基于STEAM的小学Scratch创意编程课例设计

许玉芳

摘要：在培养创新型人才的背景下，STEAM 教育作为一种新的培养创新综合性人才的教育潮流，越来越多地被世界各国的教育界所关注与重视，纷纷尝试开发适合本土发展的STEAM 教育课程。该文通过研究STEAM 教育的核心理念与Scratch创意编程的教育理念以及特点，搭建基于STEAM 教育的小学Scratch创意编程，在这基础上提出Scratch创意编程作品设计开发原则：趣味性；启发迁移性；学科整合性；情境交互性；并根据作品设计开发原则开发了“小花匠”课例，从课例内容、设计思路与能力培养三个方面对课例展开说明，希望能对广大教师设计开发Scratch作品提供启发。

关键词：STEAM 教育；Scratch创意编程；Scratch设计开发

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0208-02

1 STEAM 教育与Scratch概述

1.1 STEAM教育

STEAM 是Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）、Art（艺术）的缩写简称。STEAM 教育前身为20世纪 80 年代美国人提出的 STAM 教育，美国弗吉尼亚理工大学的学者Yakman在研究综合教育时首次提出在原有四科的基础上加入了 Art（艺术）学科，多个学科相融合从而得到 STEAM 教育。STEAM教育是一种综合性的课程，强调各科知识的有机交叉融合，通过自主设计、探索解决问题和实践等方式促进设计能力和知识的融合与综合运用能力的提高，培养知识迁移应用于解决实际问题的能力，培养学生动手实践、创新创造精神与能力和交流协作能力[1]。

STEAM教育的核心理念：

STEAM教育的核心理念是打破学科界限，实现跨学科知识融合。通过知识的情景化，学生综合运用学科知识，创造性地解决实际问题[2]。

STEAM教育的学习过程应是体验式和实践式的。学生对有关知识的学习与理解不应该仅仅是教师的口头传授与学生停留在脑袋的思考，而应是学生在项目与问题解决情境中，充分地发挥自己的思考，在动手实践中体验问题解决的过程。学生在这过程中获得对事物的深刻理解与体验，获得有关经验，从而培养知识经验的迁移应用能力和运用相应的技术手段动手解决问题的能力。

STEAM教育的基本形式是基于项目、围绕问题解决的学习活动。这些项目与问题解决的活动内容应该与实际现实生活相关，有利于学生进行知识融合与迁移，有利于学生进行发散性思考和进行创新创造。

STEAM教育的学习内容是指学生在项目学习过程中，需要对项目中的问题进行综合的思考与设计，用于解决问题的需要将各科知识融合与创新，进行创新创造性的思考，利用条件动手实践解决问题，在探索实践过程中与同学进行合作交流。

1.2 Scratch创意编程

1.2.1 Scratch创意编程教育理念

Scratch是由美国麻省理工学院（MIT）开发的一款积木拖拽化简易编程软件，主要面对8—12岁的儿童，非常适合运用于动画、故事、音乐、仿真物理现象等交互性程序的编写。目前主要利用Scratch软件进行编程的入门学习，编写一些创意有趣的小游戏等程序。

Scratch软件的开发团队表示创作与分享是Scratch的核心[3]，通过对Scratch搭积木式的程序设计与创作，制作出有创意的、属于自己的游戏、动画与故事等，通过作品表达想法并与别人分享。Scratch学习不仅只是让学生学会掌握编程指令，更是要让学生在探究的环境中进行创意设计，用 Scratch 表达自己的想法，并在学习过程中锻炼逻辑思维能力和动手解决问题的能力[4]。

1.2.2 Scratch创意编程特点

1）操作简单、趣味性强

Scratch不同于以往的编程软件，摒弃了晦涩难懂的编程语块，取而代之的是简单明了的积木式编程语块，是一种图形可视化编程语言，学生不需要记忆大量枯燥难懂的编程代码，只需要根据指令的名称读懂其意义就可以使用。学生只要发挥创意，拖拽积木语块组建成程序，就可以制作出自己喜欢的、有趣的游戏、动画、卡通等作品，这大大降低了学习Scratch编程的难度，也增强了学生的学习兴趣。Scratch提供直观的反馈平台，学生编写完程序之后，可以直接在“舞台”看到效果，方便学生对作品进行尝试、验证与调试。学生在创作的过程中就可以直观感受到音乐、动画等奇妙的效果与阶段性的成果，既满足了学生的好奇心也满足了学生的成就感，极大地激发了学生的创作与学习的欲望。

2）功能强大，应用广泛

Scratch中積木语块的功能是十分强大的，主要包括动作、外观、声音、数据和指令、事件、控制、侦测和数字与逻辑运算等模块。其中媒体输入类就有声音侦测、鼠标侦测、键盘侦测、第三方传感器等，输出类有音乐、动画等。学生在Scratch中可以对角色进行外观造型、事件动作的控制、对角色状态的侦测与数字逻辑的判断等进行设计，通过组建积木创作出各类交互式的游戏、动画、故事等，创造出属于自己的作品。功能模块强大，涉及数学、美术、音乐、科学等多学科，覆盖范围广泛，可创作选择内容多，满足了学生求新求异的心理。

2 基于STEAM的小学Scratch创意编程培养人的综合能力

在日趋激烈的国际竞争中，为增强综合国力，各国都抓紧实施战略培养创新综合型人才。STEAM 教育作为一种新的培养创新综合性人才的教育潮流，在培养学生动手实践、创新创造精神与解决问题能力等方面具有重要的作用。Scratch是由美国麻省理工学院（MIT）开发的一款主要面对8-12岁的儿童的积木拖拽化简易编程软件，Scratch作为一个数字化的创作工具对于培养学生的想象力、创新能力、解决问题的能力具有重要的作用。STEAM 教育要落地孵化，最终要以课程课例的形式呈现。STEAM 教育与Scratch创意编程具有教育理念的一致性，将STEAM 教育理念融会于Scratch创意编程教学具有其合理性，有利于STEAM 教育的具体可实施化，同时也使Scratch创意编程教学更有理论依据。基于STEAM教育的小学Scratch创意编程意在引导学生通过对作品主题进行有创意的开发想象，对整个作品工程进行构思设计与分析，利用编程语块组建程序思考与解决问题，从而培养学生的学科知识整合、创新设计、问题解决等综合能力。

3 基于STEAM的小学Scratch创意编程课例设计

3.1 Scratch作品设计与开发原则

基于STEAM教育的小学Scratch创意编程主要是以创作主题为单元构成课程体系，那么创作主题单元的Scratch课例应蕴含着STEAM和Scratch教育理念。为了在Scratch创作中培养学生的包括多学科知识整合能力、创新创造能力、问题解决能力在内的综合能力，作为教师提供给学生仿编的Scratch作品应该符合如下设计开发原则：

3.1.1趣味性

趣味是Scratch编程最显性的特征，如果创作设计出来的Scratch作品没有了趣味性，那无疑是抛弃了Scratch编程最大的优势。只有教师创作出来的Scratch作品是充满趣味性的，才会引起学生学习探索的兴趣，为了满足自己的好奇心与成就感，才会主动地去研究探索，也才有可能在学习过程中达到培养各种能力的目标。为了吸引小学生的眼球，可以创作一些小游戏或者小动画，又或者可以在音乐、视觉艺术上下功夫。一个好的Scratch作品必定在编程技术、声音、画面、剧情安排方面有过人之处。

3.1.2启发迁移性

呈现在课堂中供学生学习仿编使用的Scratch作品应该具有启发迁移性。只有具有启发迁移性的Scratch作品，为学生学习提供脚手架作用，才能更好地触发学生的想象力，在发挥想象的过程中进而达到知识融合创新的培养目的。

3.1.3学科整合性

各学科知识并不是独立作用于解决问题，多学科知识融合才能更好地解决问题，这是STEAM教育的基本理念。体现STEAM教育理念的小学Scratch创意编程的显著特点就是跨学科知识整合，Scratch软件的很多模块都为多学科整合提供了条件，例如可以与音乐学科结合的声音模块，与美术学科结合的画笔模块，与数学学科结合的数字与逻辑运算模块等。

3.1.4情境交互性

STEAM教育强调知识迁移应用于解决实际问题的能力，那么体现STEAM教育理念的Scratch作品应具有仿生活情境性，为学生知识向生活迁移运用创造情境。Scratch作品如果贴近学生生活经验和知识背景，无疑为知识学习与现实生活架起了一座桥梁。学生在仿生活的Scratch情境中如果能与Scratch作品产生互动，为学生参与Scratch游戏或者动画提供一定的参与度，学生在这些交互活动中不仅能感受到Scratch编程的乐趣，更能最大限度地促进知识向生活迁移运用，因此Scratch作品应具有一定的交互性。

3.2 Scratch创意编程课例设计

根据Scratch创意编程课例的设计开发原则，设计了“小花匠”课例，下面对课例内容、设计思路以及能力培养三个方面展开叙述。

3.2.1课例内容

根据Scratch作品设计与开发的趣味性、启发迁移性、学科整合性与情境交互性原则，开发了“小花匠”Scratch作品，是一个种花的小游戏。游戏的背景是在蓝天白云下的一片小农场，有藩篱、小木屋、种花的小女孩、装有各种各类花的小木桶，充分创设邻近生活经验的情境。小女孩的旁边有指示种花活动的信息，玩家只要点击移动花到写有相应名字的花牌上，只要匹配正确，花就会自动种到土坑里，否则花自动返回小木桶，如果点击“重新种植”角色，则所有的花都会回到小木桶，重新开始。点击小绿旗，会播放轻快悦耳的轻音乐，玩家可以在轻松愉快的氛围中完成种花小游戏，还可以学习到一些有关花的知识。

3.2.2设计思路

作品以种植花的游戏形式呈现，花是学生们平常比较喜闻乐见的事物，游戏也是学生们喜欢的活动形式，把花与花名的匹配以种植游戏的形式呈现，使作品本身充满趣味，也有利于在教学过程中引起学生们的兴趣，吸引注意力。同时这个作品还应该具有启发迁移的效果，能让学生在观摩学习这个作品的同时获得启发、获得创作的源泉，学生在看到花可以与花名匹配，这时候或许会思考花还可以与什么匹配呢？花可不可以与花语匹配呢？除了种植花，还可以种植其他一些什么呢？除了种植游戏这种形式，还可以有什么样的呈现方式呢？学生在看到这个作品或者在教师的引导下，希望能够给予学生一些创作的灵感，同时Scratch作品效果实现的语块组建，学生也可以迁移运用实现其他效果。Scratch里面的功能模块提供了与多学科整合的条件，这个作品的知识主要是信息技术学科与自然与科学学科的整合，让学生们在寓教于乐的活动中辨别认识花，充分利用了Scratch可以进行多学科整合的特性。“小花匠”这个作品的场景设置尽可能地创设接近生活经验的场景，让游戏的发生符合常理，同时这个作品的游戏活动应该是学生能够参与的，学生与作品是能够互动的。

3.2.3能力培养

教师提出创作主题“花”并且示范了课例“我是小花匠”之后，学生对主题有一个大概的了解，课例也可以给学生的想象与创作提供脚手架的作用，学生在这些基础上激发自己的灵感，充分发挥自己的想象，设计创作一个新的作品。学生在创作与编写程序的过程中，遇到难题可以互相交流协作。希望在课堂学习中，学生通过构思创作作品培养创新创造能力，在动手编写程序实现创意效果的过程中培养逻辑分析与动手解决问题的能力，在遇到难题的时候与别人交流沟通培养协作意识，同时学生也可以自我摸索学习自主解决问题，培养自主学习的意识与能力，学生上台展示自己的创作作品，分享自己的想法，学会表达与分享。

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J]. 开放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]陳莹. STEAM教育，玩的就是学科“跨界”[N]. 科技日报，2015-11-17（7）.

[3]陈秀. 基于Scratch的小学生程序设计教学设计研究[D].浙江师范大学，2014.

[4]孟娜. 基于Scratch的跨学科创新实践课程开发与实施研究[D].上海师范大学，2015.

【通联编辑：王力】