利用Scratch软件开发的“模拟保护色的形成过程”教育游戏

朱金静

摘要 依据人教版八年级下册探究实验“模拟保护色的形成过程”，用Scratch软件设计了一款教育游戏：情景为在绿色草地上抓蝴蝶，以限时闯关的形式减少学生主观因素对实验结果的影响，以数据列表和画面两种形式呈现不同颜色的“幸存者”，该教育游戏中的角色、背景和时长等数据均可修改。通过游戏引导学生理解保护色的形成过程，同时落实STEAM教育。

关键词 Scratch 保护色 教育游戏

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

文件编号：1003-7586（2020）08-0066-03

生物的进化是生物科学研究的重要领域之一，学生在探究“模拟保护色的形成过程”活动中，感受到环境改变会影响保护色的形成，有助于学生客观理解生物进化的原因。同时该实验有助于提高学生相互协作、记录数据以及分析数据的能力。

1教育游戏设计的背景和思路

1.1设计背景

人教版八年级《生物学》下册第七单元第三章第三节“生物进化的原因”中，探究实验“模拟保护色的形成过程”设定100个“猎物”，每次捕食75个“猎物”后，每个幸存者繁殖3个后代，保持“猎物”总数为100个。大量的捕食用时过长;而且对计数工作要求尤其严格，既要时刻记录猎物剩余量，繁殖后代时又要记录每种颜色的猎物数量，稍出现偏差，通过繁殖积累后，误差会被不同程度的放大;实验时常常存在小纸片不易拿起，以及学生会经常刻意抓取某种颜色的小纸片等情况，导致实验数据不准确;繁殖后代的操作繁琐，极大降低实验的趣味性，分散学生的注意力。在实际教学过程中，该实验的开出率很低，完成度也不高，难以达成教学目标。

1.2设计思路

尝试用Scratch软件从教育游戏的视角对该实验进行改进，运用现代信息技术以真实场景和蝴蝶将本实验回归自然，以自动计数、自动繁殖来弥补原实验的不足，综合考虑八年级学生的认知规律和年龄特点，以限时闯关的形式降低“捕食者”的主观因素对实验结果造成的影响，游戏时间控制在2min内。“猎物”总数40个，以最快的速度捕食20个“猎物”后，可提前进入下一关，每关游戏限时20s，超时游戏结束。游戏结束后通过数据列表和画面两种形式呈现不同颜色的“幸存者”，通过重点分析实验结束后的数据统计结果，引导学生在游戏中亲身体会、客观理解保护色的形成过程。

2游戏编程

2.1Scratch简介

Scratch是由麻省理工学院开发的一款面向儿童和青少年的简易编程软件，指令采用“搭积木”的方式进行编程，只需要按照逻辑用鼠标将指令拖动到脚本区，简单修改对应参数，就可以轻松实现所要的功能。利用Scratch编写生物学小程序，学生的创作过程就是对已有生物学知识进行回忆、重整、发展和创新的过程，能很好地推进初中生物学STEAM教育。

2.2背景和角色编辑

上传游戏背景：绿色草地;角色：4种颜色蝴蝶（背景透明且大小一致）。

2.3编程

2.2.1角色编程

四种颜色的蝴蝶本体各1只，各克隆9只，共40只，并实现游戏角色的分布、消失和克隆等。以绿蝴蝶为例，编程程序如图1所示。

2.3.2流程控制编程

编程主要控制游戏規则、背景显示、音乐效果、计时计数、过关提示和超时结束提示等（图2）。

3“模拟保护色的形成过程”教育游戏呈现

（1）安装应用程序：Scratch 2.0。

（2）打开教学游戏：点击“打开文件”，上传“模拟保护色的形成”教育游戏.sb3。

（3）按照“模拟保护色的形成过程”教育游戏中的说明即可进行游戏（图3～图7）。

4游戏拓展

Scratch编程软件简单开放，可对关键数据和编程语言添加注释，能更好地让受试者理解编程的目的和操作要领，便于教育游戏的优化。“模拟保护色的形成过程”教育游戏克隆体的数量、每一关游戏时长、角色和背景等参数均可修改，使Scratch编程软件很好地融入课堂促进STEAM教育开展，培养学生的创造性思维。学生不断创作和完善的过程就是对已有生物学知识进行回顾、整合、发展和创新的过程。

通过更换不同颜色的背景，引导学生更客观地理解保护色是对某一种环境的适应，与环境颜色基本保持一致，一旦环境发生改变，保护色也会变更，为后续分析“遗传和变异”起到辅助作用。

可将游戏角色更换为毛毛虫和老虎等任意生物，并适当修改背景，引导学生从游戏的角度理解不同环境下生活生物保护色的不同，从而促进对生物多样性的理解。

游戏开始时，通过多次点击空格键，几秒内即可呈现“猎物”大量繁殖的画面，为分析“过度繁殖”做铺垫。

5收效与不足

5.1收效

采用该程序，可顺利完成实验目标，突破难点。游戏操作极其简便，学生按照游戏的提示即可在2min内顺利完成实验。实验结束时，及时将各种颜色的“幸存者”统计结果和画面呈现给学生，既科学性规范，又有很强的视觉冲击力。通过分析数据统计结果，能够引导学生更全面地理解保护色的形成是自然选择并逐代积累的效果。

实验结果准确可靠。以真实的场景和生物将保护色的形成过程真实化、形象化。并以小组合作、限时闯关和不断减少的生命值两种形式，极大地降低“捕食者”主观因素对实验结果的影响。

课堂趣味性和幸福感极大提高。通过添加音乐特效吸引学生的注意力，极大地提高学生的学习兴趣;以小组合作的形式开展本实验，每一个学生都能参与到实验中来，在游戏中获得知识的同时，又感悟到现代信息技术给学习带来的便捷。

5.2不足

由于该游戏自动计数、自动繁殖后代，在本实验中无法进一步培养学生如实记录数据这种严谨的科学态度以及补充繁殖后代的动手操作能力。但是，很难找到纯色、大小一样的真蝴蝶，导致游戏素材的蝴蝶存在斑点或条纹，尤其绿蝴蝶无法做到与背景色颜色完全一致。软件在实验结束后无法将学生小组的数据汇总类分析，找出共性，总结规律。