小学Scratch编程翻转课堂教学模式的实证研究

刁玲玉　苑子娟　汪存友

关键词：小学信息技术；Scratch 编程；翻转课堂；学习动机；学习效果

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0112-04

1前言

随着互联网和信息技术的高速发展，电子设备逐渐走入小学课堂，教育部也将Scratch编程教学编入了小学信息技术课本。目前广州、上海、北京等发达地区已开展了大量的Scratch编程教学活动，但也有一些地区尚未接触这种形式的教育活动。已开展Scratch 编程的教学主要是基于应用软件、主题化、支架式、讲授式等，这些教学模式存在一些缺陷：第一，时间的有限性；第二，学生学习的积极性不高；第三，不利于个别化教学。而Scratch编程翻转课堂教学模式改变了教师和学生的角色，教师从知识的传输者转变成课堂的引导者，学生从知识的被动接受者转变为知识的探究者，学生在课堂上有充足的时间解决问题，这种课堂形式让学生有更多动手实践和创新的机会，能够激发学生兴趣，增强学习动机，提高课堂学习效果，因此本文对Scratch编程翻转课堂教学模式进行了研究。

2 文献综述

翻转课堂从2000年以后兴起，Lage & Platt最先利用翻转课堂在迈阿密大学进行教学实践[1]。随着实践的深入，从2012年起，翻转课堂的研究不断在教育领域显现，翻转课堂被应用于教育领域、医学领域等[2]。经检索，目前已有一些有关翻转课堂在教育领域的实证研究。苏仰娜在《现代教育技术》的课程中， 开发出以"交互式实验模拟软件"作为学习资源的翻转课堂教学形式[3]。龙菡构建了大学英语的项目式翻转课堂模型，并根据该模型进行了教学实践和实验设计[4]。张继禄探究了翻转课堂对物理教学的影响[5]，李彤彤通过实验研究和准实验研究，证明了翻转课堂对提升学生学习效果具有中等程度的积极影响[6]。加拿大英属哥伦比亚大学[7]的研究也表明，翻转课堂对物理课堂的教学效果显著性优于常规教学。涉及了中小学，高等院校以及高职院校等各级学校。

在教育领域，Scratch编程的研究主要集中在中小学。例如孙立会对Scratch编程教育教学模式进行了设计与构建[8]；熊秋娥进行了实证研究，她证明出图形化的编程工具、游戏化的教学策略能够促进小学生计算思维的培养[9]。凌秋虹阐述了在小学信息技术课堂推进Scratch课程的意义，并提出了Scratch引入课堂后在教学中实施过程应注意的事项[10]。有的研究者将创客教育理念融入Scratch教学中。例如刘海武在创客教育课堂教学中融入了Scratch互动技术[11]。还有的研究者致力于微课在Scratch教学中的作用研究。张慧楠[12]设计了小学Scratch微课课程，以新颖的教学形式提高了学生的学习兴趣，并培养了学生的信息素养与终身学习的意识。但是，这种将微课引入Scratch 课程的教学形式，主要倡导课上自主学习、课堂互动、及时评价以及课后创作，鼓励教师利用微课教学提升学生在Scratch课程的学习体验，并没有与Scratch编程翻转课堂相关的实证研究，李彤彤[6]和加拿大英属哥伦比亚大学[7]的研究都证明翻转课堂能够提升学生学习效果和课堂教学效果，因此本研究在基于Scratch编程翻转课堂能够提升课堂学习效果的假设上，采取准实验研究的方式，对假设进行证明。本研究重点关注的是：1）小学Scratch编程翻转课堂与传统Scratch课堂教学是否存在差异？2）小学Scratch编程翻转课堂相比于传统课堂教学优势在哪里？

3 研究设计与过程

3.1 实验设计

本实验采用定量和定性研究相结合的方法：首先采用准实验研究，在准实验结束后对实验组和对照组的学生进行了问卷调查并随机抽取实验组学生进行访谈。

准实验研究分为两个阶段：第一阶段从2021年6 月28日至2021年7月9日。实验组对本校六（1）班43 人采用Scratch编程翻转课堂教学模式，对照组对本校六（2）班41人采用传统Scratch编程教学模式。第二个阶段从2021年9月15日至2021年11月3日。实验组是对本校六（3）班以及外校六（3）班共83 人进行Scratch编程翻转课堂教学模式。对照组为本校新一批六（1）班和六（2）班共81人进行传统Scratch编程教学模式。在第一阶段和第二阶段的对比实验中，保证其他因素相同情况下，即教学课时数、教师投入度、课堂管理等方面均严格保持一致，每个课时改变研究的因素，从而证明改变教学模式与实验结果的关系。在每堂课最后，利用Scratch测试题对实验组和对照组的知识掌握情况进行测试。

在准实验结束后对实验组和对照组的学生进行了问卷调查并随机抽取实验组学生进行访谈。问卷包括班级、课堂模式、Scratch课程的偏好和Scratch课程难度认知的调查。访谈包括三个问题：

1） 你会按时认真学习课前的微视频并积极参与课前讨论吗？为什么？

2） 你认为通过翻转课堂教学学习效率高吗？表现在何处？（学习效率是指课堂掌握知识快慢，例如知识掌握和问题的解决速度、课堂学习氛围如何）

3） 你喜歡翻转课堂模式进行的教学活动吗？你认为它有哪些有优点和缺点？

3.2 实验对象

第一次实验中，研究对象选取了河南省信阳市某小学六年级（1）班43人为实验组，六年级（2）班41人为对照组。第二次实验中，研究对象选取了本校新的一批六年级（1）班和六年级（2）班共83人为实验组，以及本校的六年级（3）班和校外六年级（3）班共81人为对照组。对照组采用传统Scratch编程教学模式，实验组采用Scratch编程翻转课堂教学模式。

3.3 实验材料与工具

本研究基于Scratch的具体课程内容，编制了测量学生Scratch学习效果的试题，试题总分为20分，分为选择题和判断题，每个题项2分。在每次实验中，本研究选取相同的实验材料，实验材料由两个案例组成：第一个案例是根据赵华、魏佳慧编著的《Scratch趣味编程》中第二课“会走路的小猫”进行改编的《飞翔的鹦鹉》。第二个案例是《躲子弹游戏》来源于少儿编程网，是游戏设计案例。

对课堂检测数据和课后问卷数据，利用SPSS统计软件建立数据文件进行数据分析。通过SPSS对课堂检测数据进行卡方检验，对课后问卷进行非参数检验和均值分析，根据数据分析结果判断Scratch编程翻转课堂与传统Scratch课堂教学是否存在差异。

4 研究结果与讨论

4.1 学习成绩分析

实验第一阶段和第二阶段，课堂教学完成后通过测试题测试学生的成绩，共收集测试题248份，有效测试题数为248份，有效率为100%。描述统计结果显示：对照组中，满分20分，成绩在15分以上的学生占27.0%，10到15分的占58.2%，10分以下的14.8%。实验组中，成绩在15分以上的学生占75.4%，10到15分的占23.0%，10分以下的占1.6%。

为了对比两个小组成绩是否存在显著差异，我们利用SPSS做了卡方检验，首先本实验总样本量大于40，且期望频数低于5的单元格数量小于20%，满足卡方检验的前提条件，具体分析情况如表1，在第一次实验、第二次实验及总计中，卡方值分别为19.021、42.800、60.422，P值均为0.000，小于0.05，意味着不同教学模式影响着学生的测验成绩。具体影响情况为，15分以上的群体实验组占大多数，而10到15分及10 分以下的群体对照组占大多数，说明Scratch编程翻转课堂与传统Scratch课堂教学存在差异，Scratch编程翻转课堂能够帮助学生提高成绩。

4.2 学生态度分析

准实验研究结束后，使用问卷对学生课程偏好和课程认知难度方面进行了调查，收集实验组问卷126 份，收集对照组问卷122份，共收集问卷248份，其中有效问卷248份，问卷有效率为100%。问卷调查结果显示：进行传统编程教学的班级，37.7%的学生较喜欢Scratch课，认为一般的学生占45.1%，不喜欢的学生占17.2%；而进行Scratch编程翻转课堂教学的班级，67.5% 的学生较喜欢Scratch 课，认为一般的学生占28.6%，不喜欢的学生占4%。在问卷调查结果分析中，认为不喜欢翻转课堂教学的赋值1，一般的赋值2，喜欢翻转课堂教学的赋值3，接着对问卷数据进行非参数检验和均值分析。在表2中，根据非参数检验的结果，其Z值分别为-2.501、-4.339、-4.997，P值分别为0.012、0.000、0.000，P值均小于0.05，得出实验组与对照组在Scratch课程偏好上存在显著差异。如表3，实验组的均值为2.60、2.65大于对照组的均值2.24、2.19，总体的实验组均值2.63大于对照组均值2.20，说明实验组对Scratch课程的偏好显著高于对照组，可见，Scratch编程翻转课堂教学中，学生学习动机较强，兴趣明显提高。

对Scratch课程的难度认知分析显示：进行传统Scratch编程教学的班级，认为编程学习难度较小的占20.5%，难度中等的占68.0%，难度较大的学生占11.5%。进行Scratch编程翻转课堂教学的班级，认为编程难度较小的占81.7%，难度中等的占14.3%，学习难度较大的学生占4.0%。在问卷调查结果中，认为学习难度较大的赋值1，难度中等的赋值2，难度较小赋值3，进行与上述相同的非参数检验和均值分析，如表4，其Z 值分别为-4.895、-7.773、-9.191，P 值均为0.000，小于0.05，得出实验组与对照组在Scratch课程认知难度上存在显著差异。如表5，两次实验组的均值为2.72、2.81大于对照组的均值2.12、2.07，总体的实验組均值2.78大于对照组均值2.09，说明Scratch编程翻转课堂与传统Scratch课堂教学存在差异，Scratch 编程翻转课堂能够降低Scratch学习难度激发学生学习兴趣。

5 研究启示与结论

根据上述统计数据和分析结果表明Scratch编程翻转课堂与传统Scratch课堂教学存在明显差异，在实施过程中Scratch编程翻转课堂教学相比于传统课堂教学存在以下优势：

5.1 学生对Scratch 编程翻转课堂教学模式认可度高

在实验结束后的问卷调查中，对于学生是否喜欢Scratch课程这一问题上，经非参数检验，在第一次实验，第二次实验和总计中，P值均小于0.05，并且实验组的均值大于对照组的均值，这表明采用Scratch编程翻转课堂教学的学生较于传统模式下教学的学生对Scratch编程课程有更高的认可度和喜爱度。在实验结束后，对实验组学生进行访谈，多数学生喜欢翻转课堂模式进行的教学活动，学生认为翻转课堂的优点在于“翻转课堂比传统课堂理论讲授得更新颖”“在翻转课堂中的小组合作使我更有学习的激情”，“翻转课堂相比于传统课堂更有趣”“课堂更活跃了”结合对学生的问卷调查和访谈结果表明学生对这一教学模式有很高的认可度。

5.2 Scratch 编程翻转课堂教学能有效提升Scratch 编程课程学习效果

由学生成绩人数占比分析得出，实验组15分以上学生占比高于对照组的15分以上学生占比；由测试成绩的卡方检验分析得出，两次实验及总计人数的P值均为0.000，小于0.05，表明不同教学模式影响着学生的测验成绩，即15分以上的群体实验组占大多数，而10到15分及10分以下的群体对照组占大多数，说明在Scratch编程翻转课堂教学模式下，学生能更好地掌握知识点，有效提高学生的学习成绩。课后对学生的访谈中，在翻转课堂教学学习效率如何的问题上，学生认为“课堂上的存在的问题通过教师引导，小组合作能够得到及时的解决”“学习氛围浓厚，学习效率高”“知识掌握得更快了”“我认为通过小组合作能更快地完成Scratch编程任务”“课前学习了大部分编程，学习效率高”。综上表明Scratch编程翻转课堂教学模式效果更好。

5.3 Scratch 编程翻转课堂教学能激发学生兴趣，增强学习动机

根据对学生的访谈，在“你会按时认真学习课前的微视频并积极参与课前讨论吗？”的问题上，80%的学生持肯定态度，“课前能解决大部分疑问”“通过课前学习Scratch视频课程，在课堂上的学习就很轻松了”“只有课前认真观看微课，才能轻松应对课堂测验”“会，我喜欢通过学习资源自学”。在你是否喜欢翻转课堂教学模式上，学生表示“喜欢翻转课堂”“希望在其他课程中也用这种教学模式”“以这种方式上课后，我更有学习的热情了”“我感觉这种模式下的教学，大家参与性和积极性都很高”“大家都在学习，不会睡觉或干其他的”。这充分说明Scratch编程翻转课堂能更好地激发学生学习兴趣，增强学习动机。

6 总结与不足

本次研究我们采用文献分析法、访谈法、问卷调查法、准实验研究法。在课堂中开展Scratch编程翻转课堂教学，利用SPSS对课堂检测和课后问卷进行分析，结合访谈结果，得出结论翻转课堂适合Scratch编程教学，并且Scratch编程翻转课堂教学相比于传统课堂教学优势在于：学生对Scratch编程翻转课堂教学模式认可度高；Scratch编程翻转课堂教学能有效提升学生程学习效果；Scratch编程翻转课堂教学模式能够激发学生兴趣，增强学习动机。当然，Scratch编程翻转课堂教学模式在实施过程中也存在一定的问题。例如本研究在准实验研究中发现：教师信息技术水平不高；微课的资源建设缺乏互动功能。在对学生的访谈中，有的学生认为翻转课堂的缺点在于对学生自主学习能力有较高的要求，需要家长进行监督；对于基础较弱的学生学习效果不理想等，教师需要在未来教学的具体实施中注意这些问题。