創意編程與科學探索的巧妙結合談創意編程展評活動科學探索類作品

王強

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，由一個輝煌邁入另一個輝煌。隨著科技的日新月異，我們的生活方式也發生著翻天覆地的變化。傳承科技、創新發展是信息時代對我們提出的要求，也是當代人的責任和義務。

科技改變生活?，F代技術所創造出的產品，特別是智能產品給我們帶來更加舒適的生活。一方面，各種以計算機為核心的智能科技產品正悄然融入我們生活的每一個領域，我們在享受生活便捷的同時，也要思考如何發揮智能產品的長處，而不是被計算機所左右。這需要我們首先能夠理解計算思維，了解程序運作模式，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，如何能夠直觀展現大量科學研究探索得來的成果、科學知識，將枯燥抽象的學科知識形象化、可視化，讓更多的人通過可視實驗或動畫，快速理解各學科實驗現象及規律。

全國創意編程展評活動科學探索類活動就巧妙地做到了這一點——將Scratch趣味編程與科學探索有機結合到一起，我們可以直觀欣賞到既展示科學道理又體現創意編程的作品，在保證安全的前提下參加各種科學實驗。圖1所示，就是各種Scratch創作的科學探索作品。

什么是科學探索類作品

科學探索類作品包括現實模擬、數學研究、科學實驗等各學科的趣味性展示與探索。我們可以理解為科學探索作品必須是一個和科學相關的題目，可以是學科的原理、實驗、演示，也可以是學科使用的工具、器械，還可以是學科研究的過程?？傊?，是和具體科學技術相關的內容。

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

科學探索類作品的設計要求

科學探索類作品應符合以下6點設計要求。

（1）作品必須是用Scratch創作的，這是最關鍵的一點?？茖W探索類作品可以是互動操作、科學計算、智能體驗，但首先作品必須體現交互的特點。如《收音機的工作原理》這個作品，是電波轉化為可視信號，用圖和動態效果模擬收音機收到無線電信號并將無線電信號轉化為聲音的過程。用戶在使用過程中還可以調節頻道，聽到不同的聲音，不僅體現了獨特的創意，更重要的是，這個作品也說明，完全可以用Scratch制作出具有互動性的作品。

（2）既然是科學探索活動，作品應該體現科學性。也就是說，無論是哪個學科的科學原理，必須是正確的科學原理和科學事實。如果是探索的過程，那么這個探究的過程、方法、步驟及結論應該符合我們所知的科學原理，避免出現科學性錯誤，因為科學是來不得半點馬虎的。如《太陽系模型》，作者用Scratch制作了一個太陽系模型，八大行星圍繞太陽旋轉，使用者可以調節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行軌跡。作者還用八大行星的圖片展現行星運動，讓使用者一目了然，同時月亮的加入，體現作者對地球有更深入的了解。

（3）作為科學探索類作品，要提出明確的科學問題。可以通過標題、文字、聲音、圖片等形式明確科學問題或探索方向，讓使用者第一時間明白軟件提出的是什么科學問題、進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或者展示出此次探索的結論或結果，利于使用者更進一步理解問題或者探究過程所包含的科學技術。如《水蒸氣的探究過程》這個作品采用了實驗形式，先給使用者一個實驗場景，然后指導使用者逐步放入實驗器材，并對水加熱，在加熱過程中，通過文字解釋說明水的變化。既明確了科學問題，又便于理解科學道理。

（4）一個作品應該至少展示一個完整的探索過程，對于十分復雜繁瑣的探索過程應該選擇其中一段完整的過程，對于科學問題，應該展示出結論。作品中出現圖表等內容，應與探索過程或者探索問題密切相關，對問題結論或者探究過程起到助推作用。切忌出現探索過程模糊不清、實驗問題不能直觀呈現這樣的問題。如《水蒸氣的探究過程》這個作品，就展示了水蒸氣變化的完整過程，體現了科學探索的完整性。

（5）如果在探索或解決科學問題的過程中，能夠出現配合科學實驗過程的動態變化的數字、數據，就能更加直觀地展示實驗的過程，也為實驗的證明及結論的獲得提供了依據。如《祺哥的數獨游戲》這個作品，當使用者點擊開始后，作品展示出數獨游戲內容，使用者在空白位置填寫相應的數字，完成數獨游戲的過程，特別符合探索過程中數據分析這一過程。《水蒸氣的探究過程》在加熱的過程中，溫度、時間都在不斷變化，這個變化也會觸發相應的時間，體現了科學探索中數據與現象的關系。

（6）科學探索過程中所使用的圖片、語音、音效等內容，應該對探索過程有輔助作用，至少應不影響探索過程的順利進行。如果裝飾效果影響了科學信息的表達，那么建議還是不要用多余的裝飾。當然，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驗的目的?！妒找魴C的工作原理》這個作品中的每一個元素的出現都是為信號轉化為聲音而服務的，沒有冗余的內容；《太陽系模型》這個作品中也沒有多余的角色，連背景色都是為內容服務的，很好地突出了科學探索的主題。

從程序設計角度評價科學探索類作品

作為程序設計作品，應該符合以下5個維度的特征：原創性、創新性、設計思想、用戶體驗和藝術審美。我們具體分析一下這5個維度。

原創性是作品的基礎，在知識產權保護意識越來越強的今天，作品的原創性不僅是參賽基礎，也是各項工作創新的基礎。大賽要求所有提交的作品必須是作者原創，無版權爭議。大賽在所有參賽者報名時都有一個版權聲明，就是為了這個目的。如果我和另外一個同學題目相近還算不算原創呢？大家可以做相同的題目，但具體內容要有所區別，如圖6所示的2個作品都是展示串聯電路原理的，題目相同，但2個作品又有很大的區別，從設計思想到圖片選擇再到展示重點都有不同，因此2個作品都滿足原創性這一要求。

創新性是評價的靈魂，作品的創新性是作品評價的靈魂。作為科學探索活動如何將科學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，這就需要發揮想象，創意獨特地展現問題。如《萬有引力定律演示器》（圖7）這個作品，使用者通過點擊鼠標添加小球，小球在萬有引力的作用下不斷運動，特別是多個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了出來，體現了創新性。

設計思想決定作品成敗，指導思想是作品成敗的關鍵。好的計劃是成功的一半，主題清晰、內容完整的作品體現的不僅是作品本身，更展示出了同學們積極向上的態度。在制作作品的各個階段，都要關注自己的設計思路，及時調整制作步伐，使作品有始有終。如圖6中《串聯電路》的第二個作品，明顯經過了很好的計劃，尤其是在畫面上進行了設計，使主題清晰、內容完整，符合這一維度的要求。

用戶體驗是程序設計的要求，也是評委打分時最關注的內容。沒有bug、運行流暢的程序，得分自然會高。卡頓嚴重、出現運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。《萬有引力定律演示器》這個作品在制作和修改的過程中，bug比之前少了很多，體現了作者測試完善的過程。

藝術審美是評價的加分點。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，自然心里分數會高一些，而畫面粗糙的作品心里分數自然會受到影響。如圖6的兩個作品，第一印象你會給哪個作品更高的分數呢？當然作為科學探索最重要的是科學性，藝術審美是在保證作品科學性基礎上的審美，大家一定要切記。

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