小學Scratch編程翻轉課堂教學模式的實證研究

刁玲玉　苑子娟　汪存友

關鍵詞：小學信息技術；Scratch 編程；翻轉課堂；學習動機；學習效果

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0112-04

1前言

隨著互聯網和信息技術的高速發展，電子設備逐漸走入小學課堂，教育部也將Scratch編程教學編入了小學信息技術課本。目前廣州、上海、北京等發達地區已開展了大量的Scratch編程教學活動，但也有一些地區尚未接觸這種形式的教育活動。已開展Scratch 編程的教學主要是基于應用軟件、主題化、支架式、講授式等，這些教學模式存在一些缺陷：第一，時間的有限性；第二，學生學習的積極性不高；第三，不利于個別化教學。而Scratch編程翻轉課堂教學模式改變了教師和學生的角色，教師從知識的傳輸者轉變成課堂的引導者，學生從知識的被動接受者轉變為知識的探究者，學生在課堂上有充足的時間解決問題，這種課堂形式讓學生有更多動手實踐和創新的機會，能夠激發學生興趣，增強學習動機，提高課堂學習效果，因此本文對Scratch編程翻轉課堂教學模式進行了研究。

2 文獻綜述

翻轉課堂從2000年以后興起，Lage & Platt最先利用翻轉課堂在邁阿密大學進行教學實踐[1]。隨著實踐的深入，從2012年起，翻轉課堂的研究不斷在教育領域顯現，翻轉課堂被應用于教育領域、醫學領域等[2]。經檢索，目前已有一些有關翻轉課堂在教育領域的實證研究。蘇仰娜在《現代教育技術》的課程中， 開發出以"交互式實驗模擬軟件"作為學習資源的翻轉課堂教學形式[3]。龍菡構建了大學英語的項目式翻轉課堂模型，并根據該模型進行了教學實踐和實驗設計[4]。張繼祿探究了翻轉課堂對物理教學的影響[5]，李彤彤通過實驗研究和準實驗研究，證明了翻轉課堂對提升學生學習效果具有中等程度的積極影響[6]。加拿大英屬哥倫比亞大學[7]的研究也表明，翻轉課堂對物理課堂的教學效果顯著性優于常規教學。涉及了中小學，高等院校以及高職院校等各級學校。

在教育領域，Scratch編程的研究主要集中在中小學。例如孫立會對Scratch編程教育教學模式進行了設計與構建[8]；熊秋娥進行了實證研究，她證明出圖形化的編程工具、游戲化的教學策略能夠促進小學生計算思維的培養[9]。凌秋虹闡述了在小學信息技術課堂推進Scratch課程的意義，并提出了Scratch引入課堂后在教學中實施過程應注意的事項[10]。有的研究者將創客教育理念融入Scratch教學中。例如劉海武在創客教育課堂教學中融入了Scratch互動技術[11]。還有的研究者致力于微課在Scratch教學中的作用研究。張慧楠[12]設計了小學Scratch微課課程，以新穎的教學形式提高了學生的學習興趣，并培養了學生的信息素養與終身學習的意識。但是，這種將微課引入Scratch 課程的教學形式，主要倡導課上自主學習、課堂互動、及時評價以及課后創作，鼓勵教師利用微課教學提升學生在Scratch課程的學習體驗，并沒有與Scratch編程翻轉課堂相關的實證研究，李彤彤[6]和加拿大英屬哥倫比亞大學[7]的研究都證明翻轉課堂能夠提升學生學習效果和課堂教學效果，因此本研究在基于Scratch編程翻轉課堂能夠提升課堂學習效果的假設上，采取準實驗研究的方式，對假設進行證明。本研究重點關注的是：1）小學Scratch編程翻轉課堂與傳統Scratch課堂教學是否存在差異？2）小學Scratch編程翻轉課堂相比于傳統課堂教學優勢在哪里？

3 研究設計與過程

3.1 實驗設計

本實驗采用定量和定性研究相結合的方法：首先采用準實驗研究，在準實驗結束后對實驗組和對照組的學生進行了問卷調查并隨機抽取實驗組學生進行訪談。

準實驗研究分為兩個階段：第一階段從2021年6 月28日至2021年7月9日。實驗組對本校六（1）班43 人采用Scratch編程翻轉課堂教學模式，對照組對本校六（2）班41人采用傳統Scratch編程教學模式。第二個階段從2021年9月15日至2021年11月3日。實驗組是對本校六（3）班以及外校六（3）班共83 人進行Scratch編程翻轉課堂教學模式。對照組為本校新一批六（1）班和六（2）班共81人進行傳統Scratch編程教學模式。在第一階段和第二階段的對比實驗中，保證其他因素相同情況下，即教學課時數、教師投入度、課堂管理等方面均嚴格保持一致，每個課時改變研究的因素，從而證明改變教學模式與實驗結果的關系。在每堂課最后，利用Scratch測試題對實驗組和對照組的知識掌握情況進行測試。

在準實驗結束后對實驗組和對照組的學生進行了問卷調查并隨機抽取實驗組學生進行訪談。問卷包括班級、課堂模式、Scratch課程的偏好和Scratch課程難度認知的調查。訪談包括三個問題：

1） 你會按時認真學習課前的微視頻并積極參與課前討論嗎？為什么？

2） 你認為通過翻轉課堂教學學習效率高嗎？表現在何處？（學習效率是指課堂掌握知識快慢，例如知識掌握和問題的解決速度、課堂學習氛圍如何）

3） 你喜歡翻轉課堂模式進行的教學活動嗎？你認為它有哪些有優點和缺點？

3.2 實驗對象

第一次實驗中，研究對象選取了河南省信陽市某小學六年級（1）班43人為實驗組，六年級（2）班41人為對照組。第二次實驗中，研究對象選取了本校新的一批六年級（1）班和六年級（2）班共83人為實驗組，以及本校的六年級（3）班和校外六年級（3）班共81人為對照組。對照組采用傳統Scratch編程教學模式，實驗組采用Scratch編程翻轉課堂教學模式。

3.3 實驗材料與工具

本研究基于Scratch的具體課程內容，編制了測量學生Scratch學習效果的試題，試題總分為20分，分為選擇題和判斷題，每個題項2分。在每次實驗中，本研究選取相同的實驗材料，實驗材料由兩個案例組成：第一個案例是根據趙華、魏佳慧編著的《Scratch趣味編程》中第二課“會走路的小貓”進行改編的《飛翔的鸚鵡》。第二個案例是《躲子彈游戲》來源于少兒編程網，是游戲設計案例。

對課堂檢測數據和課后問卷數據，利用SPSS統計軟件建立數據文件進行數據分析。通過SPSS對課堂檢測數據進行卡方檢驗，對課后問卷進行非參數檢驗和均值分析，根據數據分析結果判斷Scratch編程翻轉課堂與傳統Scratch課堂教學是否存在差異。

4 研究結果與討論

4.1 學習成績分析

實驗第一階段和第二階段，課堂教學完成后通過測試題測試學生的成績，共收集測試題248份，有效測試題數為248份，有效率為100%。描述統計結果顯示：對照組中，滿分20分，成績在15分以上的學生占27.0%，10到15分的占58.2%，10分以下的14.8%。實驗組中，成績在15分以上的學生占75.4%，10到15分的占23.0%，10分以下的占1.6%。

為了對比兩個小組成績是否存在顯著差異，我們利用SPSS做了卡方檢驗，首先本實驗總樣本量大于40，且期望頻數低于5的單元格數量小于20%，滿足卡方檢驗的前提條件，具體分析情況如表1，在第一次實驗、第二次實驗及總計中，卡方值分別為19.021、42.800、60.422，P值均為0.000，小于0.05，意味著不同教學模式影響著學生的測驗成績。具體影響情況為，15分以上的群體實驗組占大多數，而10到15分及10 分以下的群體對照組占大多數，說明Scratch編程翻轉課堂與傳統Scratch課堂教學存在差異，Scratch編程翻轉課堂能夠幫助學生提高成績。

4.2 學生態度分析

準實驗研究結束后，使用問卷對學生課程偏好和課程認知難度方面進行了調查，收集實驗組問卷126 份，收集對照組問卷122份，共收集問卷248份，其中有效問卷248份，問卷有效率為100%。問卷調查結果顯示：進行傳統編程教學的班級，37.7%的學生較喜歡Scratch課，認為一般的學生占45.1%，不喜歡的學生占17.2%；而進行Scratch編程翻轉課堂教學的班級，67.5% 的學生較喜歡Scratch 課，認為一般的學生占28.6%，不喜歡的學生占4%。在問卷調查結果分析中，認為不喜歡翻轉課堂教學的賦值1，一般的賦值2，喜歡翻轉課堂教學的賦值3，接著對問卷數據進行非參數檢驗和均值分析。在表2中，根據非參數檢驗的結果，其Z值分別為-2.501、-4.339、-4.997，P值分別為0.012、0.000、0.000，P值均小于0.05，得出實驗組與對照組在Scratch課程偏好上存在顯著差異。如表3，實驗組的均值為2.60、2.65大于對照組的均值2.24、2.19，總體的實驗組均值2.63大于對照組均值2.20，說明實驗組對Scratch課程的偏好顯著高于對照組，可見，Scratch編程翻轉課堂教學中，學生學習動機較強，興趣明顯提高。

對Scratch課程的難度認知分析顯示：進行傳統Scratch編程教學的班級，認為編程學習難度較小的占20.5%，難度中等的占68.0%，難度較大的學生占11.5%。進行Scratch編程翻轉課堂教學的班級，認為編程難度較小的占81.7%，難度中等的占14.3%，學習難度較大的學生占4.0%。在問卷調查結果中，認為學習難度較大的賦值1，難度中等的賦值2，難度較小賦值3，進行與上述相同的非參數檢驗和均值分析，如表4，其Z 值分別為-4.895、-7.773、-9.191，P 值均為0.000，小于0.05，得出實驗組與對照組在Scratch課程認知難度上存在顯著差異。如表5，兩次實驗組的均值為2.72、2.81大于對照組的均值2.12、2.07，總體的實驗組均值2.78大于對照組均值2.09，說明Scratch編程翻轉課堂與傳統Scratch課堂教學存在差異，Scratch 編程翻轉課堂能夠降低Scratch學習難度激發學生學習興趣。

5 研究啟示與結論

根據上述統計數據和分析結果表明Scratch編程翻轉課堂與傳統Scratch課堂教學存在明顯差異，在實施過程中Scratch編程翻轉課堂教學相比于傳統課堂教學存在以下優勢：

5.1 學生對Scratch 編程翻轉課堂教學模式認可度高

在實驗結束后的問卷調查中，對于學生是否喜歡Scratch課程這一問題上，經非參數檢驗，在第一次實驗，第二次實驗和總計中，P值均小于0.05，并且實驗組的均值大于對照組的均值，這表明采用Scratch編程翻轉課堂教學的學生較于傳統模式下教學的學生對Scratch編程課程有更高的認可度和喜愛度。在實驗結束后，對實驗組學生進行訪談，多數學生喜歡翻轉課堂模式進行的教學活動，學生認為翻轉課堂的優點在于“翻轉課堂比傳統課堂理論講授得更新穎”“在翻轉課堂中的小組合作使我更有學習的激情”，“翻轉課堂相比于傳統課堂更有趣”“課堂更活躍了”結合對學生的問卷調查和訪談結果表明學生對這一教學模式有很高的認可度。

5.2 Scratch 編程翻轉課堂教學能有效提升Scratch 編程課程學習效果

由學生成績人數占比分析得出，實驗組15分以上學生占比高于對照組的15分以上學生占比；由測試成績的卡方檢驗分析得出，兩次實驗及總計人數的P值均為0.000，小于0.05，表明不同教學模式影響著學生的測驗成績，即15分以上的群體實驗組占大多數，而10到15分及10分以下的群體對照組占大多數，說明在Scratch編程翻轉課堂教學模式下，學生能更好地掌握知識點，有效提高學生的學習成績。課后對學生的訪談中，在翻轉課堂教學學習效率如何的問題上，學生認為“課堂上的存在的問題通過教師引導，小組合作能夠得到及時的解決”“學習氛圍濃厚，學習效率高”“知識掌握得更快了”“我認為通過小組合作能更快地完成Scratch編程任務”“課前學習了大部分編程，學習效率高”。綜上表明Scratch編程翻轉課堂教學模式效果更好。

5.3 Scratch 編程翻轉課堂教學能激發學生興趣，增強學習動機

根據對學生的訪談，在“你會按時認真學習課前的微視頻并積極參與課前討論嗎？”的問題上，80%的學生持肯定態度，“課前能解決大部分疑問”“通過課前學習Scratch視頻課程，在課堂上的學習就很輕松了”“只有課前認真觀看微課，才能輕松應對課堂測驗”“會，我喜歡通過學習資源自學”。在你是否喜歡翻轉課堂教學模式上，學生表示“喜歡翻轉課堂”“希望在其他課程中也用這種教學模式”“以這種方式上課后，我更有學習的熱情了”“我感覺這種模式下的教學，大家參與性和積極性都很高”“大家都在學習，不會睡覺或干其他的”。這充分說明Scratch編程翻轉課堂能更好地激發學生學習興趣，增強學習動機。

6 總結與不足

本次研究我們采用文獻分析法、訪談法、問卷調查法、準實驗研究法。在課堂中開展Scratch編程翻轉課堂教學，利用SPSS對課堂檢測和課后問卷進行分析，結合訪談結果，得出結論翻轉課堂適合Scratch編程教學，并且Scratch編程翻轉課堂教學相比于傳統課堂教學優勢在于：學生對Scratch編程翻轉課堂教學模式認可度高；Scratch編程翻轉課堂教學能有效提升學生程學習效果；Scratch編程翻轉課堂教學模式能夠激發學生興趣，增強學習動機。當然，Scratch編程翻轉課堂教學模式在實施過程中也存在一定的問題。例如本研究在準實驗研究中發現：教師信息技術水平不高；微課的資源建設缺乏互動功能。在對學生的訪談中，有的學生認為翻轉課堂的缺點在于對學生自主學習能力有較高的要求，需要家長進行監督；對于基礎較弱的學生學習效果不理想等，教師需要在未來教學的具體實施中注意這些問題。