Scratch进阶学习：从创意到创客
2017-06-12金鑫
金鑫
【摘 要】Scratch是麻省理工学院媒体实验室开发的专为青少年而设计的计算机编程语言，非常适合小学生学习，并且具有面向对象程序设计的特性，是学生学习和感受计算机编程，培养创新思维、创客意识比较理想的载体。将Scratch课程引进小学信息技术的课堂，不仅仅是为了让学生学会编程，更是将学生从创意之路领上创客之道。
【关键词】Scratch 进阶学习 信息技术 编程
Scratch是麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）开发的全新的、专为青少年而设计的计算机编程语言。与以往枯燥且难记的计算机代码指令不同，它采用的是形象且直观的积木式指令。运用这样的指令能够很方便地创建出交互性的故事、有趣的动画、复杂的游戏以及美妙的音乐等有意思的程序作品来，非常适合小学生学习。但是，现行小学信息技术Scratch内容的教学，教师的常规做法是以模块分解的方式选择几个案例作为教学载体，然后让学生通过分析模仿案例来制作Scratch作品，学会Scratch编程。在呈现学生作品时，经常会出现作品相似度高的现象。后期自由创作，很多学生更会受固定思维以及原有经验的禁锢，不能发挥出创意，体现创造力，因此不能充分调动每一位学生的学习积极性，开发和培育每一位学生的学习潜能和特长。这需要教师改进教学方式，创新教学方法。因此，笔者尝试进行了Scratch进阶学习活动的实践研究。
一、Scratch进阶学习概述
Scratch进阶学习有别于仿课，基本的教学观点是“学习即智造”，基本的特点为“有创意，能设计，敢动手，乐分享”，关注的是创新思维、创客教育在课堂教学中的体现，理论依据主要来源于以教育学和心理学为背景的建构主义理论以及以社会学与网络经济学为背景的“长尾理论”。仿课是从1到N，进阶则是从0到1。从1到N，意味着复制；从0到1，意味着创新。
Scratch进阶学习活动（图1）是在普通学习活动的基础上基于项目的学习活动。第一步是创意学习：基于软件工程的思想对编程形成一个整体的架构，利用思维导图发散学生的想象力，并通过编程操作加以实现。第二步是创客意识：在前面的基础上，从虚拟的编程中走出来，加上现实的体验，让学生具有初步的创客意识。两者是一种递进的关系。实践表明，在Scratch中采用进阶学习活动可以有效地发展学生的个性，培养其创新精神。
图1 Scratch学习活动
Scratch进阶学习活动的过程其实是学生不断提升自我的过程。学生通过Scratch进阶学习活动，能提高学习的兴趣与动手设计的能力。在活动中学生可以掌握和整合多种知识与技能，从而把想象力与创造力落到实处。下面，笔者将结合“迷宫游戏”的创作来对Scratch进阶学习活动进行详细的阐述。
二、Scratch进阶一：创意学习
在浙摄版六年级下册Scratch单元《创编游戏》一课中，学生运用键盘控制和侦测判断，进行游戏的设计（图2）和脚本的编写（图3），完成了“迷宫游戏”的简单制作。
[创意主题：迷宫游戏 游戏规则 运用键盘控制主角移动。角色从起点移动到终点。走到赛道之外，会返回起点。到达终点，显示“我成功了！” 舞台 1.起点
2.道路
3.终点 角色 1.小猫 动作
设计
1.小猫从起点出发，通过上下左右键控制小猫的运动
2.小猫如果碰到道路以外的颜色，就返回起点
3.小猫如果碰到终点的颜色，就说“我成功了！” ]
图2 游戏的设计
图3 脚本的编写
Scratch软件的创意学习（图4），并不是通过“教师教，学生学”这种基本模式，而是让学生通过“模仿—改编—自创”这一过程来实现。这里涉及软件工程的基本思想。
图4 创意学习
在Scratch教学中，学生进行作品创作的过程，实际上也包含了一个软件开发的系统工程（图5）。涉及需求分析、功能设计、编程调试、展示分享等多个软件工程的环节。编程调试、展示分享在基础学习时已经进行了实践。编程调试、展示分享环节中，关注的是学生的计算思维应用。在需求设计、功能分析环节中，注重学生的创意思维体现。这里主要提到的是需求分析和功能设计。
立项][1需求分析][3编程调试][2功能设计][4展示分享]
图5 软件开发的系统工程
在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时，描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作。换到Scratch创编游戏来说，需求分析是学生进行作品创作的关键过程。有了需求分析学生才能清楚地了解自己创作作品的需要，创作作品的脉络才会清晰。在确定了创作作品的这些需要之后，学生才能更好地分析和寻求新的作品。需求分析阶段的任务是确定作品的功能。
因而在学生进行创作作品之时，教师首先需要引导他们对即将要创作的作品进行需求分析。出示一份普通版的迷宮（图6）与一份进阶版迷宫（图7），进行对比。
图6 《迷宫》 图7 《迷宫之小车》
生1：原来我们的迷宫是仿造书上的Z字形迷宫。现在看见的新的迷宫，它的舞台设计比较复杂，并不是简单的直行。
生2：原来的主角是小猫。现在换成小车了。主角有改变。除了主角，还加入了其他角色。三个可以变化不同颜色的交通信号灯。
生3：主角小车除了超出区域后会退回到原点，当它碰到交通信号灯时，不同的颜色会有不用的响应动作。
师：同学们真会观察。这个作品在舞台、角色、动作设计（图8）上都有了改变。在设计《迷宫之小车》时，我的需求是：运用键盘控制小车（角色）移动。角色从起点移动到终点。走到赛道（舞台）之外，会返回起点。到达终点，显示 “我成功了！”途中遇到绿灯、红灯、黄灯（角色），小车会有不同的反应（动作）。如果接下来你想制作一款好游戏，会在哪方面进行改进？
图8
生4：我将要设计一个“走出山洞”的迷宫游戏。我的需求是：运用键盘控制人（角色）移动。人有三点血量，要走出山洞。山洞的不同地方有石头阻挡（舞台），还有四个怪物（角色）来回巡逻。不能碰到怪物。碰到怪物，扣一滴血。直到血量扣为零，失败（动作）。
……
需求分析能帮助学生搞清楚自己要创作的作品有哪些需要，可以给学生指明思考的方向。有了方向，学生的想象力就能在正确的道路上不断驰骋。学生是课堂的主体，教师是课堂的引导者。每一个学生在需求分析下都能有自己的设计方向。这样才能充分调动学生的学习积极性，从不会说到会说，从不会想到会想。
学习的最终目的是应用。模仿是学习的起点，而带有创意的创作才是最终的目标。学生需要学会运用已有的知識结合自己的创意发挥来创作出自己的作品。学生需要教师的引导，也需要教师提供更多的机会来挖掘和展示自己的潜能。这是为未来培养合适的人才。
三、Scratch进阶二：创客学习
作为进阶学习，如何体现程序与日常生活的联系，能将屏幕上虚拟的东西与现实世界连接起来，这是一种价值的诉求。创客学习能帮助实现这一诉求。学生通过创客学习、通过动手实践，以及借助信息技术能把各种创意转变为现实。学生对亲身体验和动手实践总是很感兴趣的。创客学习活动可以激发学生的学习兴趣，调动学习积极性，正是激发学生主动学习的一种很好的方式。
那创客学习怎么在Scratch进阶学习活动中体现呢？我们要关注两个维度（图9）。
[图9 创客学习]
图9 创客学习
（一）关注生活维度，感受现实价值
教师播放一段视频：在高速公路上，有限速的标准。车辆超过限定的速度，有摄像头进行拍摄，交警部门会开出罚单。
教师播放另一段视频：持有噪声测试仪的工作人员，在马路边进行噪音测试。噪音也是一种污染。利用噪声测试仪，可以在工作现场、广场等公共场所进行噪声检测。
引导学生观看并发现：速度的快慢会被记录在后台，随着车辆的经过实时更新；噪音的大小也会被显示在监测的显示屏上，随着周围音量的变化动态更新。由此激发学生的兴趣：这是运用了什么样的技术？和我们现在学习的编程有关系吗？
出示例子《看，声音的样子》：通过音量值的变化，小猫的行走路线发生改变（图10）。
[图 10 《看，声音的样子》舞台呈现]
图 10 《看，声音的样子》舞台呈现
编程程序如下（图11）。
图11 《看，声音的样子》编程实例
（二）关注信息维度，虚拟转为现实
1.利用知识迁移，学习新知
知识迁移是学生要掌握的一种重要的能力。学生要学会观察利用新旧知识之间的联系，进行新旧知识之间的对照，从而对原有知识进行迁移，学会新知识，领会新知识，运用新知识。
小试验：将耳机插入计算机的接口，对着麦克风录制（图 12）。用不同的音量说话。
图12
学生观察后发现，音量不同的时候，计算机界面上会出现不同的变化（图13，图14）。
图13
图14
在Scratch里有一组命令可以实现类似的效果。在Scratch1.4版本里，如：音量值。在Scratch2.0版本里，如：响度，摄像头侦测。以音量值为例。为了感知麦克风的信号，需要利用“侦测”面板中的“音量值”变量。这一变量可以直观地反映麦克风音量的大小，取值范围是0到99。有了这条命令，学生就可以利用它编程，让舞台上的角色随着音量值的改变而产生各种变化。
师：我们怎么结合“迷宫游戏”进行创作？
生1：我可以用音量改变角色的大小。
生2：我可以用音量改变角色的颜色。
生3：我可以用音量切换舞台。
生4：我可以把音量和其他命令组合起来使用。
……
师：同学们很会发现。任取其中一条，如我们可以使用音量来控制角色的行走，但是具体的控制方法还是多样的。比如可以将角色的纵坐标直接设为音量值经过算术变换的值，也可以判断音量值大于某个值时上升或下降。期待大家更多的实践。
体验加上互动，对学生现实感受进行了冲击。学生的兴趣完全被调动起来。利用现有的任务和素材，生成个性创作，深刻体验虚拟与现实的融合。这一次的设计尝试利用麦克风作为输入，设计创作“迷宫游戏”。从创作的过程可以体会到，一个渗透创客精神的游戏可以给一个原本普通的游戏增添更多的乐趣。这里提到的响度、摄像头侦测等功能，在只要是配置了耳麦和摄像头的计算机上都可以进行应用。另外，在这个基础上，Scratch还可以外接测控传感器以及Arduino機器人来实现对虚拟与现实更加深入的探究。
2. 基于现实生活，打开思路
科学技术是第一生产力。科技进步与创新是推动经济和社会发展的决定性因素。创客学习活动关注在现实生活中的实际运用。希望小创客们能够打开思路，提出更多能与生活相融合的设计思路，创作出更多的创客作品。
师：在前面的视频里提到，在高速公路上，有限速的标准。车辆超过限定的速度，有摄像头进行拍摄，交警部门会开出罚单；持有噪声测试仪的工作人员，在马路边进行噪音测试。在现实生活中，还有哪些关于这方面的应用？
生1：我想做可以模仿在屏幕上切水果的体感游戏。Scratch2.0新增了视频侦测功能和克隆功能。当我挥动手臂时，摄像头能捕捉到我的动作。正好切到水果的时候，水果完整造型切换到破裂造型，看上去是被切开的形状。
生2：我们小区的楼道里有安装感应灯。我想和这个应该有关系。我可以设计根据音量的响度，让白炽灯进行明暗的变化。音量达到一定的量，灯亮，否则，不亮。
生3：我想设计一个小猫储蓄罐。当我把硬币放在储蓄罐上，储蓄罐里的小猫就会伸出手来，拿走我的硬币并发出“喵”一声的猫叫。
生4：我也有个储蓄罐。当我投币时，我的变形金刚储蓄罐会发出兴奋的声音并且能有姿势的比画。
……
创客学习活动基于项目学习，既让学生进行现实体验，又培养学生的创新思维，把学生的好奇心和创造力极大地调动起来。在Scratch课堂里，采用进阶学习方式，让学生进行创意与创客的学习活动。在“自主、探究”建构学习的理念下，发挥学生的好奇心和想象力，培养学生的创造力；使学生勇于提出新的观点和设想，并在理性分析判断后，可以使之实现。
陶行知先生曾说过：“处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人。”创新是当今时代的关键词，而创客是新时代对人才的迫切需求。希望，Scratch进阶学习活动能早日在更多的中小学中进行推广。
（浙江省杭州市卖鱼桥小学 310000）
