| 标题 | 面向STEAM教育的小学Scratch创意编程教材设计研究 |
| 范文 | 梁晓燕 李健欣 郭婷婷 梁可欣 摘要：编程教育作为培养信息时代社会个体基本素养的重要途径，在全球范围内得到了高度重视与广泛普及。而Scratch作为一款面向青少年的图形化编程工具，简单易学，能够很好地综合应用各学科知识进行项目教学。因此基于小学编程教材现状，理论基础与开发原则等方面的分析，进行了以steam教育理念为指导，小学Scratch创意编程教材设计的研究。以解决当前我国小学课程大都采用分学科教学，缺少将各学科知识整合的综合性课程等问题。 关键词： STEAM教育；scratch；课程系统；教育理念；教材开发 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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教育主張将学科知识结合，培养学生的综合能力。在2017年7月国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出要在小学阶段设置人工智能相关课程，在人工智能中，最核心一环无疑是编程，而当下最受小学欢迎的编程工具是Scratch。然而Scratch软件在国内的推广过程中仍存在一些问题，如：教学内容、教学模式固化导致课程推广困难、Scratch的教学目标和方法难掌握、缺乏资金和专业老师等。 面对这种情况，本研究侧重教材设计，结合小学现有的课程，以STEAM教育理念为指导，设计课程内容并进行教材编著。 1 我国小学编程教材现状 1.1 小学编程教材现状 在创意编程领域中，Scratch软件可以说是使用最广泛的，但各个地区的使用情况和水平各具差异：北京、广州等城市形成了较为完善的Scratch教学体系；在香港、台湾，Scratch软件已全面面向小学生；上海、湖北等地对Scratch软件的使用则处于落后地位[1]。 教材是开展课程教学的核心资源，现阶段由我国学者编著的创意编程教材不断增多，如北京景山学校教师吴俊杰研发的《Scratch测控传感器的研发与创意运用》教材；温州中学谢作如老师教授的《S4A和互动媒体技术》课程[2]，随着STEAM理念的深入，Scratch软件的教材层出不穷。 1.2 当前国内小学编程教材的问题 1） 缺乏教学设计理念 当今市面上部分教材由厂家开发，这类教材多以盈利为目的，教材内容相对粗糙，教学目的不明确，忽视了对学习者的分析，这类教材并不能达到良好的教学目的。 2） 未能很好地融入STEAM教育理念 STEAM教育时代已然兴起，其理念注重对学生跨学科能力的培养，而Scratch软件则可较好地培养学生的思维能力和动手能力，若将两者结合必能更好地促进创意编程的发展。但现在的Scratch教材对这点尚不重视，少有达到STEAM教育下对系统性、创新性和综合性的要求。 因此，纵观国内Scratch教学上的教材资源开发情况，虽已经取得初步发展，但就其发展中的问题来看，为了更好地贯彻STEAM教育理念，仍迫切需要更进一步地开发出更完善的Scratch创意编程教材。 2 小学编程教材设计的理论基础与开发原则 2.1 理论基础 1） STEAM教育理念 STEAM教育注重对学生跨学科能力的培养。在教材设计中，注重各单元与不同学科知识结合（如语文、美术、数学等），每课重点突出地讲授不同的脚本积木，让学生理解脚本中的逻辑，将编程的思维教给学生。 2） 项目式学习 项目式学习理论吸收了建构主义学习理论，认同学习过程是学习者积极、主动地建构知识的过程的观点。在教材设计中注重创建基于真实问题的情景，教师进行引导，学生分小组合作解决问题。 3） 游戏化学习 游戏化学习在近年来受到教育技术界的专家的普遍关注。游戏化学习采用游戏的机制，美学和游戏思维吸引学生，促进学习 [3]。教师在课堂上设置与学习相关的小游戏，使得学生在无意识中完成预期学习目标，达到体验者有效建构知识的目的。在教材设计中，大多的程序都是以游戏为题材进行设计，进而激发动手制作的热情。 2.2 教材开发原则 1） 要根据学生的心理特征进行教材板式设计 该年龄段的学生喜爱色彩鲜艳的图片，对语言冗长的书籍不太感兴趣，因此在教材设计时要图文并茂。在教材设计中，对“情景导入”、“项目任务”、“任务分析”等六个一级标题设置不一样的效果；而在文字部分，则尽量采用人物对话的方式减少大段文字的阐述，增加趣味性。 2） 要将抽象的概念具体化帮助学生理解 根据皮亚杰的心理发展理论，14岁以前的学生仍处于具体运算阶段，所以在教材开发过程中，注重将抽象的概念具体化，通过类比的方式向学生解释抽象概念，帮助学生理解。 3） 要充分考虑到学生的差异性 学生在信息技术能力方面存在着差异。在这些差异的影响下，上课过程中常出现有基础的学生早早地完成了任务，而基础较差的学生却跟不上学习的节奏的情况。因此，教材在设计过程中设置了一定的难度梯度，让不同能力层次的学生得到相应的训练。 3 面向STEAM教育的小学Scratch创意编程教材整体设计 3.1 教材整体内容设计 教材整体框架分为五个单元，每个单元分为两小节。在教材中，每个单元重点教授不同的模块，让学生在短暂的一节课中迅速地掌握当堂课要求掌握的重点知识。例如，在第一单元中，教授动作模块，使学生让角色按照自己的设想动起来，激发学生的学习兴趣；在第二单元中，教授声音和外观模块，给学生带来听觉和视觉上的刺激，让学生感受到音乐和编程带来的快乐。通过五个单元，教材将软件中的动作模块、外观模块、声音模块、画笔模块、数据和指令模块以及和数据和逻辑模块这五大基本模块设立为单独的单元进行讲授，而事件模块、控制模块、侦测模块则贯穿其中，最后通过第六单元，将前五单元的知识结合起来制作出游戏，使知识得到巩固。 3.2 编程课程中STEAM跨学科知识整合 教材结合学科知识、融入生活内容促进学生理解，例如第一单元结合语文《小蝌蚪找妈妈》一课，第二单元结合音乐《让我们荡起双桨》，第三单元结合美术以及数学多边形内角和等，第六单元制作游戏，将前五单元知识综合，让学生在制作游戏的过程中获得知识、乐趣[4]，如表 1 教材与学习生活结合，促进跨学科知识的整合。 4 面向STEAM教育的小学Scratch创意编程教材样章 本教材的每一课都设置六个环节：情景导入、项目任务、人物分析、程序设计、知识总结、任务拓展，六个环节在内容上层层递进。 1） 情景导入 “情景导入”这一环节从一个小故事引入，这个小故事让学生帮助角色解决问题或是完成某个特定的情景，并向学生展示程序实现后的效果图，让学生在开始学习前在脑海中出现一个画面，吸引学生的兴趣，让学生有动手操作的欲望。 2） 项目任务 该环节承接上一环节的情景，简明扼要地告诉学生他们需要完成什么任务，让学生在脑海中对程序需要实现何种功能有个初步了解。 3） 任务分析 在这一环节中，开始引导学生为编写程序做准备——导入背景与角色，并对角色进行分析。在对角色进行分析时，分步骤地告诉学生每个角色需要完成什么样的任务并为学生提供此角色的流程图，在此教师可引导学生自主思考，让学生思考可能需要哪些脚本，脚本的逻辑顺序如何，这样能让他们的思考在编写程序中得到检验，以此培养学生的自主思考能力和探究精神。 4） 程序设计 在这一环节中，学生开始编写程序。此环节分为三个小部分，第一部分是认识积木脚本，第二部分是搭建积木编程，第三部分是作品展示。第一个小部分又分为两个内容，一是认识这堂课需要新学习的脚本，二是巩固已学的、在这节课中仍需用到的重要脚本。在第二部分中，将搭建积木的过程细分到每个步骤，并对步骤进行必要的解释。在解释过程中如遇到抽象概念则运用类比的方式，将抽象的概念具体化，让学生用最简单的方式来理解抽象概念。第三部分则以图片和人物对话的形式来展示作品。 5） 知识总结 在这一环节中，教师可以运用绘制思维导图的方式对这节课学习的内容进行复习巩固，以此帮助学生搭建知识体系。 6） 任务拓展 在每课完成程序编写后，还有一个“任务拓展”环节，该环节要求学生独立完成一个程序的编写。让学生自检是否掌握了这堂课的知识，并发挥主观性，培养创新能力。 5 小结 本研究以 STEAM理念为指导，运用做中学、项目式学习、游戏化学习的理论，分析学习者的特点，设计开发教材，突破传统的教学方式，以思维可视化的方式帮助学生在脑海中构建知识体系，引导学生自主思考、解决问题[5]。同时在研究过程中也不可避免地遇到了一些挑戰，但经过努力，困难亦最终被一一击破。 参考文献： [1]金元君. 创客背景下的校本教材开发研究与实践[D].上海师范大学，2014. [2]范帅帅. 基于Scratch培养小学生计算思维的教育实践研究[D].聊城大学，2018. [3]胡卫平，首新，陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（04）：31-39+134. [4]胡畔，蒋家傅，陈子超.我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择[J].现代教育技术，2016，26（08）：22-27. [5]李刚刚.可视化学习策略在计算机教学中的应用研究[J].陕西教育（高教版），2011（6）：111-112. 【通联编辑：王力】 |
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