从台湾推广经验省思Scratch的教育性

许惠美

Scratch在台湾推广的面向

Scratch在台湾的推广基本上是由各级学校通过正式与非正式课程使学生接触到各类Scratch的编程活动与教学。2007年Scratch正式发行，台湾中小学的推广于次年展开，各县市教育与网络中心陆续举办Scratch教师研习工作坊与研讨会活动。2009年起高雄县、台中县、宜兰县等着手办理Scratch竞赛，之后陆续有台北市与新北市等县市加入，逐渐增加了Scratch在中小学信息教育上的能见度。在非正式课程上，如教育部门资讯志工团队计划补助本科生到偏乡协助中小学信息教育以缩减城乡数位落差，除了因特网的使用、文本处理、简报制作等课题之外，Scratch动画与游戏制作亦是相当受欢迎的内容。在大学本科的部分，有些学校将Scratch应用于程序设计课程的补救教学上，用以减少本科生撰写程序的焦虑并提升学习兴趣。

参与Scratch的经历

我于2008年具体接触Scratch编程软件，参与宜兰县教网中心所举办的Scratch研习课程，在台北市资深信息技术教师赖健二老师的带领之下，开始认识接触Scratch的操作与应用。由于之前有一些编程的背景，当时觉得Scratch是一个容易上手、深具多媒体内涵的游戏与动画制作工具。之后亦在自己任教的大学中，教导非计算机专业学生使用Scratch，用以增加学生对程序设计概念的了解与编程的兴趣，经过几年的实践、推广与研究，才慢慢开始对于这个软件的教育内涵产生深刻的体认。令人庆幸的是，在个人实践的过程当中，遇到一群热衷于Scratch教学的朋友，于2011年组织了一个S4A（Scratch for Arduino）教师社群，这个社群乃是研究如何应用Scratch连结外部传感器，制作出具有教育意义的Scratch专案，目前结合的硬件包括Arduino、Scratch Sensor Board、LaunchPad、Kinect与LEGO WeDo，通过社群群体激荡与相互协力，加深个人Scratch教学应用的深度与广度。

Scratch的教育理论基础

Scratch不仅仅是一个协助初学者入门的编程工具，它还是一个刻意营造的学习环境。就理论上来说，Scratch是建造主义的体现。建造主义一词在台湾教育科技界的能见度并不高，容易与建构主义混用。建造主义的重要倡议者为美国麻省理工学院Seymour Papert教授，它承袭建构主义的学习观点，但是建造主义强调：在学习过程中，学生应该通过建造外在、可分享的人造物与知识建立个人关系，电脑可说是个思考工具，提供学生与知识对话的场域。不仅如此，建造主义亦富含社会建构主义的面向，认为人际间的互动是知识学习的重要历程，Papert教授认为巴西的桑巴舞学校是儿童理想的学习模式，在桑巴舞学校中有经验的舞者集结一群新进舞者，专家与新手一起进行目的性的学习，通过互动和模仿，建构个人对于知识的看法。

为了体现建造主义的内涵，Scratch开发专案的主导者Resnick教授对于建造主义的知识建构过程加以精炼与具体化，提出幼稚园学习取向（kindergarten approach to learning），用以说明创造力思考的流程，它是一套五步骤的循环回圈：想象—创造—游戏—分享—反思。学生首先想象他们要做的事物，依据他们的想法创建专案，操弄他们的创造物，之后将创造物与想法分享给其他人，最后反思他们的经验，而这又提供下次循环的灵感与想法。对于Scratch软件的开发者而言，Scratch不只是一个编程的工具，它提供学生一个心智活动的空间，铺陈问题解决的情境，让他们能够尽情从事设计与创造活动。

Scratch所蕴含的教育理念，正符合目前教育改革的潮流，不管是专案本位教学、问题本位教学、合作学习、创造性思考以及系统性思考等概念，都能够很容易地透过Scratch这个多媒体编程环境加以实践。相对于建造主义想要制衡的以教师为中心的教学主义，Scratch的学习环境充分吸引学生的注意力，学生通过操弄与制作的方式与知识互动，教师在学习过程中扮演一个学习促进者的角色，协助学生进行知识探索。

台湾的Scratch研究现况

从2009年起台湾以Scratch为主题在期刊论文与硕士论文的发表量上逐渐增加，大致上可以分成两大研究主题：一类是Scratch作为程序设计教学工具，另一类则是Scratch融入学科学习。就第一类主题来说，主要研究Scratch对于信息素养内涵的增进，包括对于逻辑思考、问题解决、后设认知、创造力等能力的影响，以及评估以不同教学方法进行Scratch程序教学的成效差异，应用的教学方法有同侪教学法、创造思考法与探究式教法等。第二类的研究主题则是着重Scratch融入学科学习，以专案制作的方式，为学生提供一个探索学科知识的场域，融入的学科包含自然领域、对外汉语教学、数学等。这两类研究主题大多得到正向的研究成果，显示了Scratch可以增进学生之信息素养，当融入学科教学时，能够增进学生的学习成效，并且正向地提升学生的学习动机。

教学案例分享

Scratch软件在教学应用上非常广泛，以下就Scratch融入数学直角坐标教学与互动回馈系统两个案例加以说明，借以说明台湾中小学教师应用Scratch的方式。

案例一：直角坐标是初中数学的一个重要的单元，一般教学模式多偏向教师讲解再配合学生的纸笔练习，学生常不易理解，并且对于教学内容缺乏活用，因此藉由Scratch编程软件的导入，让学生能够实际应用坐标、象限与二元一次方程式等教学内容。在本案例中，数学教师与信息技术教师协同教学，以日本大地震所引发的海啸作为问题情境（如图1），要求学生能够在海啸进行时，快速地把居民安置到安全的地点，为了能够符合情境并与教学内容连结，教师提示学生以下三个重点：①如何设计出海水移动的画面？②如何设计居民的角色，并让每位居民都随机产生在第三象限的位置？③如何设计移动每一位居民到安全的区域？

案例二：游戏教学法经常应用于小学课堂中，然而游戏需要挑战与竞争的元素，为了让学生能够参与其中，需要一套互动回馈的机制。由于Scratch简易的编程特性，再加上可以很容易呼叫鼠标、键盘的输入信息，透过键盘的改造制作抢答机，就能够建置一套好用的回馈系统，再配合上教师的教学设计，让课堂充满游戏的乐趣（如图2）。

Scratch官方所支援的外部传感器为Scratch Sensor Board与LEGO WeDo，这两项在台湾的推广并不多，主要是受限于硬件的取得渠道与价位，不过由于Scratch Sensor Board属于开放硬件，若可以在本地制造，未来将具有极高的推广潜力。目前台湾S4A社群推广较多的是Arduino与Kinect，这两项外部传感器与Scratch的连接算是相当稳定，但是一般课堂与教室的推广有其困难，如Arduino的组件比较小，Kinect则需要较大的教室空间。为了能够在中小学做大规模推广，社群成员正尝试利用价位较低的Texas Instruments MSP 430 LaunchPad进行开发，希望能够提供一个一般中小学生能够负担得起的解决方案。

结语

近年来台湾的教育改革一直希望能够培养学生的关键能力，关注学生的问题解决、创造与合作学习的能力，其实Scratch的学习环境再加上教师的教学设计，就能够符合这些需求。记得有一次在偏乡进行小学营队活动，教导电学的内容，当时制作了一个Scratch程序并利用Scratch Sensor Board与一群三、四年级的学生观察物质的导电性，程序中的角色大小会随着物质导电性强弱而有所变化，学生们非常兴奋地寻找教室中可以找到的物质进行测试，在分类过程中建构导体与非导体的基模，能够正确地预测物质的导电性。此时一位学生找到一把生锈的铁尺，让程序中的角色忽大忽小，这时所有人的心中都出现了问号，与他们之前建立的导体基模产生了冲突，他们开始互相讨论：铁生锈是否能导电？铁锈是否均匀地分布于表面？角色为何忽大忽小？当下我深刻体认到教师期待的不是告诉学生正确答案，而是看到学生展现学习动机，有效地应用所学，作为主动的学习者，而Scratch正是让这件事情发生的好工具。