計一款游戲不會無從下手，在“虛擬—現實”策略中明顯對Scratch的傳感器有更大的興趣，在課本生活策略中對現實生活中的機器人有更大的了解。本課題研究取得了明顯的成效。

3. 教師在Scratch教學策略影響下的成長

教師對教學策略的研究不斷進步，一開始針對Scratch課程只涉及在社團課上，并沒有統一的教材，所以在課程設計方面靠教師自己發揮，不斷反思不斷改善，做到以生為本。本研究希望通過自己設計的幾款程序能夠讓學生在程序設計中有所領悟有所創新，而在真正實施的時候，面對不同年段的學生，要設計適合學生的教學策略，也是當務之急。所以從沒有課本到現在的教學策略，教師在整個教學實施過程中也在不斷學習，此教學策略對后續的教學也起到很大的作用。

Scratch趣味編程學習策略使用情況

本研究所探討的四種Scratch教學策略意在小學階段逐步滲透編程思想，讓3-6年級段的小學生能在信息技術學科中發散更開放性的思維。這四種教學策略“點-面-點”“反推理-正思維”“虛擬-顯示”“課本-生活”，都注重實踐，培養學生的創新能力。學生可以通過打猴子游戲，體驗到從一個腳本可以了解腳本所在模塊的特點，并且發散思維進一步了解在此模塊中其他類似腳本與此腳本之間的異同之處。大魚吃小魚游戲給學生一種逆向思維的學習方式，通過設想主角鯊魚和配角魚的行動來推測這兩個角色所需要的腳本，再進一步正向推理腳本連接的方式。躲避汽車主要通過將虛擬推向現實的方式，更加進一步激發學生對于編程學習的興趣，編程不僅在電腦上敲敲打打，還可以在現實中體現出來。躲避汽車利用到的是傳感器中的按鈕模塊，通過按下按鈕幫助小貓跳躍躲避汽車。而聲音模樣游戲則是運用到聲音傳感器，是躲避汽車更深層次的游戲，學生可以通過自己聲音的高低來改變小貓的跳躍高度，從而畫出顏色多變，高低不同的直線。

Scratch引入課堂后，主要目的不在于讓學生熟記八大模塊以及那些腳本，而是培養學生如何思考以及如何解決問題的方法和策略。所以在教學活動中不能只是簡單地講授如何編程、如何設計，而是教學生怎么去從整體性的角度思考，教會學生如何分析問題的本質，尋找解決問題的辦法。所以，在教授過程中運用這四種教學策略可以極大解決學生學習上的問題。

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（作者單位：浙江杭州市飲馬井巷小學）