面向信息技术核心素养的Scratch案例设计与开发

肖芳 赵宣杰 刘永琴 廖艳婷

摘  要 以“小树的生长”生态游戏为例，基于信息技术核心素养的核心要素计算思维和数字化学习与创新的培养，进行

Scratch案例设计与开发。

关键词 Scratch;免费师范生;信息技术核心素养;生态游戏;计算思维;数字化学习与创新

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）03-0054-03

1 设计理念与思路

通过计算思维去深化认知  计算思维是信息技术核心素养中的核心要素。对现实中的问题进行抽象与分解，用逻辑和算法去模拟现实情境，透过事物的表象，探究深层的规律，深化学生的认知，形成解决问题的高阶思维方式与能力。

通过数字化学习去创新表达  学会数字化学习与实践创新是信息技术核心素养的重要目标。开展基于项目的学习，以新媒体为平台，以主题式任务驱动为主要形式，学会创意表达以及共享写作的能力，适应数字时代的发展。

信息技术促进学科融合  对事物的认识有很多角度，基于现实的真实问题从来不是一个学科可以解决的问题，在开展综合性学习活动和研究性学习过程中，信息技术促进学科融合发挥着越来越重要的作用。

2 面向信息技术核心素养的Scratch案例设计

作为MIT开发的图形化编程工具，Scratch在与其他学科融合、促进STEAM学习中的应用很广泛，在提高学生的计算思维和数字化学习与创新能力上尤为突出。本文以生态游戏“小树的生长”为主题，涵盖美术、音乐、生物、信息技术、科学、品德等各个学科的内容，需要结合艺术性、科学性、生态性等特征，对小树的生长环境、条件与规律进行抽象与分解，在Scratch中进行外观、逻辑与算法的设计与实现。

主题与探究  在“小树的生长”中需要界定小树生长所需的环境与条件，最基本的是阳光与水分;需要设计小树各个生长阶段的外观，形成生长的动画;需要设计与实现在游戏中的基本操作与功能，对积木与逻辑模块进行组合，能源的循环、垃圾的分类等都需要在游戏中体现。

背景与外观  Scratch的绘制模块具有基本的绘制功能，利用基本的绘制工具进行游戏背景和图像素材的设计与绘制，包括舞台背景图，树苗及生长过程中的各种造型，太阳、水壶、按钮、垃圾桶、可回收垃圾和不可回收垃圾等造型，如图1、图2所示。

积木与模块

1）理解“运算”模块，特别是数值对比与随机数。“运算”模块主要包括基本的数学运算、比较运算、逻辑运算、字符串运算等。其中，基本的数学运算指加减乘除的运算及随机数的产生;比较运算包括小于、大于和等于;字符串的比较会忽略大小写，空格也参与比较，并按照字母一个一个地比较。

2）理解“广播”模块，掌握“播放广播”“接收广播”的用法。“广播”模块包括广播一条消息、当接收到广播、广播一条消息并等待，主要是通过播放广播和接收广播来发布指令和接收指令，完成动作。当消息被广播后，舞台和角色都可以接收到广播，可以使用“当接收到广播”来建立各个角色之间的联系。

3）理解“控制”模塊，掌握“造型变换”的用法。“控制”模块主要包含各种循环控制、条件控制等，当需要重复执行一段脚本时，就要用到循环积木块，循环包括已知条件的循环，指定循环条件，用次数或计数来控制;还包括用条件语句进行控制的未知条件循环，在条件成立的情况下循环，这里可以与比较运算嵌套使用;还有一种无限循环，永远重复执行，直到程序结束。

4）理解变量的意义，掌握变量积木的用法。在编程语言中，使用字母或者单词来表示一个或多个数量是极为常见的一种做法，这样的字母或单词叫作变量。通过使用Scratch来创建一个变量，点击代码区的变量，点击建立一个变量，然后输入所需变量的名称即可创建完成。申明变量之后，就需要给变量赋值，赋值的操作可以与其他积木块嵌套使用。

3 面向信息技术核心素养的Scratch案例开发

功能实现

1）实现按钮交互，点击按钮或角色可以更新变量数值。用按钮的形式实现游戏中的交互，只需要用户点击按钮就可以进行各种操作，使游戏的操作更为直观。制作游戏中需要的各种按钮，包括游戏开始、阳光值变更、浇水值变更、垃圾分类选择等。

2）实现广播触发，执行相应的指令。事件中的消息广播在游戏中运用得比较多，树苗的大小、阳光、浇水等变量的变更都需要消息广播来实现角色间的通信。

3）引入纠错机制，防止变量为负数。游戏中程序的运行还需要引入纠错机制，以增强游戏程序的强壮性，保障游戏的运行符合逻辑。

4）实现随机控制，随机生成能源与水分。游戏中能源要素的产生数量、出现的位置都需要随机控制，使游戏更为生动与自然，增强游戏的娱乐性。

逻辑搭建与步骤

1）导入树苗、太阳、水壶、水、背景等素材。

2）制作与设置按钮，分别是阳光和浇水。运用变量数值模块将阳光和浇水的初始数值设置为10，设置树苗的外观大小初始值为50，如图3所示。

3）复制太阳角色，调整大小，作为“阳光”变量的增长条件。将水角色调整到适当大小，作为“浇水”变量的增长条件。当角色被点击时，“阳光”变量的数值会-1并播放音效，播放广播“阳光”通知树苗;当阳光数值为0时，为防止出现负数，程序停止。

4）运用事件模块“当接收到广播”，让树苗的大小增加

1，“树苗”变量增加1，此时树苗的变量和树苗的大小成比例缩放。

5）为树苗制作造型变换，当树苗达到一定大小时，树苗姿态发生变换。运用“如果—那么”模块添加运算模块，如果“树”变量大于一定数值，树的姿态发生变化。添加重复执行，保持树的姿态的变换。

6）水壶浇水的动画。水壶在游戏开始时是隐藏的，所以要有隐藏指令，并将水壶的位置固定。在接收到浇水按钮发出的“浇水”广播后，播放一次水壶浇水的动画。因为只播放一次，所以运用重复执行X次，将数值改为1，每种姿态切换间隔0.1秒，然后隐藏。

7）实现能源小太阳和水分的随机出现（图4）。运用运动模块和运算模块，在随机数范围内出现。当小太阳或水被点击时先隐藏，然后增加相应的变量数值，在1～5秒时间后出现。

8）实现垃圾分类功能。能源的获取需要用垃圾分类得分来完成，垃圾分为可回收垃圾和不可回收垃圾，选择正确则加分。界面设计如图5所示，逻辑模块如图6所示。■

参考文献

[1]李艺，殷雅竹.中小学信息技术教育的文化内化问题[J].教育研究，2001（10）：57-61.

[2]钟柏昌，李艺.计算思维的概念演进与信息技术课程的价值追求[J].课程·教材·教法，2015（7）：87-93.

[3]杨晓哲，任友群.高中信息技术学科的价值追求：数字化学习与创新[J].中国电化教育，2017（1）：21-26.

[4]解月光，杨鑫，付海东.高中学生信息技术学科核心素养的描述与分级[J].中国电化教育，2017（5）：8-14.