基于Scratch的兒童編程教育教學模式的設計與構建

孫立會 周丹華

[摘 ? 要] 兒童編程教育與基礎課程的融合已成為編程教育領域研究的重要課題。兒童編程教育融入學科教學是轉變與重塑計算教育觀念的一次新嘗試，也是推廣與普及兒童編程教育的創新舉措，更能助力編程教學與學科知識彼此協同發展。Scratch具有算法簡化、媒體豐富的圖像空間，自上而下、分而治之的修補理念，設計建造、交流協作的自由情境等特征優勢，成為“用編程學”的媒介首選。基于此，文章以基于設計的研究為設計原則，并以4P學習法為理論基礎，構建了以小學科學內容為案例的兒童編程與學科融合的教學模式，以期豐富與優化小學科學教學方式并探索推廣多樣化的兒童編程教學形式。

[關鍵詞] 兒童編程教育; Scratch; 小學科學; 教學模式

[中圖分類號] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] A

[作者簡介] 孫立會（1985—），男，吉林白城人。副教授，博士，主要從事兒童編程教育研究。E-mail：sunlh777@163.com。

一、引 ? 言

人工智能時代的到來對教育提出了更高要求。西蒙·派珀特（Seymour Papert）在20世紀60年代創建了Logo語言，其愿景是通過計算機環境改變兒童的認知學習方式[1]，但此后10年，編程在K-12計算機教育中幾乎消失，取而代之的是文字處理和互聯網搜索等在當時更有價值的實用技能[2]。隨著智能教育時代的到來，編程教育不僅只為滿足未來就業和社會需求，而且更加關注“編程賦能”價值。兒童通過編程學習所培養的思維技能、共情能力以及交流協作精神，恰能填補諸多學校教學方面的空白?？梢暬幊陶Z言的出現重新喚醒了教育界對編碼的興趣，編程不再是作為一種工具，而是一種發展其他技能的媒介，以改善學生的學習動機和結果。正如米切爾·雷斯尼克所說，兒童不是在學習編程（Learn to Code），而是“用編程學（Code to Learn）”，將編程視為一種新的表達方式，同時編程也可以作為學習其他學科的媒介[3]。因此，將編程滲透到兒童的基礎課程中，已成為當前及今后的一大研究趨勢。

二、兒童編程教育融入學科的必要性

（一）認知觀：轉變與重塑計算教育觀念的新嘗試

新技術在課堂中的接受和發展總是緩慢且遲疑。盡管教師已意識到計算教育的重要性，并且也為之付出了努力，但收效卻不盡如人意，或許我們應做的是計算教育觀念的轉變。計算機賦能教育、信息技術與課程整合等是研究者經常探討的話題，但在面向智能教育時代的期許之下，可能會表現出諸多不適應性。一是主觀割裂，教育工作者在意識與實踐中并未真正將計算機教育與傳統學校教育同等對待，計算機只是賦能，也就是處于補充地位。這種情況在教育信息化覆蓋率較高的國外課堂也同樣存在。英國皇家學會曾做過一次全球性調查，顯示部分國家中小學計算機課程被“丟棄和擠壓”現象嚴重[4];二是主體錯位，計算機輔助教學意味著計算機把兒童程式化，使計算機對兒童進行編程。而兒童編程教育的用意是要讓兒童對計算機進行編程，將自身想法與設計付諸計算機程序之中。因此，轉變與重塑傳統計算機教育觀念，應意識到計算教育在課堂中的普及障礙不是由把人們拒之門外的高難技術決定的，而是由人們不愿投入其中的思想決定的[5]。

派珀特窮盡一生來普及他所期許的計算機助學文化。Logo語言進入學校多年，但編程教學作為“形式”和“擺設”的現象依然存在[6]。他認為是因學校在推動技術教育方面表現得“膽怯而遲疑”，“保守”的教育界可分成“學者型”與“渴望型”兩種[7]?！皩W者型”承認當前教育中的潛在問題，但關注的只是短期迫切事件;“渴望型”在此基礎之上正不斷地嘗試改善此情境，但不得不承認科技并沒有為學校學習帶來革命性改變[7]。學習型社會就如桑巴舞團的表演一樣，具有一定組織結構和專業指導，但最終成果由舞者自創，在相對自由開放的情境下，表現出巨大的學習熱情與意愿，表演的效果兼具專業性與創新性，同時也充滿對當代政治、文化、生活的隱喻。但學校忽視了計算機的廣泛能力，將其從學習過程中孤立出來，作為教育的附加部分，而計算機在學校的真正地位應如書本和紙筆一樣普遍[7]。技術本就是教育中不可或缺的要素，或許應該如此表述：未來最大的挑戰絕不會是科學與技術，是人類認知觀念的轉變。

（二）方式觀：推廣與普及兒童編程教育的創新舉措

兒童編程教育作為繼奧數、英語之后我國兒童教育市場的“最后一塊蛋糕”，吸引了無數市場和資本的爭相注入，但編程教育不論是作為信息技術還是作為科學類課程，在學校的普及程度均未達到理想預期。

西班牙國立遠程教育大學的研究者曾選取數所學校五六年級學生進行了為期兩年的教學跟蹤，探究學生在Scratch教學環境下科學、藝術等課程中學科成績、計算思維能力及學習情感等方面的改變。結果發現，參與教學活動的學生在這些方面的成績均有顯著提高[8]。西班牙胡安卡洛斯國王大學的研究者在小學四五年級英語課堂中引入Scratch，與傳統教學課堂進行對比探究，一學期教學活動后發現，進行Scratch教學的小組英語成績進步更大，并且對計算機教學的態度更積極[9]。日本文部科學省于2018年頒布了《小學學習指導綱要》[10]，將編程教育作為小學必修課程，將編程思想與小學課程內容相結合，設計了大量教學實踐活動案例在各小學推廣實施[11]。發展中國家在信息化教育的改革與發展道路上或許面臨著更加艱巨的挑戰。巴西圣卡塔琳娜聯邦大學的研究者讓小學五年級學生通過Scratch學習歷史知識，以此提高學生學習興趣并緩解學校計算機課程量少和專任教師缺乏的情況[12]。因此，探究兒童編程教育融入學生基礎課程的理論支撐及實踐路徑是編程教育“后進”國家推廣編程教育的快車道，是我國目前推進兒童編程教育值得借鑒的重要形式。我們目前需要的不僅是一種理念和形式，更多的是一種氛圍和態勢，形式更多的是一種“渲染和烘托”，但不可否認，采用這種方式可能會收獲更多的了解和關注，在社會輿論接受度高的情況下，兒童編程教育才可能獲得它真正的教育地位，獲得后續發展。

（三）工具觀：助力編程教學與學科知識彼此協同發展

國際兒童編程教育研究不斷深化，研究者更多地聚焦于編程“賦能”的特點，即編程環境對兒童高階思維能力及其他課程學習的改善。派珀特與伊迪特·哈雷爾指出，編程學習具有“反賦能（Reflexive）”的作用，即編程與其他領域邏輯知識共同學習，要比單獨學習每個領域更容易，并且進步更快[13]。土耳其研究者探究了兒童利用Scratch創建游戲項目，以此驗證此干預對學生概率學習的影響，結果表明，基于Scratch的游戲創建教學對學生概率知識學習成績的提高具有統計學意義，編程學習方式與邏輯性學科知識的學習在不斷協同整合中“互相成就”[14]。

編程教育主要是利用適合兒童年齡發展的簡化形式的編程工具，幫助兒童掌握計算機科學知識，發展理論思維能力[15]。編程的魅力不僅在于編碼，更重要的價值體現在問題解決過程及思維能力的延伸，以及在此過程中對學習者觀察、反思和結構性思考等無形技能的培養[16]，這些技能不僅是優秀程序員必需的，也是每位優秀學習者所必備的。兒童編程教育融入學科課程的目的是希望帶來兒童學習更深層次的轉變。理想的教育情境不是強大的教學手段和技術的有效使用，而是兒童融入該環境的認知與意愿[17]。

三、“用編程學”的媒介——Scratch

Scratch是由麻省理工學院媒體實驗室研發的一款面向8～16歲兒童的編程軟件[18]。Scratch的設計靈感來源于Logo與Squeak Etoy圖塊化編程理念，兒童通過鼠標拖動程序塊的方式編寫“Sprite（小精靈）”動畫故事，并可以上傳到Scratch社區與其他創造者分享交流。Scratch作為標志性圖形化編程軟件風靡全球，已翻譯成40多種國家的語言，目前兒童編程教育研究也主要集中在以Scratch為載體的基礎之上。

（一）算法簡化、媒體豐富的圖像空間

Scratch與文本編程語言相比，算法理解及操作方式更為簡便。Scratch將文本編程語言替換為命令塊、功能塊、觸發塊等，用戶通過拖拽功能程序塊來賦予角色命令，各程序塊的形狀決定它們能否組合在一起，不符合編程語法的代碼塊不能成功拼接。Scratch又被稱為“數字樂高”，特定的部件只能以特定方式結合，這使得編程中語法錯誤不易出現，同時也奠定了編程中的“試誤”操作。

在文本編程語言中，變量和列表是不可見的，而Scratch中的變量和列表可見并可操作，使用者通過顯示器可以看到每執行一次命令，變量或列表中數據的變化過程[19]。Scratch中包含豐富的媒體資源，包括動畫角色、背景圖片、聲音等[20]，為學生發揮創造力提供了豐富素材，也為創設教學情境、引入目標對象提供了支持。Scratch3.0的擴展功能包括了添加音樂、畫筆、視頻檢測等功能。Scratch同樣支持硬件功能拓展，能夠充分調動學生各感官體驗，拓展功能豐富了Scratch的媒體環境，為學習活動的展開提供了更好的載體支持，方便學生對各類科學現象的直觀認識與轉化操作。

（二）自上而下、分而治之的修補理念

修補這一理念來自法語“Bricolage”一詞，意為“走街串巷的修補者”，引申為具有無限可能的創作活動。Bricolage的工具袋里放著各樣的修理工件，面對多樣化的問題情境，它們會嘗試利用不同的工具解決各種“隨機問題”[21]，Bricolage形象勾勒出編程初學者的狀態。不論是圖形化編程形式，還是有形實物化編程形式，都奉行修補理念，在現有文獻中多用“Tinker”一詞來表示，兒童編程的特點就是極強的“可修補性”，這也符合Scratch不會產生語法錯誤的特點，使用者一般很容易上手創建項目，并通過不斷嘗試新想法來完成既定目標，在此過程中培養思維能力[22]。Tinker與Bricolage編程思想一脈相承，成為兒童編程形式特點的代名詞。

修補理念決定了Scratch自上而下、分而治之的編程形式。自上而下的編程方式指使用者從各程序組件開始，將它們設計連接在一起形成更大的子系統，直到構建成一個完整的頂層系統，這種被稱作“顆?；‥xtremely Fine-Grained Programming）”編程的形式能夠有效訓練兒童分步解決問題的意識與能力[23]。同時，Scratch自上而下的編程方式能夠淡化兒童編程時深度算法層面的處理，將目標任務的完成作為問題解決的過程，通過嘗試可能適合任務目標的所有程序塊來解決問題。自上而下、分而治之的形式不僅為程序編寫與課程創新提供了支持，同時，兒童能對自身思維過程有更清晰的認識，更有助于問題解決能力的培養。

（三）設計建造、交流協作的自由情境

Scratch延續了建造主義（Constructionism）理論，該理論根植于建構主義（Constructivism）基礎之上，但建造主義將適用范圍拓展到技術學習情境中。建造主義推崇兒童在具體的情境中，利用工具通過設計制作來獲取知識與發展技能;“具體”的思維方式對于兒童編程教育已不再是皮亞杰理論中所描述的低階思維形式，過于形式化的邏輯思維是兒童產生編程恐懼和疏離感的原因之一。而Scratch界面提供了具體的情境支持，以具體可感的構建過程和最終可見、可評的實物結構來體現和評估學生此過程中抽象思維技能的獲得與改變，使得“具體”與“抽象”思維相得益彰。

Scratch的“計算社交”也是其重要特點之一，兒童可以將其作品上傳到Scratch社區與世界各地的設計者彼此分享，互相借鑒，作品在共享開放的社區中不斷探討、修改、完善之后再發回社區，此過程將協作學習、溝通交流的技巧培養充分展現出來。建造主義不應是技術課程的方法論，而更應從認識論的視角來看待，以此推動兒童學習研究更深層次的轉向[24]。在媒體技術充斥的現代課堂，這種思想被越來越多的研究者接受，建造主義本質上應作為一種認識論，以此能夠承載與衍生不同學習理論的實施與發展，將其作為兒童編程教育融入課程的教學模式構建與展開的頂層設計。

四、基于Scratch的課程模式設計與構建

Scratch作為兒童編程教育實施的載體，兼具工具性與教育性，可以將其作為課程教學的橫向工具整合以恰當的科目及單元內容，從而培養學生在理論思維、學科知識、學習動機、社交情感等方面的能力。Scratch良好的工具性特點需要理論堅實的教學模式以及形式豐富的教學活動的支撐，從而最大限度地發揮其教育優勢。

（一）教學研究原則與理論基礎

1. 教學研究原則：基于設計的研究

對兒童編程教育理論與Scratch媒體特點的歸納為兒童編程教學模式勾勒出大致的實現圖景，但如何彌合理論研究與教學實踐的鴻溝是當前應解決的問題。因此，需要一種符合Scratch內在理論特征與外在操作特點的教學設計原則為模式建構提供框架支持。本研究選取基于設計的研究（Design Based Research，簡稱DBR）作為教學模式設計與實施原則，DBR是20世紀90年代中期美國研究者提出的一種在真實情境下以設計為中心的研究方法[25]。在當代智能環境中，DBR在設計開發和教育評估方面煥發出新的活力，被廣泛應用于計算機創新教學及評價活動中。DBR的實行可分為四階段：第一階段是知情探索，即通過多種途徑對問題表征進行理解與假設，從而引起參與動機;第二階段為設計建構，對設計及制造過程的記錄描述，涉及研究者、學習與教學實踐者在真實情境下的干預循環;第三階段為影響評估，創建評估工具對干預進行評價，并反饋到干預活動中，在迭代實踐中不斷修改完善以達到預期結果;第四階段為理論化延伸，將實踐所得的理論原則推廣到更普遍的情境中，開發適應個性化教學特點的方法[26]。DBR是在真實的教學情境中，專注于教學干預的設計與實施，由研究者和實踐者共同參與，通過不斷創建測試、迭代精煉將設計方案改進完善，并且將此理論技能遷移到更廣闊的情境中。通過對DBR的階段劃分及特點解讀，得以明確DBR站位于實踐主體（教學者與學習者）、技術情境、社會文化之下，這與兒童編程教育的理論和Scratch特點有諸多契合之處。

2. 理論基礎：4P學習法

4P學習法由米切爾·雷斯尼克提出，是對兒童編程教育的觀點提煉而形成的“綜合集成體”，兼具一定的教育理論性與實踐指導性[27]。

（1）項目（Project）：項目是創新教學活動的基本單位。在創客時代，通過“在制造中學習”，親身實踐創造某項產品的過程中所獲得的知識才最有價值[28]?；谟嬎銠C的學習方式是兒童積極“創作制造”知識的廣闊途徑，兒童在構建周圍事物的過程中獲得新的思想與技能，從而促進新事物的螺旋式建構。不論是玩具或編程工具，在學習制造過程中都應體現從“為我”到“我為”的主體轉變，即不是工具載體能為兒童做什么，而是兒童能通過它們來獲得什么，將編程作為一種流程的表達與思想交流的方式，以此延伸到各類問題解決和設計活動中。

（2）熱情（Passion）：內在動機才是兒童學習長期堅持永續發展的關鍵，編程教育融入學科教學活動的開展應在兒童認知因素與動機因素之間找到最佳調整狀態。基于熱情的學習應當是“艱難的樂趣”[29]，即當兒童對自己從事的項目感興趣時，即使是復雜難解的問題情境或在沒有外界獎勵的前提下，他們也會積極地投入其中。同時，熱情與內在動力給標準化教育模式帶來了更多個性化發展的空間，兒童能夠對自己的學習方式、內容、時間、地點等擁有更多的控制權。

（3）同伴（Peers）：新技術的出現不僅改變了協作學習的時間、地點，而且改變了同伴在學習過程中扮演的角色，Scratch在線學習社區讓兒童在協作分享中互相學習、反饋進步。開放的設計環境可以帶來更豐富的創造性靈感與更深刻的學習體驗，并營造關愛、尊重的文化氛圍，頌揚多元包容的文化價值，培養兒童共情、鼓勵的社會情感。同時，教師也是“同伴”角色之一，扮演催化者（激發學生思維）、顧問（鼓勵、完善與發展學生的項目設想）、連接者（連接各成員）、協作者（參與到項目制作的過程）的角色，技術不會完全取代教師，但會摒棄不會正確利用技術的教師，新技術使教師展開“最小干預”，卻能發揮最大效能。

（4）游戲（Play）：游戲是項目創造中好奇心、想象力和實踐活動的結合與體現，編程是對技術的設計、探索、創造的過程，應當提供給學生創造性探索的自主權，使得“編碼活動如在游樂場”一般[30]。學科知識以傳統教育的偏愛模式向學習者傳授的弊端被許多學習者否定，以兒童編程教育的視角審視，問題不在于學科本身，而在于知識如何被呈現與傳授。

以項目創作為基礎、以熱情為驅力、以游戲為學習途徑、同伴協作共同創造是4P學習法的理念核心，為教學活動的設計與開展提供了實踐指導。Scratch及4P學習法兼具技術性、社會性及人文性的特點，各要素同樣可劃歸為實踐主體、技術情境、社會文化之下，與DBR四階段具有同樣的適用背景，兩者共同架構起教學模式的實踐基礎。

（二）教學模式建構

借鑒DBR階段劃分及基于Scratch項目創作的一般過程，本研究將兒童編程教育教學模式劃分為四個階段：定義抽象、算法設計、迭代實施、拓展延伸。在實踐主體、技術情境、社會文化三者融合的背景之下，使學習者在建構、執行、分析、反思和細化循環中不斷發展[31]。

1. 定義抽象

編程項目創作中最重要的環節之一是抽象，如何凝練復雜多變的情境問題的本質并轉化為能夠用Scratch表示的編碼序列是關鍵。向學生解釋目標任務，使其了解學習情境并呈現知識內容，幫助學生將情境內容與基本算法原理相聯系，簡化為能夠通過Scratch環境設計解決的問題。

2. 算法設計

了解問題情境后，需要預設出每一步的實施過程，設計基于Scratch的程序算法。在教師引導下，學生基于Scratch嘗試修補的操作特點及程序算法的原理，將面臨的問題情境算法步驟化，為實施操作描繪藍圖。

3. 迭代實施

根據預設步驟進行實踐操作，根據實際情境不斷調整方案，在創新更迭中解決隨機個性化問題;通過同伴交流借鑒（面對面溝通或評論區提問）獲得靈感，同時，教師適時的引導與輔助能夠幫助學生更好地達成預設情境。

4. 拓展延伸

將項目創作中所涉及的邏輯原理拓展到更廣范圍的生活情境中。作品完成后進行展示與評估，學生展示介紹，同伴交流釋疑，或將作品上傳到Scratch社區，在社交討論中不斷補充修正;了解學生教學活動后對Scratch程序設計中算法知識與學科知識學習的理解與感受，并將其與生活實踐相聯系。

? ? ? 綜上所述，將各要素有機結合建構出兒童編程教育教學模式，如圖1所示。在最基本的生命層次“細胞”中，4P學習法作為“基因”調控整個系統;技術環境、實踐主體、社會文化承擔著“核膜”的監控和邊界功能，并在此背景之下展開設計與學習;四階段劃分充當“mRNA”的角色，作為理論與實踐的中介，將理論“基因”與實踐執行“蛋白”相聯系。教學實踐需要更具體詳細的指導，因此，在定義抽象、算法設計、迭代實施、拓展延伸四階段之下，將教學階段細化為目標任務、內容呈現，設計構思、學習指導，迭代創新、練習反饋，評估鞏固、知識轉移等，每個階段對應兩個步驟，如圖2所示。向學生解釋目標任務，呈現內容知識，創設問題情境，形成問題表征，刺激學生對Scratch算法和學科知識的回憶聯系;在教師指導下，學生設計構思問題解決的算法步驟;通過不斷嘗試修補、迭代實施，形成最終的解決方案，呈現項目作品;開展同伴交流展示與在線評估，并嘗試將邏輯知識與思維技能拓展到更廣闊的生活與學習領域。

五、教學案例設計

（一）Scratch與小學科學的結合

Scratch能更好地幫助學生理解學科邏輯規律、計算構造與方法。本研究以小學科學為例，選取一節課進行教學設計，以期為兒童編程教育教學模式的展開提供說明與借鑒。小學科學作為一門基礎性、綜合性、實踐性的課程，在小學階段具有重要地位。新課標倡導科學與多學科融合教學，并著重強調科學內容中技術與工程領域的教學整合。探究式的科學教學方式不可撼動，但科學課在學校的開展情況不容樂觀，也亟待科學教育理論研究和教學方式的激活與創新;同時，對于一些實踐周期較長或不適合學生接觸與體驗的操作，在教學中的效果也不盡如人意。因此，基于Scratch的小學科學教學的開展是對兒童編程融入學科教學的嘗試創新，同時也是對小學科學教學模式的優化與豐富。

（二）教學內容及學情分析

序列、條件、循環等基本的程序原理同樣也普遍存在于科學現象中。利用Scratch編程創作呈現科學現象和邏輯過程，加深學生對科學概念內容的理解，同時，在設計過程中培養訓練學生的計算思維能力。教學設計選擇《食物鏈與食物網》一課，本課出自教科版《科學》五年級上冊，內容目標是：使學生了解食物鏈與食物網及生產者、消費者、分解者等概念，能夠正確書寫食物鏈并體會到自然界中生物的相互關系;食物鏈中各營養級之間環環相扣，體現了計算中的排序原理，只有合理的營養關系才能保證食物鏈中各生物的穩態，同時也只有正確的程序順序才能輸出預設結果。在Scratch中設計動畫角色行為，需要學生深入思考如何設計角色指令順序，不斷調整直至最終作品能夠合理呈現角色之間正確的捕食關系。小學五年級學生已掌握了一定科學概念與探究能力，具備邏輯思考與設計建構技能，能夠動手創建出較復雜的動畫、游戲、音樂等個性化項目，為教學的展開提供了前提條件。

（三）教學活動設計

教學活動遵循教學模式展開，教師和學生在每個階段的每一步驟中都有與之相對應的實踐活動，每一階段體現著不同的4P學習法并活躍著不同的主體視角。定義抽象階段目標任務步驟需要教師引入問題情境，即探究食物鏈中生物之間的捕食關系，使學生能夠理解項目創建的背景，在內容呈現步驟中教師需要引導學生明確基于Scratch項目創建所需的角色、背景等并完成導入，如本節需要涉及小草、蚜蟲、瓢蟲、小鳥等角色及背景;此后，闡述項目任務，可以通過創建游戲和動畫故事合理表示各生物之間的捕食關系，使學生對任務表征有大致的了解。此階段，Scratch營造技術環境激發學生的熱情，項目任務的理解和呈現方式也使得教學與學習實踐主體積極參與其中，體現了4P學習法中的熱情原則，具體教學設計見表1 。

六、結 ? 語

兒童編程融入學科教學符合教育信息化發展的時代需求，也是兒童編程教育多樣化發展的創新教學方式。Scratch作為圖形化編程工具的代表，具有鮮明的操作特點及堅實的理論背景。同時，在實踐展開過程中有諸多因素也需考慮，學科教師能否將Scratch媒體環境或編程原理與恰當的學科知識內容相融合，編程教育與學科融合的教學起始時間、技術設備的支持情況還有教師與學生的技術操作熟練程度等也是應當進一步討論的因素。通過本研究的論述、構建與設計過程可以看到，基于Scratch的兒童編程教育教學模式能夠在學校課堂開展實施，這為學科教學模式的探索提供了更加多樣化的選擇，同時，也需更加深入的實踐探究，以此營造多樣化的兒童編程教育大環境。

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[Abstract] The integration of children's programming education and basic curriculum has become an important topic in the field of programming education. The integration of children's programming education into subject teaching is a new attempt to change and reshape the concept of computing education， and is also an innovative measure to promote and popularize children's programming education， which can help the collaborative development of programming teaching and subject knowledge. Scratch's simplified algorithm， media-rich image space， top-down， divided tinkering concept， design and construction， and free contexts for communication and collaboration make it the preferred medium for “using programming”. Then， based on design-based research （DBR） as the design principle and the 4P learning method as the theoretical basis， this paper builds a teaching model of integrating children's programming and subject with primary science as a case， in order to enrich and optimize primary science teaching methods and explore and promote diversified teaching forms for children's programming.

[Keywords] Children's Programming Education; Scratch; Elementary Science; Teaching Model