鄧江華

編者按：在科技發(fā)展日新月異的今天，信息技術教學已經(jīng)遠離了開、關機還需要反復講解的時代，三歲孩童熟練地擺弄著iPad已非奇事。自策劃了“Scratch來了”這一專題之后，編輯深刻感受到研究程序語言的老師的可愛，他們的執(zhí)著、他們的探索，使得程序教學不再那么枯燥，煥發(fā)出勃勃生機。因此，雜志特別策劃了這一專欄，將陸續(xù)刊發(fā)一些程序教學領域有代表性的教學實踐。也期待更多老師投身到程序教學中去，通過自身的踐行，推動程序教學的復興。

本期，鄧老師將就“類Scratch軟件群”這一概念進行詳細闡述，如需更進一步交流，請@鄧老師的郵箱：123412387@qq.com。在此，特別感謝吳俊杰老師的熱情支持。

Scratch 2.0測試版就要來臨，我們懷著激動的心情在等待。一方面Scratch 2.0使用Flash技術重寫代碼，圖形也矢量化了，讓作品更加流暢和便于網(wǎng)絡分享。在功能方面更是有了很大提升，如視頻互動、在線數(shù)據(jù)庫、在線編輯存儲，自定義函數(shù)功能、支持更多的硬件等。而另一方面，工作組更注重知識產(chǎn)權，加強社區(qū)經(jīng)營，與LEGO商業(yè)合作，不再支持開源硬件等。讓很多想?yún)⑴cScratch教學的老師左右為難，舉棋不定。擔心如果我們積極推廣教學后，2.0商業(yè)化了怎么辦？

其實Scratch從誕生開始就不孤獨，它是由開源軟件Squeak 2.8開發(fā)而來，而這一項目已經(jīng)有35年的歷史了。它的界面是卡通的，使用圖形化編程，適合兒童和初學者學習電腦編程?！癘LPC（One Laptop per Child，每個孩子都有一臺電腦）”項目，在向全世界貧困兒童捐贈的100美元筆記本電腦中就安裝了這個軟件的一個集成版本EToys。開發(fā)它們的主要程序語言Smalltalk更是來自上世紀70年代的古董級的編程語言，至今都還有著頑強的生命力。在2012年11月，Scratch在編程語言排行榜上名列37位。而它們的編寫靈感都來自麻省理工學院人工智能研究部的海龜編程——LOGO。

基于開源軟件編寫的Scratch，遵循開源軟件的協(xié)議，采用了最為寬松的MIT協(xié)議（麻省理工學院開源協(xié)議）——開發(fā)組織除了保留對“Scratch”名稱和“小貓”LOGO的權利外，公布源碼，允許任意修改、發(fā)布、傳播。最新的官方版本是1.4版。而根據(jù)開源項目的開發(fā)模式和軟件發(fā)布過程，一般來說，開發(fā)的進程不會很快，從α版到β版再到正式版，所以我們的等待可能會很久。但是，好在目前已經(jīng)有不同的改進擴展版本在網(wǎng)上流通供我們選擇。下面我們來一一認識它們吧！

● 加州大學伯克利分校的版本：BYOB

軟件群中的典型軟件是采用Scratch源碼修改而來的，最典型的是BYOB。BYOB的原意是：建立自己的程序塊（Build Your Own Blocks），是由德國律師Jens M nig和加州大學伯克利分校講師Brian Harvey這樣兩位Smalltlak編程高手為Scratch編寫的擴展版，增加了高級函數(shù)和自定義函數(shù)功能，讓Scratch成為真正的面向對象編程工具。其中，Jens還設計了Scratch的封裝程序ChirpCompiler （Scratch2Exe），能將作品封裝為可執(zhí)行文件。這一功能使得Scratch可以編寫獨立運行的程序項目，也為一門編程語言的完整性做出了貢獻。BYOB擴展的內(nèi)容主要有三個。

1.分享菜單改為編譯項目和局域網(wǎng)共享功能

在編譯項目時，文件名一定不要使用中文，不然容易出錯。編譯好的文件在我的文檔中，圖標如下，如果想使用自己的圖標，請去下載單獨的封裝程序ChirpCompiler。

BYOB的聯(lián)網(wǎng)功能相當強大，首先在一臺電腦上運行BYOB，編寫好代碼，選擇設置為主機，如果彈出本機的IP地址窗口，表示設置成功。然后，從另一臺電腦上也啟動BYOB，選擇聯(lián)接到主機，會彈出IP地址的輸入框，輸入主機的IP即可，這時選擇主機菜單上的“分享這個角色”，聯(lián)接到主機上的BYOB程序里，將會增加這個角色及腳本，包括變量和鏈表。這一功能有助于教師講解多角色多任務的復雜程序，教師可以分時間分步驟地邊講解，邊發(fā)送原程序給學生，易于學生閱讀與理解。同時也為多人共同編寫程序提供了重要的技術保障（如圖1）。

2.控制塊的變化

BYOB在控制塊中增加了調用塊和調試塊，偵測塊中增加了事物塊和屬性塊，數(shù)字和邏輯運算塊中增加了字符轉換及克隆程序塊，有些功能尚在測試階段，老師們可以自己實踐。如果想體驗BYOB更豐富的程序塊，請打開BYOB例子下的TOOLS文件夾下的tools文件，在各程序塊下都會出現(xiàn)隱藏的擴展塊（如圖2）。

3.變量塊中增加新建程序塊

自定義函數(shù)這一功能的實現(xiàn)讓BYOB成為一個真正的面向對象的編程語言，不僅是小學生和初學者的工具，更可成為中學及大學教學程序的重要入門工具。目前美國多所高校與高中正在進行教學嘗試。新建程序塊的方法很簡單：筆者將以自定義多邊形DBX繪圖工具塊為例進行講解（經(jīng)測試定義帶參數(shù)的函數(shù)不能使用漢字）。

（1）選擇一個分類對應的分類塊，新建好的程序就放在對應分類里，如選擇畫筆，新建的塊就存放在畫筆塊的最下方。選擇新建程序塊的三種屬性，輸入塊的名稱以及適合范圍，然后確定（如下頁圖3）。

（2）創(chuàng)建程序參數(shù)：①在程序塊編輯器中，選擇DBX后面的“+”添加參數(shù)。②在彈出的創(chuàng)建輸入名中輸入多邊形邊數(shù)（bianshu），再選擇輸入名后方的箭頭，選擇輸入名的類型為數(shù)字，輸入框為單個數(shù)值輸入，因為邊數(shù)最少的多邊形是三角形，所以設置默認值為3。③用同樣的方法添加多邊形的邊長（bianchang），設置為數(shù)字型，默認值設置為100。而多邊形的角度值，利用多邊形外角和為360度的公式進行計算（如圖4）。

（3）創(chuàng)建程序塊。先從畫筆塊中拖入“落筆”，再從控制塊中拖入“重復執(zhí)行10次”，從動作塊中拖入“移動10步”、“旋轉15度”。再將bianshu拖到重復執(zhí)行次數(shù)中，bianchang拖到移動步數(shù)中，在旋轉度數(shù)中拖入數(shù)字和邏輯運算中的除法塊，輸入360/bianshu（如圖5）。至此，整合多邊形畫圖程序塊編寫完成。

到畫筆程序塊的下方，將出現(xiàn)DBX程序塊，拖到腳本測試一下吧！修改多邊形的邊數(shù)從3～8，畫出了不同的圖形喔。當然，還可在程序腳本之中直接再使用這個塊，同時也可以在參數(shù)中放置變量，通過變量的調節(jié)，繪出各具特點的圖形來（如圖6）。

與BYOB類似，從動作、控制、外觀、偵測、聲音、數(shù)字與邏輯運算、畫筆、變量、文件、顏色、系統(tǒng)、文字、網(wǎng)絡、報告等15類，增加擴展程序塊的項目，讓使用者更方便地實現(xiàn)自己的想法，同時也體現(xiàn)了Scratch的核心思想──想法、程序、分享。其中與開源硬件相結合的有Scratch for Arduino（S4A）；程序模塊種類豐富的要數(shù)Bingo，還有Panther、Insanity、Gopher等。它們與Scratch相比，增加的功能均列在了下頁表中。使用者可以根據(jù)自己的需要，選擇對應功能的版本，甚至還可以學習Smalltalk語言，編寫屬于自己的版本。

筆者通過比較開源軟件項目Scratch的各個改進版本，希望大家能夠看到開源項目的旺盛生命力。眾人拾柴火焰高，只有大家共同努力才能把項目做好。事實上，上面的這種比較的過程，也是我們從事程序教學的重要教學內(nèi)容，程序設計軟件的不同版本的選擇，是一個重要的能力，平臺的選擇往往決定著一個軟件項目的成敗，因此期待著更多的老師從平臺選用的角度設計信息技術的教學內(nèi)容。

● 基于網(wǎng)頁版的類Scratch軟件群

使編程更方便、分享更及時，是所有項目最終的目標，類Scratch軟件群有網(wǎng)絡化的趨勢。Scratch2.0在線版用Flash重新編寫了所有代碼，成為這一軟件群的新領袖，令人期待。BYOB項目組也開始了SNAP！ 4.0項目，通過網(wǎng)頁能實現(xiàn)BYOB的大部分功能。水熊蟲（Waterbear）項目組也開發(fā)了支持所有瀏覽器的編程語言。這三個項目，日前都處在測試階段階段，有興趣的讀者可以時常關注項目的發(fā)展。

1.Scratch2.0

在大家焦急等待之時，筆者通過強大的谷歌搜索找到了“三無嘗鮮版”（無數(shù)據(jù)庫、無云存儲、無社區(qū)）Scratch 2.0，10月31日非正式地通過論壇www.iscratch.org推廣發(fā)布，同時也得到網(wǎng)友“揚州冷火”的支持，為此編寫了離線體驗版。讓很多的愛好者獲得了最新版的體驗。

2.SNAP！ 4.0

BYOB項目組開發(fā)了在線版SNAP！ 4.0，它生成的工程文件為XML格式。SNAP提供全部網(wǎng)頁源碼，用戶可以自行解壓到自己的網(wǎng)站上運行。并通過修改JS語言文件，將程序本地化。由于是網(wǎng)頁版，所以刪除了原BYOB程序中所有硬件部分的程序塊，以及聲音塊中的MIDI發(fā)聲模塊。另外，在自定義程序塊方面，SNAP也是相當出色。而且它支持各類瀏覽器，并且在手機及平板電腦上運行得也相當流暢，可以說是Scratch2.0有力的競爭對手（如圖7）。

3.水熊蟲（Waterbear）項目

該項目在Scratch程序塊的影響下，創(chuàng)建了在網(wǎng)頁拖動編程并運行的編程語言，讓編程更加方便、有趣，也是兒童、藝術家和任何想體驗編程的人的學習工具。水熊蟲的目標是超越Scratch，創(chuàng)建一種新的編程語言，創(chuàng)建一個可視的互動程序工具。它能在各種瀏覽器上運行，包括iPad上的Safari瀏覽器。項目組人員希望能夠創(chuàng)建出如水熊蟲一樣健壯的代碼，水熊蟲項目最大的特點是可以拖動程序塊來編寫程序，同時可以查看程序塊生成的原始代碼，讓使用者在使用程序塊編程時知其然，更要知其所以然。

綜上所述，類Scratch軟件群給予我們的選擇空間還是很大的，只要我們理解其核心理念。不論采用哪種軟件，最終的目的都是一致的。而根據(jù)國外非程序員體驗編程藝術的有一個參考的學習過程為：Scrath→Etoys→Squeak→任意Smalltalk語言，由此來說，Scratch只是一個開始。所以，即使是使用現(xiàn)在穩(wěn)定的1.4版，只要能讓學生和非程序員體驗到編程的樂趣，就已經(jīng)實現(xiàn)了信息技術的課堂之美了。通過兩年多的教學嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)教會學生使用軟件是一件很簡單的事，而想法及解決想法的程序，才是接下來需要研究的方向，這個問題的解決將極大地影響信息技術學科的發(fā)展。

最后，希望在大家等待最新版時，能關注專為Scratch學習討論建立的網(wǎng)站www.iscratch.org。讓我們通過這一平臺，一起學習，共同進步。目前在圖形化編程這個領域，中國的力量還很弱，我們的需求還不能夠影響各個原始團隊的開發(fā)走向，不過我們有很大的用戶潛力，只要我們團結起來，深入地進行研究，相信會有更多地來自國內(nèi)外的開發(fā)者向一線老師取經(jīng)，讓我們共同努力把“類Scratch軟件群”研究好、選用好。