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Scratch創(chuàng)意編程與兒童音樂教學(xué)的融合設(shè)計(jì)

2022-06-11 08:04盧壯綿李翠白
電腦知識(shí)與技術(shù) 2022年13期
關(guān)鍵詞:STEAM教育

盧壯綿 李翠白

摘要:編程教育作為理解人工智能背后原理的基礎(chǔ),在國內(nèi)掀起了一股教育熱潮,注重培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的編程教育與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的STEAM教育兩者融合是一次教育教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐。Scratch因其功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛且適合學(xué)科知識(shí)整合教學(xué)的特點(diǎn),被廣泛用于跨學(xué)科的教學(xué),研究通過梳理STEAM的核心理念與Scratch編程教育理念以及特點(diǎn),進(jìn)行Scratch編程與兒童音樂教學(xué)的融合設(shè)計(jì),并以“演奏小星星”音樂編程課為例,從教學(xué)目標(biāo)、課例內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞:STEAM教育;Scratch;創(chuàng)意編程;兒童音樂教學(xué);課例開發(fā)

中圖分類號(hào):G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-3044(2022)13-0159-03

1 引言

2014年,美國時(shí)任總統(tǒng)的奧巴馬提出了“編程一小時(shí)”的活動(dòng)建設(shè),提倡每一個(gè)兒童都應(yīng)該學(xué)習(xí)編程,至此青少年編程教育受到了世界各國的關(guān)注。2016年芬蘭首次將編程納入小學(xué)教學(xué)大綱,從小學(xué)一年級開始學(xué)習(xí)編程;英國教育部門把編程列入每所學(xué)校的必修課程;俄羅斯把編程教育納入小學(xué)、初中、高中教育階段的必修課。越來越多的國家開始重視和關(guān)注編程教育。在國內(nèi),2014年浙江省高考改革將編程加入高考,突出了編程的重要位置。2017年,國務(wù)院發(fā)布了新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃,規(guī)劃明確提出:“在中小學(xué)開設(shè)人工智能相關(guān)課程,逐步推進(jìn)編程教育”。學(xué)習(xí)編程并不是讓學(xué)生敲代碼,而是通過編程課程達(dá)到思維訓(xùn)練的目的,通過編程思維提升邏輯推理思維,從而幫助培養(yǎng)學(xué)生的專注力和計(jì)算思維,進(jìn)而解決實(shí)際問題的能力。

編程教育作為理解人工智能原理的基礎(chǔ),成了各個(gè)國家教育改革關(guān)注與重視的研究熱點(diǎn),家庭、學(xué)校開始重視學(xué)生編程能力的培養(yǎng),編程教育也成了校外培訓(xùn)的新風(fēng)口。指向培養(yǎng)創(chuàng)新性綜合人才的STEAM教育成為近年來的教育熱潮,在STEAM教育理念的指導(dǎo)下,融合跨學(xué)科知識(shí)的編程教育將帶來新的探索與嘗試,不僅可以幫助學(xué)生突破學(xué)科的界限,運(yùn)用多學(xué)科的視角解決問題,還可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣,在鍛煉和實(shí)踐中養(yǎng)成創(chuàng)新精神。

2 STEAM教育與Scratch創(chuàng)意編程概述

2.1 STEAM教育

STEAM教育是指向跨學(xué)科學(xué)習(xí)的,基于項(xiàng)目和問題的教育模式,其目的在于培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的人才。通過整理和歸納可以將STEAM的核心理念分為以下三個(gè)特點(diǎn):

2.1.1 跨學(xué)科整合

STEAM教育的本質(zhì)是“跨學(xué)科”,融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等不同學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)來解決實(shí)際的問題,從多個(gè)維度和角度看待問題,其中最重要的就是借助工程實(shí)踐推動(dòng)跨學(xué)科教學(xué)融合[1]。STEAM不是五門課程的簡單疊加,而是學(xué)科之間的有機(jī)整合。

2.1.2 基于項(xiàng)目與問題

在教學(xué)實(shí)施的過程中,基于項(xiàng)目與問題的學(xué)習(xí)有利于開展實(shí)施跨學(xué)科知識(shí)的整合,而且學(xué)習(xí)環(huán)境不再局限于課堂,可以是博物館、科技館和社區(qū),在真實(shí)的生活情境中,探索學(xué)習(xí)知識(shí)的樂趣,提升解決實(shí)際問題的能力。李小濤認(rèn)為STEAM 教育是以具體的項(xiàng)目或者問題為教學(xué)的中心,以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)有效的跨學(xué)科整合[2]。

2.1.3 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

STEAM與創(chuàng)客教育的培養(yǎng)理念有異曲同工之妙,都指向了創(chuàng)新人才的培養(yǎng),提倡讓學(xué)生在具體的學(xué)習(xí)情境下,進(jìn)行作品的創(chuàng)造或是思維的訓(xùn)練,其意義在于使學(xué)生在解決問題的過程中積極探索,激發(fā)想象力和創(chuàng)造力,STEM教育的中級目標(biāo)是獲得解決問題能力、獨(dú)立探究能力、合作學(xué)習(xí)能力等綜合能力,高級目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維等高級思維[3]。

2.2 Scratch創(chuàng)意編程

2.2.1 Scratch創(chuàng)意編程教育理念

創(chuàng)意編程是指在創(chuàng)造性的活動(dòng)中學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì),由教師引導(dǎo)、學(xué)生為主體,學(xué)生在解決問題的過程中,積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)編程。傳統(tǒng)的編程教學(xué)主要講授編程代碼,并且開設(shè)課程的主體主要是大學(xué)學(xué)校、職業(yè)院校,教學(xué)的目標(biāo)是教會(huì)學(xué)生掌握抽象的程序設(shè)計(jì)語言,在解決特定問題程序的過程,學(xué)會(huì)程序設(shè)計(jì)的分析、設(shè)計(jì)、編碼、排錯(cuò)等,其最終的目的是指向就業(yè)。而創(chuàng)意編程體現(xiàn)了可視化、形象化的程序設(shè)計(jì),將程序簡化并通過游戲、故事等來吸引學(xué)生的注意力,以游戲闖關(guān)式由簡到難,包含了模塊化思維。

隨著可視化編程工具的興起,將編程從復(fù)雜的程序代碼中轉(zhuǎn)化為可視化的積木塊,不僅符合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),也滿足了編程教學(xué)的需求,能夠更好地實(shí)施創(chuàng)意編程教學(xué)。由Scratch其核心理念是“想象—編程—分享”,注重學(xué)生的創(chuàng)作與分享[4]。通過創(chuàng)作游戲、故事、動(dòng)畫等作品呈現(xiàn)的形式,在探究的環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)和表達(dá)自己的想法,能夠激發(fā)學(xué)生的想象力,促進(jìn)創(chuàng)造力和邏輯思維能力的形成。

2.2.2 Scratch創(chuàng)意編程特點(diǎn)

1)操作簡單方便。Scratch不需要手動(dòng)編寫基于文本的代碼,而是通過鼠標(biāo)拖拽積木塊到相應(yīng)的編輯欄就可以創(chuàng)建代碼,組建程序,完成一段動(dòng)畫、一個(gè)小游戲的制作,而且可以實(shí)時(shí)運(yùn)行查看程序的效果,讓學(xué)生在編程中體會(huì)成就感。

2)功能強(qiáng)大,應(yīng)用廣泛。Scratch中的腳本區(qū)域按照不同功能將程序分為多個(gè)不同的模塊,包括了動(dòng)作、外觀、聲音、畫筆、數(shù)據(jù)、事件、控制、偵測、運(yùn)算、更多積木模塊。其中造型模塊可以對角色進(jìn)行外觀設(shè)計(jì);聲音模塊可以根據(jù)創(chuàng)意自由添加背景音樂、給角色配音,使作品更加形象生動(dòng),功能模塊涉及音樂、美術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科,為跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供了條件的同時(shí)也滿足了學(xué)生的創(chuàng)作需求。

3 STEAM課程與Scratch創(chuàng)意編程課研究現(xiàn)狀

3.1 STEAM課程研究現(xiàn)狀

國內(nèi)關(guān)于STEAM課程的理論研究與實(shí)踐研究發(fā)展迅速,已經(jīng)有了一定的實(shí)踐成果,比如,馮麗露和趙慧勤等人通過分析博物館開展STEAM課程的優(yōu)勢,從選擇適合的學(xué)習(xí)主體、分析課程前端、構(gòu)建教學(xué)活動(dòng)、多元化設(shè)計(jì)教學(xué)評價(jià)四方面設(shè)計(jì)與實(shí)施了大同博物館“青銅弩機(jī)”STEAM課程[5]。袁磊通過分析知識(shí)、項(xiàng)目、能力提升三者的關(guān)系,在學(xué)科項(xiàng)目化重構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)施了小學(xué)STEAM課程,并以主題為《堅(jiān)固的家》項(xiàng)目案例進(jìn)行小學(xué)STEAM課程開發(fā)實(shí)踐[6]。北京師范大學(xué)臺(tái)州附屬高級中學(xué)的梁靈輝老師在梳理地方特色、傳統(tǒng)文化、科技創(chuàng)新、項(xiàng)目平移四個(gè)課程內(nèi)容來源的基礎(chǔ)上進(jìn)行STEAM課程全學(xué)科整合的研究,并構(gòu)建了四類課程開發(fā)模型[7]。李彤彤認(rèn)為創(chuàng)客式的教學(xué)模式將有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)[8]。

3.2 Scratch創(chuàng)意編程課程現(xiàn)狀

Scratch編程課程正在國內(nèi)如火如荼地開展中,研究者對Scratch課程的研究主要集中在Scratch課程的教學(xué)模式、課程教學(xué)設(shè)計(jì)以及對學(xué)生計(jì)算思維能力的影響。在課程教學(xué)模式方面,沈春燕提出Scratch課程的學(xué)習(xí)是學(xué)生參與式的學(xué)習(xí),教學(xué)實(shí)踐過程中應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主體性[9]。江燕等人構(gòu)建了基于情境創(chuàng)設(shè)、獨(dú)立探索、建模體驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、分享評價(jià)五大教學(xué)環(huán)節(jié)的Scratch游戲化教學(xué)模式[10]。在課程教學(xué)設(shè)計(jì)方面,黃瓊梅以《裝飾畫藝術(shù)創(chuàng)作》游戲?yàn)槔M(jìn)行了Scratch教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì),并融入結(jié)對編程模式[11]。李清月以《追逐》游戲制作為例探討Scratch教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)[12]。在Scratch對學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的方面,熊秋娥認(rèn)為圖形化的編程工具能夠促進(jìn)低齡學(xué)生的計(jì)算思維能力 [13]。馬強(qiáng)以Scratch課程“闖關(guān)大冒險(xiǎn)”為例,設(shè)計(jì)了指向計(jì)算思維培養(yǎng)的Scratch課程教學(xué)設(shè)計(jì)[14]。

4 Scratch創(chuàng)意編程教學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)原則

本研究是以STEAM理念為指導(dǎo),Scratch軟件作為輔助進(jìn)行小學(xué)創(chuàng)意編程課例教學(xué)設(shè)計(jì),以此來促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識(shí)融合、創(chuàng)新實(shí)踐的能力,因此,應(yīng)符合以下開發(fā)設(shè)計(jì)原則。

4.1 趣味性

趣味性是Scratch創(chuàng)意編程教學(xué)設(shè)計(jì)的首要原則,圖文并茂、可視化的教學(xué)更符合小學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)特點(diǎn),因此Scratch課程應(yīng)該有趣、形象,能吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)作作品趣味性也是Scratch課程教學(xué)的優(yōu)勢之一,能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動(dòng)探索學(xué)習(xí)的興趣,進(jìn)一步促進(jìn)各種能力的培養(yǎng)。一個(gè)優(yōu)秀的Scratch作品應(yīng)該是有趣的,在聲音、畫面、故事劇情、技術(shù)上處理得當(dāng),能吸引人的眼球。

4.2 學(xué)科整合性

Scratch的功能模塊涉及音樂、美術(shù)、數(shù)學(xué)、歷史等多學(xué)科,在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮多學(xué)科知識(shí)融合的設(shè)計(jì),力求在基于項(xiàng)目和問題的教學(xué)上,融合多學(xué)科的知識(shí)。例如利用聲音模塊功能,在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可以和音樂學(xué)科知識(shí)融合,講授樂理知識(shí)、樂器的使用、聽音識(shí)曲等,在編程的過程中激發(fā)學(xué)生的音樂細(xì)胞,提高音樂表達(dá)和表現(xiàn)能力,促進(jìn)音樂欣賞和審美能力。

4.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

STEAM教育是基于項(xiàng)目和問題的教學(xué),為了幫助學(xué)生進(jìn)行更好地自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí),應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)符合學(xué)習(xí)主題的、仿生活情境并具有挑戰(zhàn)性的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)[15]。運(yùn)用實(shí)踐任務(wù)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,通過“小步驟、多任務(wù)”的方式將問題分解為一個(gè)個(gè)任務(wù)去解決問題,引導(dǎo)學(xué)生從易到難、從簡單到復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程,進(jìn)而提升學(xué)生的計(jì)算思維。

4.4 情境交互

基于生活情境的學(xué)習(xí),有利于啟發(fā)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。STEAM教育強(qiáng)調(diào)在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,課例教學(xué)的活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)開發(fā)設(shè)計(jì)仿生活的情境,搭建輔助教學(xué)的腳手架,讓學(xué)生在情境中參與互動(dòng)、深入學(xué)習(xí),而且仿生活的情境能激發(fā)學(xué)生自主探究的動(dòng)機(jī),在解決問題的過程中和同伴交流互動(dòng),加強(qiáng)協(xié)作學(xué)習(xí)。

5 Scratch創(chuàng)意編程課例教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)Scratch創(chuàng)意編程課例的設(shè)計(jì)開發(fā)原則,設(shè)計(jì)了“演奏小星星”課例,從教學(xué)目標(biāo)、課例內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)思路三個(gè)方面展開論述。

5.1 教學(xué)目標(biāo)

Scratch創(chuàng)意編程課的教學(xué)目標(biāo)主要體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生的編程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

1)掌握Scratch軟件操作。學(xué)習(xí)掌握聲音模塊的“演奏樂器設(shè)為()”“彈奏音符()”積木和事件模塊里的“當(dāng)按下()鍵”等積木塊,掌握設(shè)置鍵盤按鍵發(fā)出指定的聲音的方法。

2)學(xué)生通過解決實(shí)踐任務(wù),體驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容由易到難的過程,加深對學(xué)習(xí)知識(shí)的理解。

3)能夠利用Scratch程序語言將鍵盤轉(zhuǎn)化成鋼琴鍵彈奏樂曲。

4)“演奏小星星”在Scratch教學(xué)融合多學(xué)科知識(shí),主要是音樂學(xué)科的知識(shí),將編程教學(xué)與音樂教學(xué)相融合,在提高學(xué)生編程素養(yǎng)的同時(shí)促進(jìn)音樂素養(yǎng)的養(yǎng)成,能夠運(yùn)用跨學(xué)科的思維解決問題。

5.2 課例內(nèi)容

根據(jù)Scratch創(chuàng)意編程課趣味性與學(xué)科整合的開發(fā)原則,開發(fā)了“演奏小星星”Scratch作品,是一個(gè)將電腦鍵盤化身為鋼琴演奏出美妙樂曲的小游戲,點(diǎn)擊小綠旗,敲擊鍵盤的數(shù)字鍵,就能使電腦發(fā)出簡譜數(shù)字對應(yīng)的音符聲音,幫助學(xué)生能用電腦像彈鋼琴那樣演奏鋼琴樂曲。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,主要涉及了音樂、數(shù)學(xué)、美術(shù)等多學(xué)科知識(shí),在這節(jié)課中主要是將編程學(xué)習(xí)與音樂教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合,例如將編程教學(xué)與音樂的樂理知識(shí)相結(jié)合,樂譜是一種信息量很大的算法,樂器之間的切換與編程語言之間的切換非常類似,Scratch內(nèi)置的節(jié)奏和音符可以啟迪低年齡段的學(xué)習(xí)者,美妙的樂曲帶給學(xué)生愉悅的感官刺激,學(xué)習(xí)者在歡樂的氛圍中用Scratch聲音模塊中“彈奏音符”,控制音高和節(jié)拍的時(shí)長,進(jìn)行樂曲的腳本編寫,最后通過對樂譜的認(rèn)識(shí)、節(jié)拍概念的理解,幫助學(xué)生演奏出美妙的鋼琴曲。

5.3 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

首先,介紹《小星星變奏曲》的背景,闡述樂曲包含的樂理知識(shí),《小星星變奏曲》因其旋律輕快、主題浪漫而夢幻的特點(diǎn),成了全世界所有國家的孩子文化啟蒙教育的第一首兒歌,該曲的旋律后來被國內(nèi)的音樂家改編成廣泛傳唱的《小星星》。在進(jìn)行音樂編程的教學(xué)中,選取這首耳熟能詳?shù)匿撉偾皇悄軌蚣ぐl(fā)孩子們學(xué)習(xí)的興趣,二是正因?yàn)榇蠹叶际熘档土藢W(xué)習(xí)的難度,符合孩子的學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)。

其次,作品以彈奏鋼琴曲的游戲形式呈現(xiàn),鋼琴是學(xué)生比較喜歡的樂器之一,游戲也是學(xué)生喜歡的活動(dòng)形式,將樂器與游戲結(jié)合使得作品充滿趣味性,也有利于引起學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,同時(shí)也能夠啟發(fā)學(xué)生的思考,如何讓鍵盤像鋼琴鍵那樣點(diǎn)擊鍵位就能發(fā)出音符的聲音?怎么去判斷音樂節(jié)奏的快慢?這就需要學(xué)生掌握節(jié)拍的概念,學(xué)會(huì)欣賞不同的音樂節(jié)奏給人們帶來的情緒體驗(yàn)和感受。在學(xué)習(xí)了鋼琴曲的彈奏,能否將鍵盤轉(zhuǎn)化成其他樂器呢?在教學(xué)的最后環(huán)節(jié),可以將這個(gè)問題交給學(xué)生思考與討論。

接著,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,將“演奏小星星”的內(nèi)容拆解成兩個(gè)任務(wù),分別是“電腦自動(dòng)演奏小星星”和“點(diǎn)擊鍵盤任意鍵演奏《小星星》”,在第一個(gè)任務(wù)中,可以讓程序自動(dòng)演奏預(yù)先編寫的樂曲。在第二個(gè)任務(wù)里引入了事件模塊里的“當(dāng)按下()鍵”功能積木的學(xué)習(xí),體現(xiàn)了學(xué)習(xí)內(nèi)容由易到難、循序漸進(jìn)。并且設(shè)置“聽音識(shí)曲”的第三個(gè)任務(wù),在學(xué)生掌握了演奏樂曲的程序積木塊組建后,為了增加學(xué)習(xí)的難度,可以組織學(xué)生選擇自己喜歡的樂曲編寫創(chuàng)作樂曲的程序腳本,然后演奏分享給其他同學(xué),并讓其他人聽一聽判斷自己演奏的是什么樂曲。

最后,通過游戲化的學(xué)習(xí),讓學(xué)生理解掌握音樂的基礎(chǔ)知識(shí),例如認(rèn)識(shí)簡譜、了解節(jié)拍,養(yǎng)成良好的音樂素養(yǎng)。此外,創(chuàng)作作品的游戲活動(dòng)應(yīng)該是學(xué)生可以參與互動(dòng)、交流分享的,突出游戲設(shè)計(jì)的交互性,這樣學(xué)生可以在玩游戲中學(xué)習(xí)知識(shí)、在探索中構(gòu)建思維、在交流合作中學(xué)會(huì)協(xié)作學(xué)習(xí)。

6 總結(jié)

Scratch是一門新的程序設(shè)計(jì)語言,它和其他的編程語言相比更加簡單,更適合6~12歲孩子的邏輯思維。學(xué)生通過創(chuàng)作和分享自己的交互故事、游戲、音樂和藝術(shù),在這個(gè)過程中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維、邏輯思維和合作學(xué)習(xí)的能力。此外,Scratch編程是STEAM的一種綜合教育方式,融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的綜合知識(shí),側(cè)重思維訓(xùn)練而不是簡單地學(xué)習(xí)一門編程語言。編程教學(xué)與音樂教學(xué)的融合設(shè)計(jì)是一次教學(xué)的實(shí)踐與創(chuàng)新,在進(jìn)行融合設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該要符合四個(gè)原則,即創(chuàng)意編程教學(xué)設(shè)計(jì)要具有趣味性,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;教學(xué)的過程要體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)整合;采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,并在分解任務(wù)的過程讓學(xué)生感受任務(wù)分解、問題分解的計(jì)算思維;最后就是要有情境交互,學(xué)生通過和同伴一起做項(xiàng)目,鍛煉溝通協(xié)調(diào)能力,在與他人分享創(chuàng)作的交互故事、動(dòng)畫、游戲等作品時(shí)提升表達(dá)能力。

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【通聯(lián)編輯:王力】

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