创意编程与科学探索的巧妙结合谈创意编程展评活动科学探索类作品

王强

从古至今，人类科技探索的步伐从未停歇，正是在不断探索未知的过程中，人类科技得以不断前进，由一个辉煌迈入另一个辉煌。随着科技的日新月异，我们的生活方式也发生着翻天覆地的变化。传承科技、创新发展是信息时代对我们提出的要求，也是当代人的责任和义务。

科技改变生活。现代技术所创造出的产品，特别是智能产品给我们带来更加舒适的生活。一方面，各种以计算机为核心的智能科技产品正悄然融入我们生活的每一个领域，我们在享受生活便捷的同时，也要思考如何发挥智能产品的长处，而不是被计算机所左右。这需要我们首先能够理解计算思维，了解程序运作模式，而Scratch恰好提供了一条快速有趣地理解编程的途径；另一方面，如何能够直观展现大量科学研究探索得来的成果、科学知识，将枯燥抽象的学科知识形象化、可视化，让更多的人通过可视实验或动画，快速理解各学科实验现象及规律。

全国创意编程展评活动科学探索类活动就巧妙地做到了这一点——将Scratch趣味编程与科学探索有机结合到一起，我们可以直观欣赏到既展示科学道理又体现创意编程的作品，在保证安全的前提下参加各种科学实验。图1所示，就是各种Scratch创作的科学探索作品。

什么是科学探索类作品

科学探索类作品包括现实模拟、数学研究、科学实验等各学科的趣味性展示与探索。我们可以理解为科学探索作品必须是一个和科学相关的题目，可以是学科的原理、实验、演示，也可以是学科使用的工具、器械，还可以是学科研究的过程。总之，是和具体科学技术相关的内容。

具体我们看看历年的作品吧。这些作品包含了多个学科，如数学作品《祺哥的数独游戏》（图2），化学作品《水蒸气的探究过程》（图3），天文学作品《太阳系模型》（图4），无线电学作品《收音机的工作原理》（图5）等。大家可以看到，作品几乎包括了我们中小学所有的学科，甚至还有对前沿科技的理解，可以看出同学们知识涉猎很广泛。

科学探索类作品的设计要求

科学探索类作品应符合以下6点设计要求。

（1）作品必须是用Scratch创作的，这是最关键的一点。科学探索类作品可以是互动操作、科学计算、智能体验，但首先作品必须体现交互的特点。如《收音机的工作原理》这个作品，是电波转化为可视信号，用图和动态效果模拟收音机收到无线电信号并将无线电信号转化为声音的过程。用户在使用过程中还可以调节频道，听到不同的声音，不仅体现了独特的创意，更重要的是，这个作品也说明，完全可以用Scratch制作出具有互动性的作品。

（2）既然是科学探索活动，作品应该体现科学性。也就是说，无论是哪个学科的科学原理，必须是正确的科学原理和科学事实。如果是探索的过程，那么这个探究的过程、方法、步骤及结论应该符合我们所知的科学原理，避免出现科学性错误，因为科学是来不得半点马虎的。如《太阳系模型》，作者用Scratch制作了一个太阳系模型，八大行星围绕太阳旋转，使用者可以调节这一模型的大小和中心位置，从不同角度看到八大行星的运行轨迹。作者还用八大行星的图片展现行星运动，让使用者一目了然，同时月亮的加入，体现作者对地球有更深入的了解。

（3）作为科学探索类作品，要提出明确的科学问题。可以通过标题、文字、声音、图片等形式明确科学问题或探索方向，让使用者第一时间明白软件提出的是什么科学问题、进行的是怎样的探索活动，这样便于使用者选择、使用和理解。对于一些原理、知识及最新科技，最好在作品中能够总结或者展示出此次探索的结论或结果，利于使用者更进一步理解问题或者探究过程所包含的科学技术。如《水蒸气的探究过程》这个作品采用了实验形式，先给使用者一个实验场景，然后指导使用者逐步放入实验器材，并对水加热，在加热过程中，通过文字解释说明水的变化。既明确了科学问题，又便于理解科学道理。

（4）一个作品应该至少展示一个完整的探索过程，對于十分复杂繁琐的探索过程应该选择其中一段完整的过程，对于科学问题，应该展示出结论。作品中出现图表等内容，应与探索过程或者探索问题密切相关，对问题结论或者探究过程起到助推作用。切忌出现探索过程模糊不清、实验问题不能直观呈现这样的问题。如《水蒸气的探究过程》这个作品，就展示了水蒸气变化的完整过程，体现了科学探索的完整性。

（5）如果在探索或解决科学问题的过程中，能够出现配合科学实验过程的动态变化的数字、数据，就能更加直观地展示实验的过程，也为实验的证明及结论的获得提供了依据。如《祺哥的数独游戏》这个作品，当使用者点击开始后，作品展示出数独游戏内容，使用者在空白位置填写相应的数字，完成数独游戏的过程，特别符合探索过程中数据分析这一过程。《水蒸气的探究过程》在加热的过程中，温度、时间都在不断变化，这个变化也会触发相应的时间，体现了科学探索中数据与现象的关系。

（6）科学探索过程中所使用的图片、语音、音效等内容，应该对探索过程有辅助作用，至少应不影响探索过程的顺利进行。如果装饰效果影响了科学信息的表达，那么建议还是不要用多余的装饰。当然，合理的配色、柔和的效果，以及与主题相一致的音效能够起到烘托主题和理解实验的目的。《收音机的工作原理》这个作品中的每一个元素的出现都是为信号转化为声音而服务的，没有冗余的内容；《太阳系模型》这个作品中也没有多余的角色，连背景色都是为内容服务的，很好地突出了科学探索的主题。

从程序设计角度评价科学探索类作品

作为程序设计作品，应该符合以下5个维度的特征：原创性、创新性、设计思想、用户体验和艺术审美。我们具体分析一下这5个维度。

原创性是作品的基础，在知识产权保护意识越来越强的今天，作品的原创性不仅是参赛基础，也是各项工作创新的基础。大赛要求所有提交的作品必须是作者原创，无版权争议。大赛在所有参赛者报名时都有一个版权声明，就是为了这个目的。如果我和另外一个同学题目相近还算不算原创呢？大家可以做相同的题目，但具体内容要有所区别，如图6所示的2个作品都是展示串联电路原理的，题目相同，但2个作品又有很大的区别，从设计思想到图片选择再到展示重点都有不同，因此2个作品都满足原创性这一要求。

创新性是评价的灵魂，作品的创新性是作品评价的灵魂。作为科学探索活动如何将科学道理和探究过程直观、高效地展示，让使用者理解原理、掌握过程，这就需要发挥想象，创意独特地展现问题。如《万有引力定律演示器》（图7）这个作品，使用者通过点击鼠标添加小球，小球在万有引力的作用下不断运动，特别是多个小球在万有引力下的互相作用效果，很好地用直观的手段将万有引力展现了出来，体现了创新性。

设计思想决定作品成败，指导思想是作品成败的关键。好的计划是成功的一半，主题清晰、内容完整的作品体现的不仅是作品本身，更展示出了同学们积极向上的态度。在制作作品的各个阶段，都要关注自己的设计思路，及时调整制作步伐，使作品有始有终。如图6中《串联电路》的第二个作品，明显经过了很好的计划，尤其是在画面上进行了设计，使主题清晰、内容完整，符合这一维度的要求。

用户体验是程序设计的要求，也是评委打分时最关注的内容。没有bug、运行流畅的程序，得分自然会高。卡顿严重、出现运行错误的程序是没人喜欢的。这需要大家通过测试减少bug，从而获得良好的用户体验。《万有引力定律演示器》这个作品在制作和修改的过程中，bug比之前少了很多，体现了作者测试完善的过程。

艺术审美是评价的加分点。画面美观的作品会给人带来审美愉悦和审美享受，相同情况下，自然心里分数会高一些，而画面粗糙的作品心里分数自然会受到影响。如图6的两个作品，第一印象你会给哪个作品更高的分数呢？当然作为科学探索最重要的是科学性，艺术审美是在保证作品科学性基础上的审美，大家一定要切记。

符合科学探索类作品要求，又能达到以上5个维度的作品，相信一定会有理想的成绩，这也是我对全国创意编程展评活动科学探索类活动的理解，希望会对大家参赛有所帮助，也希望更多同学可以参加到创意编程活动中来，用Scratch展现自己所理解的科学原理。