基于創客圖形化編程的小學中年級課程體系研究

陳建東

摘要：為了避免小學階段長期嚴重缺乏動手能力和創造能力，切實提升小學中年級學生的編程能力，依托近年來出現的基于創客圖形化編程技術，以小學中年級信息技術興趣小組為實驗班，分別設計知識技能學習階段和知識創造階段的課程體系。

關鍵詞：圖形化編程;創客;小學中年級;知識技能學習階段;知識創造階段

一、引言

在我國義務教育小學階段，學生的教材并沒有涉及任何有關編程的知識，即使在中學階段，學生主要學習的VB、C語言、JAVA等也只適合專業的編程者使用，程序枯燥冗長，界面生硬死板，學生普遍不感興趣，甚至對編程產生一種恐懼生理，嚴重阻礙了學生編程素養的提升。而小學生生性活潑好動，想象力豐富，思維活躍，喜歡動手操作，因此在小學階段如果能培養學生的編程愛好，對小學生的思維能力，語言能力，動手能力都會有極大的鍛煉和提高，對國家人才的培養計劃將會有著極其重要的作用。

本文以X小學3-4年級的學生為實驗對象，以每周一次的拓展課為載體，在分析國內外創客教育和圖形化編程文獻基礎上，以培養學生的編程能力，問題解決能力，創新能力為目標，設計出適合本校的校本課程，并進行教學實踐研究。希望為本校的信息技術課程教學方面的改進和完善貢獻本課題組的一份微博的力量，同時也希望能給其它奮戰在一線的老師一定的參考。

二、實驗方法

實驗學校依據校本課程要求，結合學生實際情況，參考毛愛萍和李曉艷主編的《Scratch與創意設計》和教材《小學生趣味實例編程》，把開源軟件Scratch和Arduino開發板結合起來，設計小學中年級（3～4）學生課程體系。此課程作為校本課程，中年級共60人參考興趣小組，并由同一名教師主要授課，并配備另一名專門的教師作輔助授課，以便于對學生的課堂表現進行觀察，且易于對學生做出輔導。由于X校中年級學生未開展編程類課程，因此，教師在進行“基于創客圖形化編程的小學校本課程設計”之初選取的主題活動也是比較簡單基礎的，且安排1個學時的時間專門進行“知識技能學習階段”的教學和1個學時的時間專門進行“知識創造階段”的教學[1]，匯總成一整套基于創客圖形化編程的小學中年級課程體系，并檢驗該教學活動設計對小學生編程興趣、編程能力、創新能力和問題解決能力形成的影響。并開展教學實踐，最后根據實踐結果來修改和完善課程和教學設計，使得課程更具實用性和有效性。

三、實驗工具

本實驗所用的工具主要有以下幾類：1、創造力的課堂觀察。結合Jonathan創造力的課堂觀察標準[2]以及Scratch的特點，對比分析學生在想法提出、方案設計及模塊功能實現過程中創意性、流暢性和靈活性的表現差異。2、問題解決能力的課堂觀察[3]。結合Jonathan問題解決能力的課堂觀察標準及Scratch的特點，對比分析學生在知識技能學習、想法提出、方案設計及模塊功能實現的過程中研究、歸納學習、耐心、堅持和抽象能力的表現差異。3、問卷調查。對學生進行Scratch教學效果問卷調查用于分析學生對基于創客圖形化編程的教學活動設計的滿意度、對教師進行問卷調查用于分析教師對教學效果的滿意度。

四、實驗過程

4.1教學過程

教學內容：Scratch中多種方式的新增角色，“外觀”模塊和“控制”模塊的使用。

教學目標：

（1）嘗試在Scratch中以“繪制新角色”方式新增角色。

（2）嘗試在Scratch中以“復制”方式新增角色的造型。

（3）通過作品創作，理解“外觀”模塊中“下一個造型”模塊的作用。

（4）通過作品創作，會用“控制”模塊中“當角色1被點擊”模塊控制角色的人機互動。

（5）通過作品創作，激發自己的想象力和藝術欣賞能力。

教學重點：學會以“繪制新角色”方式和“復制”方式新增角色的造型。學會理解“外觀”模塊中“下一個造型”模塊的作用。

教學難點：學會控制角色的人機互動。

教學準備：Scratch軟件，教學平臺

學時：知識技能的學習階段，1學時;知識創造階段，1學時，共2學時。

“知識技能的學習階段”教學過程：

1、創設情境，引入新課

用Scratch打開范例《變變變》，點擊角色，形狀發生變化，你想知道它是怎么創作出來的嗎？

引出主題：“變變變”的游戲。

2、自主探討，學習新知

（1）創建新增角色

小組討論：

到“角色列表區”看一看，這個互動游戲中有幾個角色？該如何新增角色？

（2）導入多個造型

小組討論：

在“腳本區”點擊“造型”，觀察角色有幾個造型？如何導入多個造型？

（3）角色變化

小組討論：

仔細觀察角色腳本，用鼠標指針點擊舞臺上的角色，看角色有什么變化？

想一想，腳本是怎樣控制角色，使之發生變化的？

（4）實現模塊顏色變化

小組討論：

腳本中的模塊有不同的顏色，你能根據顏色在“指令模塊區”中找到它們嗎？

（5）小組匯報交流

師小結。

3、全課總結

“知識創造階段”的教學過程：

1、模仿創作

生打開一個新窗口，用Scratch創作自己的新作品。

生小組討論，準備如何創作自己的新作品。

生分享交流。

師小結：

（1）打開Scratch，設置文件名為“變變變”并保存。

（2）將鼠標指針放在“角列表區”小貓上，單擊鼠標右鍵，在彈出的列表中，選擇刪除Scratch中默認的小貓角色，然后設計自己想要的角色。

（3）點擊“繪制新角色”新增角色。

（4）在彈出的“繪圖編輯器”內畫一個新角色。

（5）點擊“復制”，然后點擊“編輯”，在“繪圖編輯器”里修改角色的形狀，完成下一個造型。以此類推，完成多個造型的設計。

（6）嘗試角色變換不同造型。

（7）保存作品，并提交。

2、學生創作

師巡視并指導。

3、全班交流作品

4、全班總結。

4.1教學效果分析與反思

結合Jonathan創造力的課堂觀察標準進行學生的創造力和解決問題能力進行分析，發現學生在創意度和靈活性都有所提高，但整體思路還是比較接近，在流暢度上仍然比較依賴教師的引導。抽象能力和研究能力上有所提高，但仍只是處于在教師引導的基礎上的提高，并沒有形成更主動的問題解決能力。

4.2教學活動的改進

基于以上問題，我們對教學活動進行了改進。一是在“知識創造階段”中的模仿創作環節，給予學生更多的操作時間，只有基本功扎實了，才能有創新。二是給予更多對作品的師生評價和生生評價時間。只有在合作探討中，才會迸發出更多的思路，才能深刻理解知識，進而提高創造力和解決問題能力。

五、實驗結果

研發的適合X校的基于創客圖形化編程的校本課程體系并開展了一學年之后，我們發現學生的Scratch編程能力有明顯的提高，學生學會在交流中提高自己分析問題和解決問題的能力，并提高了創造力。因此我們可初步得出以下結論：（1）該課程體系有助于提高小學生的編程能力;（2）該課程體系有助于提高小學生的對編程的興趣;（3）該課程體系有助于提高小學生的解決問題能力;（4）該課程體系有助于提高小學生的創新能力。綜上所述，通過本課程的設計，激發了學生的學習興趣，給學生創造條件，讓學生可以通過課程實現自己的創意，提高學生的創新能力的一種教育。

參考文獻：

[1]張艷麗，莊天寶.小學創客教育的實踐模式研究[A].第十五屆教育技術國際論壇論文集[C]長春：東北師范大學音像出版社.2016：46-52

金課題：教育部福建師范大學基礎教育課程研究中心2019年度開放課題《基于創客圖形化編程的小學校本課程實踐探究》（KCX-2019077）。