面向STEAM教育的Scratch課程設(shè)計(jì)探究

近年來，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了很多基于Scratch環(huán)境的STEAM教育產(chǎn)品。但由于其多應(yīng)用于計(jì)算機(jī)課堂中，導(dǎo)致絕大多數(shù)的課程方案都側(cè)重編程分析，忽視了在探究學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決實(shí)際問題的能力。

一、Scratch教學(xué)現(xiàn)狀

通過對(duì)于Scratch編程教學(xué)現(xiàn)狀的梳理，可大致將其分為Scratch編程課程和Scratch輔助型課程兩種。Scratch編程課程是指以Scratch為教學(xué)內(nèi)容的課程，目的是通過模塊化的形式，幫助學(xué)生初步學(xué)習(xí)編程、應(yīng)用編程解決一些問題。通過Scratch編程課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以制作電子相冊(cè)、交互動(dòng)畫等作品。Scratch輔助型課程，是指以Scratch為技術(shù)支持的課程，目的是通過學(xué)習(xí)模塊化編程，輔助理解、學(xué)習(xí)與使用諸如3D打印機(jī)、開源硬件等設(shè)備。作為一種輔助教學(xué)的軟件融入STEAM課堂，可以實(shí)現(xiàn)一些硬件的功能。

二、Scratch于STEAM教育的優(yōu)勢(shì)

Scratch是多學(xué)科整合的教育平臺(tái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)和制作作品時(shí)需調(diào)動(dòng)多方知識(shí)，有助于活化其先備知識(shí)結(jié)構(gòu)。Scratch成本低、遠(yuǎn)程推廣容易。Scratch作為一款開源軟件，便于學(xué)習(xí)者輕松下載軟件、查閱相關(guān)的資料，通過遠(yuǎn)程分享和學(xué)習(xí)使更多人參與進(jìn)來，這大大降低了學(xué)習(xí)門檻。Scratch能夠上下延伸，促進(jìn)銜接。Scratch上接模塊化拼圖、STEAM教育數(shù)字資源，下接開源硬件、物聯(lián)網(wǎng)硬件，在學(xué)生思維的過渡期，可以起到銜接的作用。

三、課程設(shè)計(jì)與案例分析

（一）課程設(shè)計(jì)策略

面向STEAM教育的Scratch課程設(shè)計(jì)主要以“主題”或“項(xiàng)目”展開教學(xué)，且注重學(xué)生的能力培養(yǎng)。因而，在設(shè)計(jì)課程時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）注重探究，設(shè)置相互銜接、層次分明的遞進(jìn)式任務(wù)。

（2）學(xué)科整合與情境交互性。在設(shè)計(jì)課程時(shí)，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)從知識(shí)習(xí)得轉(zhuǎn)向提高學(xué)生整體績(jī)效。注重學(xué)科間的深入整合，情景的創(chuàng)設(shè)與支持也應(yīng)從雙向考量，從情境中來到情境中去。

（3）評(píng)價(jià)途徑與方式多元化。在貫穿全程的課程設(shè)計(jì)中融入多元化的評(píng)價(jià)方式，以改善單一評(píng)價(jià)體系可能導(dǎo)致的評(píng)價(jià)負(fù)效應(yīng)。

（二）課程設(shè)計(jì)案例——小紅帽的送餐之旅

本課是以技術(shù)為核心的面向STEAM與創(chuàng)客教育的Scratch課程。授課對(duì)象是小學(xué)3至5年級(jí)學(xué)生。課程知識(shí)點(diǎn)涵蓋科學(xué)、數(shù)學(xué)、地理、信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，通過趣味故事改編的方式引入并最終完成作品，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的拓展銜接。

（1）創(chuàng)設(shè)情境與目標(biāo)設(shè)定

目標(biāo)設(shè)定——情境交互的多學(xué)科整合學(xué)習(xí)任務(wù)。教師在課程伊始以“小紅帽的送餐之旅”創(chuàng)設(shè)情境并進(jìn)行導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生交流分享故事。采用角色扮演的方式即興展示，一方面考查并鍛煉學(xué)生的語文知識(shí)運(yùn)用與交流能力，另一方面為接下來Scratch中的路線規(guī)劃做鋪墊。課程的終極目標(biāo)是制作一份幫助小紅帽送餐的電子地圖，課程中包含穿越叢林所需的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題、地圖與比例尺問題，以及路線規(guī)劃中的數(shù)學(xué)幾何問題等。

（2）知識(shí)研習(xí)

知識(shí)研習(xí)——科學(xué)研習(xí)與認(rèn)知。通過送餐路上遇到的景象，以問題引導(dǎo)學(xué)生研究和學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并搜集制作地圖所需的卡通素材。而后，通過生活中常見的地圖，展開地圖與比例尺的問題，引導(dǎo)學(xué)生研究并最終繪制出一份紙質(zhì)地圖。此過程中，學(xué)生需要進(jìn)行分享交流，并進(jìn)行自評(píng)、師評(píng)、互評(píng)。

（3）問題探究

問題探究——合作探究與知識(shí)遷移。在該環(huán)節(jié)，教師將引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究。學(xué)生需要在地圖與比例尺的基礎(chǔ)上依據(jù)給定距離進(jìn)行電子地圖的測(cè)算與繪制，并規(guī)劃小紅帽的送餐軌跡。由于送餐過程中涉及人物轉(zhuǎn)向，此處教師需要明確內(nèi)角、外角及角度的定義，學(xué)生組內(nèi)建立探究單展開探究，幫助學(xué)生完成探究并得出結(jié)論。本課主要學(xué)習(xí)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)類積木。在繪制電子地圖時(shí)，教師依據(jù)本課所需對(duì)模塊的選擇劃定大致的范圍并進(jìn)行講解，但學(xué)生可不局限于此范圍使用。此環(huán)節(jié)中，涉及路線設(shè)計(jì)、程序搭建、程序運(yùn)行測(cè)試等環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生利用知識(shí)解決具體問題的能力。

（4）分享評(píng)價(jià)

分享評(píng)價(jià)——師評(píng)、自評(píng)、互評(píng)。課堂上學(xué)生可以對(duì)電子地圖作品及活動(dòng)過程進(jìn)行展示，完成自評(píng)、互評(píng)。此時(shí)，教師依據(jù)學(xué)生科學(xué)理解、設(shè)計(jì)內(nèi)容、生成作品進(jìn)行打分。

（5）優(yōu)化創(chuàng)新

優(yōu)化創(chuàng)新——程序精簡(jiǎn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生在原程序上進(jìn)行簡(jiǎn)化，以求獲得最精簡(jiǎn)的程序。并通過功能模塊的使用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使作品與眾不同。學(xué)生可將作品上傳至云平臺(tái)與大家交流分享，延伸自評(píng)與互評(píng)途徑，并可對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行迭代探究與創(chuàng)新。

（6）拓展實(shí)踐

拓展實(shí)踐——快遞機(jī)器人的制作。本系列課程開展于中小學(xué)創(chuàng)客夏令營(yíng)，有開源硬件、機(jī)器人套件等硬件設(shè)備支持。此環(huán)節(jié)中，學(xué)生可依據(jù)已有程序進(jìn)行改造，通過更改左右輪轉(zhuǎn)速和傳感器設(shè)置等制作快遞機(jī)器人。通過課程銜接拓展體驗(yàn)式任務(wù)，助推學(xué)生進(jìn)行更深入的科學(xué)探究。

四、教學(xué)評(píng)價(jià)

通過活動(dòng)結(jié)束后的調(diào)查問卷分析顯示，學(xué)生對(duì)于該環(huán)節(jié)的課程設(shè)計(jì)感到滿意。作為銜接后續(xù)課程的前期課程，Scratch教學(xué)的引入能夠幫助學(xué)生在后續(xù)3D打印、開源硬件等課程中，更好地建立假設(shè)、進(jìn)行驗(yàn)證并得出結(jié)論。學(xué)生將課程知識(shí)與硬件設(shè)備相結(jié)合，制作了多樣化的游戲和模型。學(xué)生愿意在課后運(yùn)用Scratch對(duì)已學(xué)知識(shí)嘗試進(jìn)行電子制作并分享，線上平臺(tái)交流踴躍。