基于VR沉浸式編程教學的小學生核心素養培養研究

張瑞平 施依嫻 陳詩茵 劉經典

摘要：隨著STEAM教育和創客教育的不斷發展普及，編程教育也被引入其中，同時，自2016開創虛擬現實年后，VR技術與教育的融合也越發成熟，而培養學生核心素養是當今教育研究的熱點話題，由此，VR技術支撐下的scratch可視化編程是目前中小學信息技術學科的重要研究方向。通過對蘇教版信息技術中五年級scratch編程教材進行分析，并結合相關案例分析VR下高沉浸感的scratch編程教學對小學生核心素養的培養，以期為如何培養學生信息技術的核心素養提供一定參考。

關鍵詞：可視化編程;VR技術;核心素養;沉浸式

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）14-0049-03

VR技術由于其沉浸感好、互動性強等特點在數字化時代的今天引發了無數科研工作者的思考與研究，近年來，信息技術與教育融合領域的發展呈不可破竹之勢。同時，隨著STEAM教育和創客教育的不斷發展普及，編程教學在全國掀起熱潮。許多省市都將Scratch可視化編程作為信息技術課程的重要內容，目前國內信息技術教材推廣較好的省市之一是蘇州教材，已初步形成了具有江蘇特色的小學3-6年級每學年一冊教材的基本格局，因此在這里，筆者以蘇教版五年級信息技術相關Scratch教材為課程內容分析。

1VR下的沉浸式編程教學對培養小學生核心素養的影響

1.1培養學生抽象信息理解方式，提高學生計算思維能力

根據卡耐基美隆大學教授Jeannette Wing定義計算思維為：”solving problems.designing systems and understanding human be-havior by drawing on the concepts fundamental to computer sci-ence”。研究表明，通過Scratch可視化編程教學能有效提高學生計算思維和抽象信息邏輯能力。

1.2培養學生數字化學習習慣，提高學生數字文化創作和創新能力

大數據時代，網絡資源層出不窮，再局限于紙質課本教材的資源已不能滿足當今學習者的學習需求。目前國外的Scratch官方網站（https：//Scratch，mit.第3期郭偉、VR技術平臺，和國內的Steammker平臺等有許多優秀的作品供學習者交流、再創作，有利于培養學生的數字化學習習慣。并且學生進行沉浸式學習的過程也是一個知識再加工、作品創造的過程，能夠有效激發學生的創造和創新能力。

1.3培養學生信息敏捷意識，提高學生的合作分享能力

在小學階段，大部分學生對信息的獲取并不敏感。學生獲取信息的來源多是緣于課堂知識，但目前信息技術教材多與生活脫軌、理論知識多且繁雜。鑒于信息技術課堂和教材的相對閉鎖性，我們在scratch可視化編程課堂上以實際生活的場景或者問題來導入，如在信息技術教材第三冊第5課《我來筑長城》中，學生通過VR眼鏡視角下的長城的宏偉作為情景引入，來創設課堂教學情景與任務。緊接著，學生通過編寫程序來解決現實情景中的問題，可以有效培養學生的信息意識。

1.4培養學生人文信息素養，提高學生的信息社會責任能力

學生在研習優秀范例或創新設計后，可采用自評加他評的評價方式，首先學生是自己作品的創作者，當然對于自己作品的評價更有發言權，因此先是學生的自評。其次，他人的評價可能會把創作者沒發現的問題及創意更鮮明地指出，因此他評不僅可以培養學生的溝通合作意識，也可以更加提高學生的人文及審美素養。

2Scrateh可視化編程相關教材案例分析

蘇科版教材根據一線教師使用的意見和建議進行修訂完善，2013年指導綱要進行了修訂，其后又進行了不斷地修訂與完善，目前已經初步形成了具有江蘇特色的小學3-6年級每學年一冊教材的基本格局以模塊二：《花朵繽紛》為例，它是在Scratch編程環境下來要求完成畫圖形，其要求是：（1）學習使用造型編輯器畫花瓣（2）掌握“隨機函數”的意義，學會使用“隨機函數”控件及效果控件。（3）理解循環語句的意義，掌握循環語句的使用方法。

課堂上老師提出故事，構建隋境：

師：《找春天》這首歌想必大家小時候都有唱過。那么，我們今天再來一起回憶一下這首歌吧，隨著老師播放的音樂，同學們一起來愉快的開啟大合唱。

師：歌唱完畢后請大家想一想，找春天，那么春天的代表都是什么呢，接下來一個虛擬又真實的情境送給大家，請大家帶上我們的VR眼鏡，跟隨老師一起來欣賞春天的絢麗景色。

學生表現出高漲的興趣，通過VR視角下的真實情境有效激發了學生的編程創作欲望。通過演唱與觀看這一系列體驗后，學生搶答：紅花、綠草、小黃鸝。

師：春天有很多代表景物其中最顯眼之一的就是花兒，那么今天同學們就跟老師一起來設計一個美麗的花開世界。隨即教師演示事先做好的Scratch“花開世界”展示圖，并進行任務分解：花瓣一花朵——多花出現——變色。

任務1：使用“造型編輯器”畫花瓣

請同學們在電腦上打開我們的學習工具-Labplus2.0，使用“造型編輯器”自己先來設計一片花瓣，大家可以按照自己的喜好來進行設計。

任務2：“讓一片花瓣變成一朵花”

師：同學們，我看大家基本都設計好了一片花瓣，那么怎么才能讓這片花瓣變成一朵美麗的花呢？

學生：可以復制粘貼變成多個花瓣。

師：那要復制多少個呢？一朵花一般有5片花瓣，因此我們可以讓“花瓣”重復旋轉一個360°除5的度數。然后再復制工具“圖章控件”進行復制，這樣我們的一朵美麗的小花就畫好了。

任務3：多花隨意出現

師：我們的一朵花已經畫好了，但是我們想讓花朵隨機出現在屏幕位置上，而不是只傻呆呆的出現在一個地方，這應該要怎么辦呢？

我們可以使用隨機函數控件。

我們完成的腳本如下：

此時出現多個花朵。

師：我們已經完成了讓花朵隨機出現在的屏幕位置上。那如果想讓好多好多花都出現，溢滿整個屏幕，那應該要怎么辦呢？大家在自己原有的程序上創新嘗試一下。

經過同學們的嘗試只要在外面嵌套一個控件

就可以了。該任務通過隨機函數控件引入，使其更為神秘和開放。

任務4：畫出五顏六色的花朵

師：我們現在畫出的花朵都是孤單單的一個顏色，大家能不能試試畫出不同顏色的花朵來呢，讓花朵五彩繽紛。

師：我們使用控件，改變花朵的顏色。

最后，老師又通過VR技術開創了一個更真實絢麗的情境：花園里五顏六色的花朵引來了蝴蝶蜜蜂，那么通過VR技術下這樣高沉浸感的情境，你又能有哪些聯想與擴展呢？老師布置課堂任務，促使學生深入思考。

1）五顏六色的花朵出現在花園里。

21使用隨機函數控件，讓花園里盛開出大小不一的花朵。

3）花園里五顏六色的花朵引來了蝴蝶蜜蜂，花朵在花園里熱鬧的開放是什么樣？

整個沉浸式的教學過程通過層層任務的呈現，一步一步加深學生的理解過程與創作欲望：VR下的真實世界引入一認識到Scratch可以畫畫→發現畫花朵有規律→Scratch中的重復積木可以使用→變色，最后是VR另一情境下的聯想訓練，這是一種表達操作步驟的方式，學生可以在這樣一種自主合作探究與創新驅動的過程中，逐漸學會scratch的深層編程知識，不斷培養其計算邏輯等創新思考性思維。

3結語

小學信息技術教學對于教育者進行核心思維的培養要求更為具體化，而VR下沉浸式的可視化積木編程教學對于小學生的直觀認識更加明顯，可以加強學生的知識理解度，順序、循環等編程語句可以強化學生的邏輯計算思維;同時游戲任務的學習、如花朵繽紛、畫城堡等也能激發小學生的創作能力;其次通過一系列VR技術等數字化工具、平臺的使用共享，有效培養了小學生的數字化學習習慣，最終有效達到核心思維的創造性培養。