Scratch少儿编程教学模式探索与实践

郑康乐 陈立志 陈泳仪 古柏芝 吕铭演 曾莉

摘要：为了改变Scratch少儿编程以教师为核心的填鸭式教学模式，促进少儿逻辑思维的发展、创造力的培养和科学素养的提升，基于对少儿编程教育的调研分析，提出了“自主探究五步走”的少儿编程教学模式，并通过具体的教学案例对教学效果进行验证，实践表明了此教学模式能有效地提高少儿的思维创新能力和学习编程的积极性。

关键词：Scratch;少儿编程;教学模式; 探索与实践;调研分析

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0088-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Exploration and Practice of Scratch Children's Programming Teaching Model

ZHENG Kang-le， CHEN Li-zhi， CHEN Yong-yi， GU Bai-zhi， LU Ming-yan， ZENG Li*

（School of Mathematics and Information， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China）

Abstract： In order to change Scratch's children's programming teaching model with teachers as the core， promoting the development of children's logical thinking， the cultivation of creativity and the improvement of scientific literacy， based on the investigation and analysis of children's programming education， the "Five Steps of Independent Exploration" of childrens programming teaching model is proposed， and the teaching effect is verified through specific teaching cases. Practice shows that this teaching model can effectively improve childrens thinking innovation ability and the enthusiasm of learning programming.

Key words： Scratch; children's programming; teaching mode

随着我国信息化建设的不断推进，人工智能、大数据、云计算等信息技术正不断发展，国家越来越重视对青少年的信息技术教育。教育部在2016年颁发《教育部十三五规划纲要》中明确指出：要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力。国务院在2017年印发的《新一代人工智能发展规划》中也提到“在中小学阶段，要设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。”编程教育已成为信息技术教育发展的大趋势，且越来越低龄化[1]。

少儿编程教育是通过可视化图形编程和编程游戏启蒙等方式，培养少儿的逻辑思维、计算思维以及创新能力的编程课程[2]。在Scratch软件出现之前，少儿编程以BASIC、LOGO语言为主， 这些语言由于功能的单一性和命令编写的复杂难记等特点，很难在少年儿童群体中推广，而Scratch软件的鼠标拖动程序块、搭积木式编程过程能让少年儿童轻松入門[3]。虽然基于Scratch的少儿编程正处于快速发展的阶段，但是目前大多数Scratch少儿编程教学仍采用传统的课堂教授模式，缺乏一定的趣味性和生动性。因此，为了改变Scratch少儿编程以教师为核心的填鸭式教学模式，实现以学生为中心的Scratch探究式教学，本文基于对少儿编程教育的调研分析，对Scratch少儿编程教学模式并进行探索与实践，以促进少儿逻辑思维的发展、创造力的培养和科学素养的提升。

1 少儿编程教育调研情况分析

1.1少儿编程教育现状

为了了解目前少儿编程教育的发展情况，本项目组在广州市开展了一次社会调研活动。通过问卷调查的方式，在线上和线下共发出350份问卷，回收有效问卷共328份。将所得的数据进行可靠性分析，发现可靠性统计量Alpha均大于0.8，信度较好，说明数据具有较高的内在一致性。

对教育支出占家庭总支出情况进行统计，结果如图1所示，教育支出占家庭总支出比重为10%～20%的占13.7%;比重为20%～30%的占32.9%;比重为30%以上的占比到达了48.5%。虽然仅有20.4%的人对少儿编程教育有较高的认识，有65.9%的人表示仅仅听过，了解程度不深，但近50%的家长认为少儿编程教育是大势所趋，并表示会在课外主动让孩子接触少儿编程方面的知识，锻炼编程思维和动手实践能力，从而加强孩子的核心素质。

此外，在调研中也发现少儿编程的教学模式存在着一些问题：（1）大多数的少儿编程教育是以C、C++、python等计算机高级编程语言作为教学内容，由于小学生缺乏计算机和数学的基础，受到知识储备及思维的限制，对编程的理解和接受程度较低，入门难度较大，无法真正的激发学生对编程的兴趣和学习编程的积极性。（2）少儿编程教学虽然有线上和线下两种授课形式，但大多数少儿编程教学仍采用传统的填鸭式教学，无法满足不同学生差异化发展的需要，只重视“教师的教”而忽视了“学生的学”，在课程教学中缺乏对学生创新思维和实践动手能力的培养。（3）课程脱离日常生活且枯燥乏味，使学生无法在自己认知观点中去发现问题、分析问题、探究问题和解决问题，不能很好地调动学生的主观能动性。

1.2 少儿编程教学優化建议

针对上述少儿编程教学模式存在的问题，提出以下几点优化建议：（1）游戏化编程教学。选择趣味图形化的编程教学软件，如Scratch，采用搭积木式编程方法及语言，能使学生摆脱了死记硬背技术编程代码，游戏过关的教学设定和生动的界面动画能够有效激发学生的挑战和好奇心理，提高学生的学习兴趣和积极性[4]。（2）将“教师的教”和“学生的学”进行有机结合。教学要以学生获取科学知识，领悟科学思想和学习科学方法为目的进行开展，教学中要强调学生的主动参与、动手动脑，积极探索和感悟科学的过程，培养学生的动手能力和创新思维，且课程教学还要符合学生的认知发展规律，努力满足不同学生差异化发展的需要[5]。（3）教学素材源于生活，用于生活。在教学过程中创设生活情景，引导学生应用编程知识来解决生活中遇到的问题，有助于学生的创新思维和综合能力的培养。

1.3 Scratch少儿编程教学模式探索

针对上述少儿编程教学存在的问题，本文基于Scratch编程软件，提出“自主探究五步走”的少儿编程教学模式，如图2所示，采用以六至九名学生为一个班，每二至三人分为一个小组，组内共同合作，组间相互竞争的自主探究式教学形式，通过“创设情境，导入课程”“结合情景，搭建模型”“任务分解，编写代码”“创新改进，学以致用”和“作品分享，总结评价”五个步骤进行编程教学[6]：

（1）创设情境，导入课程。将教学与生活实际紧密联系起来，从学生的生活经验和已有认知出发，创设生动有趣的情景，提高学生参与课堂的积极性，充分激发学生学习编程的兴趣。

（2）结合情景，搭建模型。根据情景的需要，教师引导学生以组内成员合作的方式，共同搭建相应的积木模型，并进行小组比较，能够提高学生的实践动手能力和团队协作能力。而良好的竞争性学习氛围，又能够提高教学的趣味性和学生参与编程学习的积极性。

（3）任务分解，编写代码。通过教师引导，理清相应的分解思路，将复杂的编程任务进行分解，让学生慢慢掌握任务分解的技巧，化繁为简，便于学生思考和处理问题，形成发散性与逻辑性思维，培养学生的逻辑思维能力。

（4）创新改进，学以致用。在教学过程中注重培养学生的创新精神和实践能力。教师在原有搭建和编程基础上提出创新任务，小组间相互竞争，组内成员共同合作，让学生综合运用所学知识，进行相应的创新改进，在动手实践过程中提高学生的编程思维能力，培养他们的团队互助意识和竞争意识，增强团队合作的能力。

（5）作品分享，总结评价。学生通过组内成员共同努力搭建出的新模型和创新出的编程程序，与不同组的同学进行分享、交流和互评。这不仅可以提高学生的自信、观察和表达能力，还能帮助学生将作品继续完善，再次激发学生分析、设计、创新的热情，有助于培养学生创新能力和实践能力，让学生主动探究，自由创作，快乐分享。

2 Scratch少儿编程教学模式实践

本项目组以《魔法棒》课程为案例开展了教学实践，对“自主探究五步走”教学模式的教学效果进行验证[7]。

2.1 《魔法棒》教学设计

（1）教学内容：指导学生使用EV5积木块完成“魔法棒”和“风扇”模型的搭建，使用Scratch编程软件，实现 “魔法棒”对“风扇” 转动的控制。

（2）教学目标：让学生了解姿态方位传感器和陀螺加速器的基本构造和工作原理，并掌握“如果......那么......否则......”等逻辑语句的使用;让学生在模型搭建的过程中，培养和发展逻辑思维能力、动手实践能力，以及提出问题、分析问题和解决问题的能力;让学生在探索中收获成功的体验，感悟编程与生活的联系，体会编程源于生活并服务于生活，提高对编程学习的兴趣和积极性。

（3）教学重点：让学生掌握循环语句和条件控制语句的使用，通过编写程序语言实现“魔法棒”对“风扇”模型转动速度的控制。

（4）教学难点：了解姿态方位传感器和陀螺加速器的基本构造;理解“魔法棒”对“风扇”模型进行控制的工作原理。

（5）教学过程：

a）创设情境，导入课程

同学们，你们知道魔法棒吗？你们知道魔法棒都能有哪些神奇的威力吗？在我们今天的课堂上，老师给你们展示一下魔法棒的另一个威力，我只要轻轻一挥动，魔法棒的魔法就能让桌子上的风扇转动起来，同学们想知道这魔法是什么吗？一起看屏幕上的小视频，让我们一探究竟。

b）结合情景，搭建模型

教师结合情景，引导学生对“魔法棒”和“风扇”模型的外观、结构进行思考与讨论，并向学生讲授姿态方位传感器和陀螺加速器的基本构造和工作原理，指导学生根据模型设计图，以组内合作的方式，完成如图3所示的“魔法棒”和“风扇”模型的搭建。

c）任务分解，编写代码

教师根据课程内容，将代码编写任务逐一分解，任务难度由易到难。首先，让学生编写简单的马达控制语句，实现“风扇”模型的转动;其次，引入角度、转速等概念，让学生使用“魔法棒”来实现对“风扇”的多条件一次转动;最后，如图4所示，指导学生运用循环、条件等逻辑语句，用“魔法棒”控制“风扇”来实现多条件连续转动。

d）创新改进，学以致用

引导学生以小组为单位，运用姿态方位传感器和陀螺加速器的工作原理，重拼改造模型，如搭建爬坡小车，并指导学生用代码实现对模型的控制。

e）作品分享，总结评价

教师适时展示每个小组搭建作品，由学生互评后，教师对每件作品进行评价并对本节课的程序设计思路进行总结，如图5所示。

2.2 教学效果分析

为了解“自主探究五步走”教学模式下学生学习编程的效果，本项目组根据学生的课堂表现，学习成果的展示和教师的访谈观察，对教学效果进行研究分析，得出以下结果：

（1）学生學习积极性有所提高。在对学生的观察和与教师的访谈中发现，学生在课堂上能够更加积极地参与讨论，相互学习，在课后自觉寻找各种学习资源，积极搭建机器人模型，学习相应的编程知识，不断完善自身。学生也积极地表达了对代码编程的热爱，充分验证了Scratch机器人编程教学能有效提高学生动手实践能力和学习编程的热情。

（2）学生逻辑思维能力得以提升。Scratch积木化的编程方式使得代码编程变得生动有趣，学生乐于编程，有更多独立思考的空间，自行编写相应的程序代码，使得学生的逻辑思维能力得到了有效的锻炼，让学生的逻辑推理能力能够显著提升。

（3）学生创造力得以提升。学生在自身对机器人编程等知识了解的基础上，创造性地开展机器人结构的搭建，利用Scratch程序语言完成程序的编写，进而完成机器人控制。在这些过程中，学生产生各种新奇的想法，通过不断地思考和实践来寻求更加合理的方案，这使得他们的创新意识和创新能力得到有效锻炼和提升。

3 总结

在“自主探究五步走”教学模式的教学过程中，课堂氛围活跃。教师讲课时，同学们比较专注，很踊跃提问，对教师提出的问题，能积极回答，拓展思路，发散思维，不断思考课堂上的问题所在：如何搭建机器人？如何改善程序？如何完善机器人？而教师在教学过程中，主要是引导学生思考问题，不断挖掘课外知识，让学生独立思考，独立进行改进，独立发明创造。对于本项目组实行的这种教学模式，学生和家长都反馈良好。

对学生而言，在编程过程中结合机器人的搭建，增加了学习趣味性，提高了他们的课堂积极性。同时，编程的结果通过机器人展现出来，逻辑关系能够更明显展现出来，这大大提升了学生的逻辑思维能力。在学习的过程中，学生可以拓展思维，不断地进行联想，通过自主编程和搭建机器人把自己的想法实现出来，提升了学生的创造力[8]。对教师而言，这种教学模式为教师提供了一种新的教学思路，不只是教师在讲课，更多的是学生在进行操作，教师和学生的互动更加和谐，使教学过程变得更加有趣。

综上所述，和传统的教学模式相比， “自主探究五步走”少儿编程教学模式将Scratch编程软件和机器人进行结合，简化了编程程序，降低了编程的难度，能够充分激发学生学习编程课程的兴趣和积极性，培养学生的创新能力和逻辑思维，具有一定的优越性，可为少儿编程教育提供一种教学模式参考。在未来，随着人工智能的不断发展，编程教育将会有广阔的发展空间，而能够将青少年与编程两者高效结合起来的教学模式，也将会有足够大的应用空间。

参考文献：

[1] 陈一.中国儿童编程教育产业发展研究[J].科技和产业，2018，18（8）：14-18.

[2] 张勉.少儿编程教育的现状分析及其对策探讨[J].电脑知识与技术，2020，16（23）：105-108.

[3] 王少华，钱荷娣.社区教育视域下少儿学习动机的激发策略研究――以基于Scratch的少儿编程公益课程为例[J].宁波广播电视大学学报，2018，16（2）：53-56.

[4] 杨柳.Scratch对青少年机器人编程问题的解决探讨[J].文化创新比较研究，2019，3（2）：150-151.

[5] 付雷.新版《义务教育小学科学课程标准》中的新理念[J].新课程教学（电子版），2017（8）：4-6.

[6] 孙立会，周丹华.基于Scratch的儿童编程教育教学模式的设计与构建——以小学科学为例[J].电化教育研究，2020，41（6）：75-82.

[7] 钱筱阳，付诗佳，吴子昊，等.Scratch少儿编程教育探索与实践[J].科教导刊（上旬刊），2019（8）：134-135.

[8] 徐金芳.基于校本课程的Scratch创意编程教学实践研究[J].试题与研究，2020（24）：38-39.

【通联编辑：王力】