可視化編程與古詩詞內在關聯分析與研究

摘要：本文結合可視化編程教育現狀，以古詩詞與可視化編程融合為樣例論述可視化編程與古詩詞的內在關聯性，提出可視化編程與古詩詞的特征抽取方法與關聯方法，通過詩詞實例演示，提高學科融合程度，為素質教育提供了一種創新型融合方法。

關鍵詞：學科融合；可視化編程；特征；古詩詞

在中小學可視化編程教學過程中，時常要打破學科界限，挖掘其他學科的資源，注重知識的整合學習與運用。[1]這充分說明了可視化編程與STEAM教育具有跨學科的“基因”。STEAM教育的探索多始于編程類課程，而在中小學編程教學中，編程通常以可視化編程的形式出現，便于學生理解與掌握。因此，以可視化編程作為STEAM教育的樞紐，通過可視化編程平臺展示各個學科的融合效果，可為中小學STEAM教育的開展打造一條行之有效的路徑，為學生創新思維和創造能力的培養打好基礎。

可視化編程的特征及教育現狀

可視化編程又稱圖形化編程，它有兩個重要的可視化特征：①編程代碼的可視化。②編程過程及結果的可視化。

目前，編程教育已被多國納入中小學基礎教學體系，許多國家已要求小學生把編程作為自己的必修課。可視化編程能夠幫助學生提前接觸編程、算法、計算思維等相關概念和工具，讓學生感受到編程的樂趣，促進學生創新能力、創造能力、團隊合作能力、溝通表達能力等多種能力的發展。[2-3]

可視化編程與古詩詞的內在關聯性

在可視化編程教學中適時融入各學科文化知識，可使學生所學為所用，對編程學習產生濃烈興趣。因此，筆者在教學實踐中嘗試圍繞可視化編程的兩個特點，將古詩詞融入其中，并充分利用可視化編程的工具性能將古詩詞轉變為動態詩詞，使學生在感受詩詞意境的同時，體會中國傳統文化的魅力。可視化編程與古詩詞關聯架構如下頁圖1所示。

可視化編程與古詩詞關聯架構分為三個層次：文字詩詞層包含場景構圖、角色拆分、詩詞背景三大模塊；可視化編程層包含框架設計、角色設計、代碼編寫三大模塊；頂層為動態詩詞展示層，表示文字詩詞利用可視化編程工具最終展現出的成果形式。

古詩詞中含有大量的寫景內容，部分詩詞更是題于畫中，故而景是詩詞的靈魂，是表達情感的重要紐帶。“景”是詩詞的重要特征，因而“景”在可視化編程軟件中成為編寫程序的基礎。詩句中的景，可以按照場景構圖、角色拆分、詩詞背景的形式細化。例如，“天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無”為室外場景，觀察角度是由遠及近，在設計場景角色時需要考慮遠處近處角色的透視變換，最后確定每個主體的大致位置。遠處的場景，如天空、山脈等靜景，不需要和其他角色交互呈現，都可以設計在背景中。在可視化編程平臺中，角色可以通過指令控制完成移動、變形、說話等操作，所以在詩句中，只要是涉及與其他物體產生交互的物體都設計為角色類型。例如，“夕陽西下，斷腸人在天涯”這句詩中的景是室外遠景、暮色、太陽正在西沉，這里的太陽若要體現出落日余暉的感覺，需要和遠處的山嶺、地面交互，如果設計河流，那么需要設計倒映出夕陽的波光。此時，太陽、山嶺、地面、河流、陽光均需設計成為可編程控制的角色。

將詩句的場景、角色、情感抽取出來，自然而然就形成編程的整體框架及脈絡思路。在可視化編程設計階段，首先，根據具體詩句內容確定是否需要設計不同幕布場景，不能在同一個場景表現的內容或只要重點表示場景的某個片段，需設計不同幕布篇章。例如，“春眠不覺曉，處處聞啼鳥”屬于一幅場景，“夜來風雨聲，花落知多少”屬于詩人想象的另一幅場景，此時需要設計場景幕布的切換邏輯。其次，交互設計體現在角色與角色之間，詩句中有風、雨和花，花瓣要隨著風和雨從樹上飄落至地面，雨滴要隨著風從天空傾斜墜落至地面。再次，層疊設計指在可視化編程軟件中，各個角色以圖片圖形的形式存在，每個角色占用一個圖層，每個圖層按照圖層編號順序會完全遮蓋下一個圖層，所以需要合理安排每一個角色的圖層順序。最后，特效設計是風、雨、火、煙霧、雷電、落花、波光、植物生長等無法用靜態或動態圖片展示，需要結合代碼、算法以實現特殊交互及展示效果的動態內容。

在角色設計模塊中要抓住角色的特征，在設計角色時可以采用如下頁圖2所示的設計流程。首先，瀏覽、搜索相應角色的平面化設計；其次，以線條等圖形的形式拆解角色；最后，進行特征提取。如下頁圖3所示的外形輪廓，通過線條的連接形成葉脈，使得圖像變得像一片葉子。再選擇葉子顏色、是否有斑點等特征，即完成葉子的設計。葉脈、顏色是葉子的重要特征，而不同角色的特征具有相通之處，特征并不一定是某一個角色獨有的，通常需要多個不同的特征組合才能準確表示出對應角色。最終設計完成的葉子修改比例、色差、錯位放置即可點綴一棵樹、一片森林。以動物角色設計為例，同樣的頭型，只要抓住動物角色的典型特征就可以設計出不同的動物。再為角色設計適合于場景的造型、色彩、配音，一系列可以互動的角色就設計完成了。

另外，針對代碼的編寫，首先，要為各個角色編寫層疊順序，使得各個角色層次分明；其次，應為每個角色設定初始坐標位置及大小等初始外型數據，使得角色分布錯落有致；再次，設計角色運動軌跡，軌跡設計根據軌跡的復雜程度，可以采用函數繪制、離散點折線連接的方法控制移動，角色之間可以通過距離判斷、碰撞檢測、廣播通知等功能完成交互，進而根據設定的交互場景，修改角色相應屬性的數值；最后，優化項目流程，檢查章節片段之間的銜接，調試測試項目，完成最終的設計。特征的提取不但不會固化學生思維與想象，反而能夠觸發學生對各個物體之間的關聯性思考，培養發散性思維。

樣例——《如夢令·昨夜雨疏風驟》

筆者根據可視化編程與古詩詞的關聯架構，以《如夢令·昨夜雨疏風驟》為例，制作了該詩詞的篇章場景。先做第一層的拆分，詩句“昨夜雨疏風驟，濃睡不消殘酒。試問卷簾人，卻道海棠依舊。知否，知否？應是綠肥紅瘦”分為夜間和清晨兩個章節場景。

設計場景跨越室內室外，視角為室外看向室內。角色按層疊順序拆分為雨、花瓣、樹葉、海棠樹、石頭、窗戶、窗簾、墻、人物。在第二層設計中，兩個場景的交替選擇利用虛像特效，設置為漸變過渡形式，由夜晚自然過渡至清晨。按照拆分出的角色，依次設計角色造型，雨滴設計為白色線條，花瓣設計為粉色水滴形狀，樹葉設計為綠色水滴形狀，海棠樹設計為樹枝探出形狀，石頭設計為多邊形與弧線的結合體，窗戶設計為圓形，窗簾設計為方形，墻占據整個背景。人物從角色庫中導入，也可自行按照人物特征繪制角色（繪制比較疲憊的人物）。按照角色的層疊順序、初始位置、效果狀態設置指令，使得程序在執行時，所有角色能夠自動歸位。

在交互設計中，設計花朵只能綻放在樹枝上，花朵在生成時需要進行碰撞檢測，以確定是否觸碰到角色樹，并且需要記錄生成在樹枝上的花朵數量，然后根據花朵的數量做出落花判斷，代碼如圖4左所示，當出現綠肥紅瘦的情境時，停止落花落葉。雨滴、花朵、樹葉均根據風的方向做斜線運動，同時，根據遠近效果，需要循環控制隨機生成不同透明度、大小的克隆體角色，使得角色運動時錯落有致、碰到舞臺邊緣時自行消失，以達到更接近自然的效果，代碼如下頁圖4右所示。

接著，為各個角色調整顏色搭配，并為各個場景配置適當的背景音樂、效果音、錄音，跟隨場景的變化漸進漸出，最終情境再現詩句描述的場景：夜間小雨雖然淅淅瀝瀝，但是風卻很大。詩人清晨宿醉半醒，試著詢問正在卷簾的侍女：外面的情況如何？侍女回答道：海棠花依然和昨天一樣。詩人喃喃自語：你知道嗎？此時窗外應該是綠葉繁茂，紅花凋零了。

筆者根據詩句內容，繼續優化項目。根據雨疏風驟調整雨點稀疏程度及大小比例，調整風力大小與間歇頻率，在海棠依舊與綠肥紅瘦的對話中出現了花瓣最終數量的矛盾，這引發了學生對詩句的深入思考：同一個場景，為什么兩個人得到不一樣的數量答案？如何體現出兩者的差異？通過這樣的疑問引導學生從可視化編程又回歸到古詩詞中，實現了從古詩詞中來到古詩詞中去的設計路線。進而讓學生更深刻地了解當時詩人與侍女之間對自然的不同感悟，詩人所具有的傷春惜花之情，與侍女的回答形成鮮明的對比。

如圖5所示，最終殘留在樹上的花朵占原花朵數量的30%，同時將飄零下來的花瓣位置處角色替換為綠葉，代表現實中花瓣凋落，掩藏在花瓣后面的綠葉露出的過程，進一步實現綠肥紅瘦的效果。

結論與展望

可視化編程與古詩相結合，使得學生可以更加直觀地感受古詩的韻律和意境。學生通過參與設計，不僅能提升編程設計能力，還加深了對詩詞的理解。接下來，筆者將從更多的學科角度探索如何將STEAM教育與其他學科有機結合，形成有主線、有故事、有更多可能性的教學內容。

參考文獻：

[1]洪嘉玲.促進計算思維培養的小學可視化編程活動設計與分析[D].上海：華東師范大學，2022.

[2]高云峰，師保國.跨學科創新視角下創客教育與STEAM教育的融合[J].華東師范大學學報：教育科學版，2017，35（04）：47-53+135.

[3]于劍雄.利用可視化編程Scratch培養物理模型建構能力的初步探索與實踐[D].桂林：廣西師范大學，2022.

作者簡介：陳小順，助教，碩士，研究方向為物聯網、人工智能。

本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度課題“可視化編程在STEAM教育中的開發與應用研究”（項目編號：C-c/2021/02/222）的研究成果。