梁曉燕 李健欣 郭婷婷 梁可欣

摘要：編程教育作為培養(yǎng)信息時(shí)代社會個(gè)體基本素養(yǎng)的重要途徑，在全球范圍內(nèi)得到了高度重視與廣泛普及。而Scratch作為一款面向青少年的圖形化編程工具，簡單易學(xué)，能夠很好地綜合應(yīng)用各學(xué)科知識進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)。因此基于小學(xué)編程教材現(xiàn)狀，理論基礎(chǔ)與開發(fā)原則等方面的分析，進(jìn)行了以STEAM教育理念為指導(dǎo)，小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程教材設(shè)計(jì)的研究。以解決當(dāng)前我國小學(xué)課程大都采用分學(xué)科教學(xué)，缺少將各學(xué)科知識整合的綜合性課程等問題。

關(guān)鍵詞： STEAM教育；scratch；課程系統(tǒng)；教育理念；教材開發(fā)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）04-0120-03

Abstract： Programming Education as an Important Way to Cultivate the Basic Literacy of the Information Age Society， it has been highly valued and widely used worldwide. As a graphical programming tool for teenagers， Scratch is simple and easy to learn， and we can use it for project teaching by applying the knowledge of various disciplines. Therefore， based on the analysis of the status， theoretical basis， development principle and other aspects about programming textbooks for primary school， we studied the design of creative programming textbook about Scratch for primary school with the guidance of STEAM educational concept. In order to solve the problem that most primary schools employ subject-teaching in class and the lack of comprehensive courses which combine each discipline knowledge.

Key works： STEAM education； scratch； curriculum system； educational philosophy； development of teaching materials

STEAM教育主張將學(xué)科知識結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。在2017年7月國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出要在小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，在人工智能中，最核心一環(huán)無疑是編程，而當(dāng)下最受小學(xué)歡迎的編程工具是Scratch。然而Scratch軟件在國內(nèi)的推廣過程中仍存在一些問題，如：教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式固化導(dǎo)致課程推廣困難、Scratch的教學(xué)目標(biāo)和方法難掌握、缺乏資金和專業(yè)老師等。

面對這種情況，本研究側(cè)重教材設(shè)計(jì)，結(jié)合小學(xué)現(xiàn)有的課程，以STEAM教育理念為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)課程內(nèi)容并進(jìn)行教材編著。

1 我國小學(xué)編程教材現(xiàn)狀

1.1 小學(xué)編程教材現(xiàn)狀

在創(chuàng)意編程領(lǐng)域中，Scratch軟件可以說是使用最廣泛的，但各個(gè)地區(qū)的使用情況和水平各具差異：北京、廣州等城市形成了較為完善的Scratch教學(xué)體系；在香港、臺灣，Scratch軟件已全面面向小學(xué)生；上海、湖北等地對Scratch軟件的使用則處于落后地位[1]。

教材是開展課程教學(xué)的核心資源，現(xiàn)階段由我國學(xué)者編著的創(chuàng)意編程教材不斷增多，如北京景山學(xué)校教師吳俊杰研發(fā)的《Scratch測控傳感器的研發(fā)與創(chuàng)意運(yùn)用》教材；溫州中學(xué)謝作如老師教授的《S4A和互動媒體技術(shù)》課程[2]，隨著STEAM理念的深入，Scratch軟件的教材層出不窮。

1.2 當(dāng)前國內(nèi)小學(xué)編程教材的問題

1） 缺乏教學(xué)設(shè)計(jì)理念

當(dāng)今市面上部分教材由廠家開發(fā)，這類教材多以盈利為目的，教材內(nèi)容相對粗糙，教學(xué)目的不明確，忽視了對學(xué)習(xí)者的分析，這類教材并不能達(dá)到良好的教學(xué)目的。

2） 未能很好地融入STEAM教育理念

STEAM教育時(shí)代已然興起，其理念注重對學(xué)生跨學(xué)科能力的培養(yǎng)，而Scratch軟件則可較好地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動手能力，若將兩者結(jié)合必能更好地促進(jìn)創(chuàng)意編程的發(fā)展。但現(xiàn)在的Scratch教材對這點(diǎn)尚不重視，少有達(dá)到STEAM教育下對系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和綜合性的要求。

因此，縱觀國內(nèi)Scratch教學(xué)上的教材資源開發(fā)情況，雖已經(jīng)取得初步發(fā)展，但就其發(fā)展中的問題來看，為了更好地貫徹STEAM教育理念，仍迫切需要更進(jìn)一步地開發(fā)出更完善的Scratch創(chuàng)意編程教材。

2 小學(xué)編程教材設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)與開發(fā)原則

2.1 理論基礎(chǔ)

1） STEAM教育理念

STEAM教育注重對學(xué)生跨學(xué)科能力的培養(yǎng)。在教材設(shè)計(jì)中，注重各單元與不同學(xué)科知識結(jié)合（如語文、美術(shù)、數(shù)學(xué)等），每課重點(diǎn)突出地講授不同的腳本積木，讓學(xué)生理解腳本中的邏輯，將編程的思維教給學(xué)生。

2） 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論吸收了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，認(rèn)同學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者積極、主動地建構(gòu)知識的過程的觀點(diǎn)。在教材設(shè)計(jì)中注重創(chuàng)建基于真實(shí)問題的情景，教師進(jìn)行引導(dǎo)，學(xué)生分小組合作解決問題。

3） 游戲化學(xué)習(xí)

游戲化學(xué)習(xí)在近年來受到教育技術(shù)界的專家的普遍關(guān)注。游戲化學(xué)習(xí)采用游戲的機(jī)制，美學(xué)和游戲思維吸引學(xué)生，促進(jìn)學(xué)習(xí) [3]。教師在課堂上設(shè)置與學(xué)習(xí)相關(guān)的小游戲，使得學(xué)生在無意識中完成預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)，達(dá)到體驗(yàn)者有效建構(gòu)知識的目的。在教材設(shè)計(jì)中，大多的程序都是以游戲?yàn)轭}材進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而激發(fā)動手制作的熱情。

2.2 教材開發(fā)原則

1） 要根據(jù)學(xué)生的心理特征進(jìn)行教材板式設(shè)計(jì)

該年齡段的學(xué)生喜愛色彩鮮艷的圖片，對語言冗長的書籍不太感興趣，因此在教材設(shè)計(jì)時(shí)要圖文并茂。在教材設(shè)計(jì)中，對“情景導(dǎo)入”、“項(xiàng)目任務(wù)”、“任務(wù)分析”等六個(gè)一級標(biāo)題設(shè)置不一樣的效果；而在文字部分，則盡量采用人物對話的方式減少大段文字的闡述，增加趣味性。

2） 要將抽象的概念具體化幫助學(xué)生理解

根據(jù)皮亞杰的心理發(fā)展理論，14歲以前的學(xué)生仍處于具體運(yùn)算階段，所以在教材開發(fā)過程中，注重將抽象的概念具體化，通過類比的方式向?qū)W生解釋抽象概念，幫助學(xué)生理解。

3） 要充分考慮到學(xué)生的差異性

學(xué)生在信息技術(shù)能力方面存在著差異。在這些差異的影響下，上課過程中常出現(xiàn)有基礎(chǔ)的學(xué)生早早地完成了任務(wù)，而基礎(chǔ)較差的學(xué)生卻跟不上學(xué)習(xí)的節(jié)奏的情況。因此，教材在設(shè)計(jì)過程中設(shè)置了一定的難度梯度，讓不同能力層次的學(xué)生得到相應(yīng)的訓(xùn)練。

3 面向STEAM教育的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程教材整體設(shè)計(jì)

3.1 教材整體內(nèi)容設(shè)計(jì)

教材整體框架分為五個(gè)單元，每個(gè)單元分為兩小節(jié)。在教材中，每個(gè)單元重點(diǎn)教授不同的模塊，讓學(xué)生在短暫的一節(jié)課中迅速地掌握當(dāng)堂課要求掌握的重點(diǎn)知識。例如，在第一單元中，教授動作模塊，使學(xué)生讓角色按照自己的設(shè)想動起來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在第二單元中，教授聲音和外觀模塊，給學(xué)生帶來聽覺和視覺上的刺激，讓學(xué)生感受到音樂和編程帶來的快樂。通過五個(gè)單元，教材將軟件中的動作模塊、外觀模塊、聲音模塊、畫筆模塊、數(shù)據(jù)和指令模塊以及和數(shù)據(jù)和邏輯模塊這五大基本模塊設(shè)立為單獨(dú)的單元進(jìn)行講授，而事件模塊、控制模塊、偵測模塊則貫穿其中，最后通過第六單元，將前五單元的知識結(jié)合起來制作出游戲，使知識得到鞏固。

3.2 編程課程中STEAM跨學(xué)科知識整合

教材結(jié)合學(xué)科知識、融入生活內(nèi)容促進(jìn)學(xué)生理解，例如第一單元結(jié)合語文《小蝌蚪找媽媽》一課，第二單元結(jié)合音樂《讓我們蕩起雙槳》，第三單元結(jié)合美術(shù)以及數(shù)學(xué)多邊形內(nèi)角和等，第六單元制作游戲，將前五單元知識綜合，讓學(xué)生在制作游戲的過程中獲得知識、樂趣[4]，如表 1 教材與學(xué)習(xí)生活結(jié)合，促進(jìn)跨學(xué)科知識的整合。

4 面向STEAM教育的小學(xué)Scratch創(chuàng)意編程教材樣章

本教材的每一課都設(shè)置六個(gè)環(huán)節(jié)：情景導(dǎo)入、項(xiàng)目任務(wù)、人物分析、程序設(shè)計(jì)、知識總結(jié)、任務(wù)拓展，六個(gè)環(huán)節(jié)在內(nèi)容上層層遞進(jìn)。

1） 情景導(dǎo)入

“情景導(dǎo)入”這一環(huán)節(jié)從一個(gè)小故事引入，這個(gè)小故事讓學(xué)生幫助角色解決問題或是完成某個(gè)特定的情景，并向?qū)W生展示程序?qū)崿F(xiàn)后的效果圖，讓學(xué)生在開始學(xué)習(xí)前在腦海中出現(xiàn)一個(gè)畫面，吸引學(xué)生的興趣，讓學(xué)生有動手操作的欲望。

2） 項(xiàng)目任務(wù)

該環(huán)節(jié)承接上一環(huán)節(jié)的情景，簡明扼要地告訴學(xué)生他們需要完成什么任務(wù)，讓學(xué)生在腦海中對程序需要實(shí)現(xiàn)何種功能有個(gè)初步了解。

3） 任務(wù)分析

在這一環(huán)節(jié)中，開始引導(dǎo)學(xué)生為編寫程序做準(zhǔn)備——導(dǎo)入背景與角色，并對角色進(jìn)行分析。在對角色進(jìn)行分析時(shí)，分步驟地告訴學(xué)生每個(gè)角色需要完成什么樣的任務(wù)并為學(xué)生提供此角色的流程圖，在此教師可引導(dǎo)學(xué)生自主思考，讓學(xué)生思考可能需要哪些腳本，腳本的邏輯順序如何，這樣能讓他們的思考在編寫程序中得到檢驗(yàn)，以此培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力和探究精神。

4） 程序設(shè)計(jì)

在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生開始編寫程序。此環(huán)節(jié)分為三個(gè)小部分，第一部分是認(rèn)識積木腳本，第二部分是搭建積木編程，第三部分是作品展示。第一個(gè)小部分又分為兩個(gè)內(nèi)容，一是認(rèn)識這堂課需要新學(xué)習(xí)的腳本，二是鞏固已學(xué)的、在這節(jié)課中仍需用到的重要腳本。在第二部分中，將搭建積木的過程細(xì)分到每個(gè)步驟，并對步驟進(jìn)行必要的解釋。在解釋過程中如遇到抽象概念則運(yùn)用類比的方式，將抽象的概念具體化，讓學(xué)生用最簡單的方式來理解抽象概念。第三部分則以圖片和人物對話的形式來展示作品。

5） 知識總結(jié)

在這一環(huán)節(jié)中，教師可以運(yùn)用繪制思維導(dǎo)圖的方式對這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，以此幫助學(xué)生搭建知識體系。

6） 任務(wù)拓展

在每課完成程序編寫后，還有一個(gè)“任務(wù)拓展”環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)要求學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)程序的編寫。讓學(xué)生自檢是否掌握了這堂課的知識，并發(fā)揮主觀性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

5 小結(jié)

本研究以 STEAM理念為指導(dǎo)，運(yùn)用做中學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、游戲化學(xué)習(xí)的理論，分析學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)教材，突破傳統(tǒng)的教學(xué)方式，以思維可視化的方式幫助學(xué)生在腦海中構(gòu)建知識體系，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、解決問題[5]。同時(shí)在研究過程中也不可避免地遇到了一些挑戰(zhàn)，但經(jīng)過努力，困難亦最終被一一擊破。

參考文獻(xiàn)：

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[3]胡衛(wèi)平，首新，陳勇剛.中小學(xué)STEAM教育體系的建構(gòu)與實(shí)踐[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2017，35（04）：31-39+134.

[4]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學(xué)STEAM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題與路徑選擇[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（08）：22-27.

[5]李剛剛.可視化學(xué)習(xí)策略在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].陜西教育（高教版），2011（6）：111-112.

【通聯(lián)編輯：王力】