以Scratch课程促进创新教育发展

秦赛玉

创新是什么？我觉得那是一种思维习惯，是经历失败而不馁的心态，是甘于孤独而不弃的坚持，是有想法并努力实现的人生。

——一个孤独的教育创客的肺腑之言

信息科技的更新频率远大于诸如语言学、数学以及自然科学等学科。于是在信息科技教育领域除了基础的应用和思想，很多时候我们必须重新认知和跟进，信息科技永远是新鲜的，淘汰与发展都是眼前的事。作为信息科技教育一线的教师，我们期待一种有独特前卫思想的课程，一种可以填补基础教育中创新能力培养缺失的课程。作为信息科技教师，我们视在教师和学生中普及信息科技为己任。但是，在2013年我们仍然在教教师和学生用2003版的Office；当微软宣布Windows XP停止服务时，很多人依旧不愿有所改变，因为那意味着需要重新学习和习惯。很多年来，我们像教语文、数学一样在教信息科技，这是怎样的一种歧途啊！当今社会信息科技的教育目标是不是应该重新定位于培养师生的信息科技创新运用能力和信息科技创意及实现能力呢？

● 从Scratch到STEAM

2009年9月，Scratch课程以我校为试点，进入课堂教学实践。Scratch课程开展的目的不是为了培养少年程序员，而是让孩子们可以通过Scratch表达自己，发展学习技能，培养创造性思维，学习集体合作。在实践过程中，我们更注重和学生一起创造性地设计属于自己的程序，如动画、游戏和交互式的故事。在这种比较开放的教学环境下，在学生创意和教师思想的交汇下，逐渐形成了一系列有趣的Scratch案例。一学年的试点后，我们于2010年9月完成了《Scratch趣味编程教材案例》的编写，在这套教材中，有大部分案例的创意都来自于学生，如“节水游戏”、“智能”、“口算练习软件”、“双人羽毛球游戏”等。虽然我们也曾设想在其他学科课堂中运用Scratch，如编写课本剧、编写歌曲等，但整个推广最后还是停留在了信息技术课和学生俱乐部活动中。2012年我们开始接触STEAM的概念，于是在学校俱乐部活动中开始应用酷乐宅、Scratch传感板、Kinect、Arduino等一些设备结合Scratch编程设计一些好玩、有趣的项目。

1.Scratch与酷乐宅

学生最初运用的Scratch搭挡是“酷乐宅”。它的原理是通过微控制器检测微弱的电流来判断是否有回路产生，如果检测出某个端口有微弱的电流产生，就马上通过USB接口发送一个按键、鼠标或执行程序等信号给计算机，从而让任何连接到电路板上的物体拥有类似触摸感应的功能。简单的说，酷乐宅就是一个能把各种日常物品变成鼠标、键盘、游戏手柄、触摸板甚至是传感器的神奇电路板。

我们把酷乐宅与Scratch的结合分为模拟操控、学习游戏、生活创意三大类。

（1）模拟操控类

基于酷乐宅的模拟操控（如“神奇的凳子”）的基本原理是通过Scratch编程设置基本的键盘弹奏音乐的程序，然后利用酷乐宅连接现有的设备，如金属的板凳制作的“鼓乐凳”，也可以在程序设计中把拍打凳子的计算机相应由乐器音符更改为乐曲或者学生唱歌的录音，就把这个项目变成了“会唱歌的凳子”，还可以在程序中把拍打凳子的响应更改为角色的移动或旋转，就把凳子变成了操控器控制程序中的角色迷宫探索等。

（2）学习游戏类

在学习游戏项目中，我们采用了智力大挑战的方式，由学生通过Scratch编程不断更新题库，设定条件与交互，然后利用酷乐宅延展控制设备的功能，实现趣味的答题游戏效果。例如，学生设计的归一应用题答题软件，本身的交互方式是点击数字键选择正确的答案，通过酷乐宅的控制延展功能，我们在插件中设定外接的10个数字玩偶为控制按钮，这样就脱离了鼠标，用打地鼠的方式实现了答案的选择，在程序中自然会有学生编写的对错响应。通过Scratch编程我们可以实现题库更新，响应更新，控制方式也可以根据需要更新。

（3）生活创意类

①智能赛道。

从学生的活动需求出发，我们设计了一个有软件控制和可更新功能的的汽车赛道，其原理是在硬板纸上用金属丝布置赛道，用若干导体模拟其他障碍物，小车进入赛道不能碰到金属丝和障碍物，碰到金属丝Scratch程序就会发出警报，并且模拟犯规次数增加，犯规次数达到5次，语音提示重新开始；若小车碰到障碍物，屏幕出现爆炸画面，生命值减少，生命值一旦归零，计算机会出现声画提示“you lose”。

②“爱我就别碰我”。

这是一个简单但有实用价值的项目，利用植物及泥土的导电原理，当手碰触花卉时产生回路，Scratch编程中设置不同响应，起到对随意采摘花卉者的警示作用。目前我们通过平板电脑实现设备的移动性，如果能让程序直接运行于诸如pcDuino、Arduino、Rapsduino之类的单片机中，学生的创意便有了成品化实现的可能。

2.Knect2Scratch的创意应用

原理：利用Kinect设备侦测人体位置并通过Kinect2Scratch插件把侦测到的坐标位置传回Scratch软件。

可用Scratch软件编写体感游戏。例如，用脚踝的坐标大于多少时触发Scratch中某些角色的动作变化，把角色的坐标设定为Kinect侦测到的人体位置的坐标等。学生设计的体感飞机大战，便是在初步利用Scratch编程的基础上把控制方式由鼠标、键盘更改为人体位置的变化，飞机的左右移动同步为体验者脊椎的位置，而当人跳跃时脚踝的y坐标位置便发生了变化，从而触发游戏中子弹的反射，也就是说用人身体跳跃的动作代替了按下空格键这样一个动作。

目前，我们还在尝试利用体感进行音乐弹奏的程序设计，利用手势及位置的不同来演奏不同的音乐。

3.基于Scratch控制器和Arduino的信号侦测与马达输出

Scratch控制板支持传感器的连接，于是在程序中可以利用侦测到的光线、声音、距离、滑杆值的变化设定不同的响应，如可以设计模拟超声波感应门、声控垃圾桶等。Scratch控制板虽然使用简单，但是其不支持马达输出令人非常遗憾。我们做了模拟实验，但是更希望实现实体上的控制。我们学校每个教室都有种植花卉，学生们很想设计一个由计算机控制的洒水器，于是我们尝试使用Arduino设备以及S4A软件，实现简单的马达驱动，通过软件的程序搭建与积木搭建，实现了由虚拟控制到实体的操作。但使用Arduino对于小学生来说还是比较困难的，目前Scratch box以及Makeblock等不仅支持传感器的输入并能提供马达的输出，其简单有趣的操作方式为小学生实现更多的创意提供了可能。

● 课程基地的建设

有了上面的尝试和探索，2013年9月“Scratch传感板的应用”课程在我校六年级开始试点。同年，在学校的支持下，我们建造了一个基于Scratch的科创应用体验教室——“创想空间站”，“空间站”包含一个60平米的现代化教室及200平米的大厅展区。教室内包括53台Windows 8平板电脑、3D打印机、5台互动电视和一系列机器人及传感器等设备。可以满足全校学生的互动媒体学习、俱乐部科创活动及全体学生的科普教育活动。我们坚信面对不断变化的知识浪潮，只有让学生成为知识的探索者才能使其与现代科技同步，与世界接轨。

科创教室从传统科技项目、信息科技体验项目以及科技前沿感知体验项目三方面来规划和设计。目前提供拼装达人（九连环、魔方、智力玩具、建筑搭建）、体感互动（XBOX360体感游戏、安卓平台体感运动）、3D打印模型设计体验以及基于Scratch编程的酷乐宅创新应用、Scratch控制板、Makeblock机器人控制以及智能家居设计等项目的创作与体验。

● 创新评价方式

结合信息科技课程的开展，我们尝试进行项目体验评价方式，学生完成的作品会通过云盘进行网络分享，学生可以使用任何一台联网计算机进行程序完善，也可以欣赏、评价其他同学的作品，更可以在现有作品上进行创意延伸。体验中心的终端随时提供菜单式的项目体验。而创意留言板，可以让学生和教师在上面张贴自己的创意或是创作需求。Scratch课程的评价不仅仅是教师的单一评价，更有学生自己和其他同学对自己作品的评价。评价内容不局限于作品的质量，还包括创意动手能力、程序设计能力、分享交流能力等多维评价内容。

虽然我们努力为孩子创设了这样一个动手折腾的空间，并提供了各种材料与技术帮助，但真正融入这种自由创作氛围的学生并不多，部分喜欢思考且善于动手操作的学生在其他学科成绩并不出众。但我们相信，这种有意思的“玩”，若是能激起学生的兴趣，便会激发其主动探索的欲望、静心学习和解决问题的能力，虽然这肯定需要一个长期的过程，但结果一定是双赢的。

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