面向STEAM教育的小學Scratch創意編程教材設計研究

梁曉燕 李健欣 郭婷婷 梁可欣

摘要：編程教育作為培養信息時代社會個體基本素養的重要途徑，在全球范圍內得到了高度重視與廣泛普及。而Scratch作為一款面向青少年的圖形化編程工具，簡單易學，能夠很好地綜合應用各學科知識進行項目教學。因此基于小學編程教材現狀，理論基礎與開發原則等方面的分析，進行了以STEAM教育理念為指導，小學Scratch創意編程教材設計的研究。以解決當前我國小學課程大都采用分學科教學，缺少將各學科知識整合的綜合性課程等問題。

關鍵詞： STEAM教育；scratch；課程系統；教育理念；教材開發

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）04-0120-03

Abstract： Programming Education as an Important Way to Cultivate the Basic Literacy of the Information Age Society， it has been highly valued and widely used worldwide. As a graphical programming tool for teenagers， Scratch is simple and easy to learn， and we can use it for project teaching by applying the knowledge of various disciplines. Therefore， based on the analysis of the status， theoretical basis， development principle and other aspects about programming textbooks for primary school， we studied the design of creative programming textbook about Scratch for primary school with the guidance of STEAM educational concept. In order to solve the problem that most primary schools employ subject-teaching in class and the lack of comprehensive courses which combine each discipline knowledge.

Key works： STEAM education； scratch； curriculum system； educational philosophy； development of teaching materials

STEAM教育主張將學科知識結合，培養學生的綜合能力。在2017年7月國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中指出要在小學階段設置人工智能相關課程，在人工智能中，最核心一環無疑是編程，而當下最受小學歡迎的編程工具是Scratch。然而Scratch軟件在國內的推廣過程中仍存在一些問題，如：教學內容、教學模式固化導致課程推廣困難、Scratch的教學目標和方法難掌握、缺乏資金和專業老師等。

面對這種情況，本研究側重教材設計，結合小學現有的課程，以STEAM教育理念為指導，設計課程內容并進行教材編著。

1 我國小學編程教材現狀

1.1 小學編程教材現狀

在創意編程領域中，Scratch軟件可以說是使用最廣泛的，但各個地區的使用情況和水平各具差異：北京、廣州等城市形成了較為完善的Scratch教學體系；在香港、臺灣，Scratch軟件已全面面向小學生；上海、湖北等地對Scratch軟件的使用則處于落后地位[1]。

教材是開展課程教學的核心資源，現階段由我國學者編著的創意編程教材不斷增多，如北京景山學校教師吳俊杰研發的《Scratch測控傳感器的研發與創意運用》教材；溫州中學謝作如老師教授的《S4A和互動媒體技術》課程[2]，隨著STEAM理念的深入，Scratch軟件的教材層出不窮。

1.2 當前國內小學編程教材的問題

1） 缺乏教學設計理念

當今市面上部分教材由廠家開發，這類教材多以盈利為目的，教材內容相對粗糙，教學目的不明確，忽視了對學習者的分析，這類教材并不能達到良好的教學目的。

2） 未能很好地融入STEAM教育理念

STEAM教育時代已然興起，其理念注重對學生跨學科能力的培養，而Scratch軟件則可較好地培養學生的思維能力和動手能力，若將兩者結合必能更好地促進創意編程的發展。但現在的Scratch教材對這點尚不重視，少有達到STEAM教育下對系統性、創新性和綜合性的要求。

因此，縱觀國內Scratch教學上的教材資源開發情況，雖已經取得初步發展，但就其發展中的問題來看，為了更好地貫徹STEAM教育理念，仍迫切需要更進一步地開發出更完善的Scratch創意編程教材。

2 小學編程教材設計的理論基礎與開發原則

2.1 理論基礎

1） STEAM教育理念

STEAM教育注重對學生跨學科能力的培養。在教材設計中，注重各單元與不同學科知識結合（如語文、美術、數學等），每課重點突出地講授不同的腳本積木，讓學生理解腳本中的邏輯，將編程的思維教給學生。

2） 項目式學習

項目式學習理論吸收了建構主義學習理論，認同學習過程是學習者積極、主動地建構知識的過程的觀點。在教材設計中注重創建基于真實問題的情景，教師進行引導，學生分小組合作解決問題。

3） 游戲化學習

游戲化學習在近年來受到教育技術界的專家的普遍關注。游戲化學習采用游戲的機制，美學和游戲思維吸引學生，促進學習 [3]。教師在課堂上設置與學習相關的小游戲，使得學生在無意識中完成預期學習目標，達到體驗者有效建構知識的目的。在教材設計中，大多的程序都是以游戲為題材進行設計，進而激發動手制作的熱情。

2.2 教材開發原則

1） 要根據學生的心理特征進行教材板式設計

該年齡段的學生喜愛色彩鮮艷的圖片，對語言冗長的書籍不太感興趣，因此在教材設計時要圖文并茂。在教材設計中，對“情景導入”、“項目任務”、“任務分析”等六個一級標題設置不一樣的效果；而在文字部分，則盡量采用人物對話的方式減少大段文字的闡述，增加趣味性。

2） 要將抽象的概念具體化幫助學生理解

根據皮亞杰的心理發展理論，14歲以前的學生仍處于具體運算階段，所以在教材開發過程中，注重將抽象的概念具體化，通過類比的方式向學生解釋抽象概念，幫助學生理解。

3） 要充分考慮到學生的差異性

學生在信息技術能力方面存在著差異。在這些差異的影響下，上課過程中常出現有基礎的學生早早地完成了任務，而基礎較差的學生卻跟不上學習的節奏的情況。因此，教材在設計過程中設置了一定的難度梯度，讓不同能力層次的學生得到相應的訓練。

3 面向STEAM教育的小學Scratch創意編程教材整體設計

3.1 教材整體內容設計

教材整體框架分為五個單元，每個單元分為兩小節。在教材中，每個單元重點教授不同的模塊，讓學生在短暫的一節課中迅速地掌握當堂課要求掌握的重點知識。例如，在第一單元中，教授動作模塊，使學生讓角色按照自己的設想動起來，激發學生的學習興趣；在第二單元中，教授聲音和外觀模塊，給學生帶來聽覺和視覺上的刺激，讓學生感受到音樂和編程帶來的快樂。通過五個單元，教材將軟件中的動作模塊、外觀模塊、聲音模塊、畫筆模塊、數據和指令模塊以及和數據和邏輯模塊這五大基本模塊設立為單獨的單元進行講授，而事件模塊、控制模塊、偵測模塊則貫穿其中，最后通過第六單元，將前五單元的知識結合起來制作出游戲，使知識得到鞏固。

3.2 編程課程中STEAM跨學科知識整合

教材結合學科知識、融入生活內容促進學生理解，例如第一單元結合語文《小蝌蚪找媽媽》一課，第二單元結合音樂《讓我們蕩起雙槳》，第三單元結合美術以及數學多邊形內角和等，第六單元制作游戲，將前五單元知識綜合，讓學生在制作游戲的過程中獲得知識、樂趣[4]，如表 1 教材與學習生活結合，促進跨學科知識的整合。

4 面向STEAM教育的小學Scratch創意編程教材樣章

本教材的每一課都設置六個環節：情景導入、項目任務、人物分析、程序設計、知識總結、任務拓展，六個環節在內容上層層遞進。

1） 情景導入

“情景導入”這一環節從一個小故事引入，這個小故事讓學生幫助角色解決問題或是完成某個特定的情景，并向學生展示程序實現后的效果圖，讓學生在開始學習前在腦海中出現一個畫面，吸引學生的興趣，讓學生有動手操作的欲望。

2） 項目任務

該環節承接上一環節的情景，簡明扼要地告訴學生他們需要完成什么任務，讓學生在腦海中對程序需要實現何種功能有個初步了解。

3） 任務分析

在這一環節中，開始引導學生為編寫程序做準備——導入背景與角色，并對角色進行分析。在對角色進行分析時，分步驟地告訴學生每個角色需要完成什么樣的任務并為學生提供此角色的流程圖，在此教師可引導學生自主思考，讓學生思考可能需要哪些腳本，腳本的邏輯順序如何，這樣能讓他們的思考在編寫程序中得到檢驗，以此培養學生的自主思考能力和探究精神。

4） 程序設計

在這一環節中，學生開始編寫程序。此環節分為三個小部分，第一部分是認識積木腳本，第二部分是搭建積木編程，第三部分是作品展示。第一個小部分又分為兩個內容，一是認識這堂課需要新學習的腳本，二是鞏固已學的、在這節課中仍需用到的重要腳本。在第二部分中，將搭建積木的過程細分到每個步驟，并對步驟進行必要的解釋。在解釋過程中如遇到抽象概念則運用類比的方式，將抽象的概念具體化，讓學生用最簡單的方式來理解抽象概念。第三部分則以圖片和人物對話的形式來展示作品。

5） 知識總結

在這一環節中，教師可以運用繪制思維導圖的方式對這節課學習的內容進行復習鞏固，以此幫助學生搭建知識體系。

6） 任務拓展

在每課完成程序編寫后，還有一個“任務拓展”環節，該環節要求學生獨立完成一個程序的編寫。讓學生自檢是否掌握了這堂課的知識，并發揮主觀性，培養創新能力。

5 小結

本研究以 STEAM理念為指導，運用做中學、項目式學習、游戲化學習的理論，分析學習者的特點，設計開發教材，突破傳統的教學方式，以思維可視化的方式幫助學生在腦海中構建知識體系，引導學生自主思考、解決問題[5]。同時在研究過程中也不可避免地遇到了一些挑戰，但經過努力，困難亦最終被一一擊破。

參考文獻：

[1]金元君. 創客背景下的校本教材開發研究與實踐[D].上海師范大學，2014.

[2]范帥帥. 基于Scratch培養小學生計算思維的教育實踐研究[D].聊城大學，2018.

[3]胡衛平，首新，陳勇剛.中小學STEAM教育體系的建構與實踐[J].華東師范大學學報（教育科學版），2017，35（04）：31-39+134.

[4]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學STEAM教育發展的現實問題與路徑選擇[J].現代教育技術，2016，26（08）：22-27.

[5]李剛剛.可視化學習策略在計算機教學中的應用研究[J].陜西教育（高教版），2011（6）：111-112.

【通聯編輯：王力】