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Scratch编程在小学低年段STEAM教育中的应用以《绿豆芽生长记》一课为例
随着“互联网+” 时代的飞速发展和STEAM教育在中小学的不断推进,编程类、媒体制作类课程成为中小学STEAM 教育中的热门课程.近年来,Scratch 课程作为最受小学生欢迎的编程课程在小学受到了广泛的应用.
但小学Scratch 编程课程的应用一般以小学中高年段为主,在低年段的应用还处于空白,笔者及其实践团队———武汉市洪山区第一小学信息技术组在小学低年段开设了Scratch 编程课程,并开展了相关的研究.为小学低年段Scratch 语言教学以及STEAM 课程的实施提供一些参考和借鉴.
一、Scratch 编程的教育优势
Scratch 是美国麻省理工学院（MIT）开发的一款少儿编程工具.Scratch 软件深受少年儿童的喜爱,结合教学实际,它在小学STEAM 教育中的优势体现在下几个方面.
（一）获得方便、操作简单
Scratch 编程软件是一款开源软件, 用户可在麻省理工学院上下载软件和相关的学习资源,它还有一个庞大的儿童社区.孩子们可以分享自己的作品,下载他人的作品,学习他们的创作过程,甚至能对他人的作品进行修改,而这些操作都是免费的, 这令基于Scratch 编程软件的STEAM课程容易获得学生和家长的支持.
Scratch 实现可视化编程,孩子们无需写代码,仅通过直观的鼠标拖拽操作即可完成程序设计工作,学生不用认识英文单词,甚至不用操作键盘.这极大地降低了对小学生的要求, 有利于基于Scratch 编程在STEAM 课程在小学中的推广和普及.
（二）支持多学科的整合
Scratch 编程软件功能非常强大,可以用来创作互动故事、动画、游戏、音乐,还能结合开元硬件制作物联网的作品.学生在学习过程中综合运用多个学科的知识来分析和解决问题.实现语文、数学、英语、音乐、美术、科学、信息技术等多学科的整合,打破传统课程学科本位、缺乏整合的现状, 培养学生综合运用科学知识的能力,使之成为自主发展的、具有多学科综合素养的新时代人才.
（三）支持项目学习
Scratch 课程的学习通常是基于项目的学习,教师通过创设问题情境引发学生思考, 激起学习,学生对解决问题的方式进行假设,然后通过自主学习、合作探究等方式来验证假设.项目一般需要学生完成作品或者编写一段程序来解决预设的问题, 完成作品后教师和学生还要对作品进行评价.在项目学习的过程中学生是学习的主体,教师只是学习的促进者和帮助者,真正做到了从“以教为中心的学习模式” 向“以学为中心的学习模式”的转变.
（四）培养学生的创新能力
Scratch 编程工具为学生创造力的培养和发挥提供了良好的平台.学生可以从繁琐的代码编写中解脱出来,把更多的时间和精力放在设计上,发挥奇思妙想, 进行趣味编程, 创造出有个性的作品.完成作品后同学们相互比较, 看谁的作品最“炫酷”,又激发了孩子们的学习兴趣,促使他们继续发挥创意,改进自己的作品.课堂不再是接受学习、机械训练、死记硬背的“牢笼”,而是学生趣味探究、创意表达的乐园.
二、Scratch 编程在小学低年段的可行性小学低年段的学生年龄一般在6～8 岁,根据6～8 岁儿童身心发展的特点以及已经掌握的初始技能,Scratch 编程课程在小学低年段的开设是可行的,具体分析如下.
（一）身体发育特点
6～8 岁儿童手部关节已经有了较大的发展,肌肉力量也在不断增加, 大多数儿童在幼儿园经过做手工、搭积木等精细活动的训练,已经能够准确地操作鼠标了.少数手部精细度不够的学生可以在平板上学习Scratch 编程,直接通过触屏来操作软件界面.低年段的小学生大多具备学习Scratch 编程的生理条件.
（二）认知发育特点
6～8 岁儿童辨色能力有了较大的发展, 言语表达能力和辨别声音高低的能力发展十分迅速,这为Scratch 动画、互动故事、音乐等创作提供良好的基础和前提.2～8 岁是小学生想象力发展的关键期,而Scratch 软件又是小学生想象力发挥的良好平台, 在教师的积极引导下, 孩子们大胆想象,畅所欲言,学会创造性地解决问题的方法.
（三）初始能力水平
随着互联网的发展和人们物质生活水平的提高,大多数家庭都有手机、平板、电脑等电子设备,孩子们大多都在学前期已经学会使用这些电子设备,部分学生在培训班学习过乐高编程,对可视化编程已经有了一定的认识.大部分低年段的学生已经具备了学习Scratch 编程的能力.
三、Scratch 编程在小学低年段的应用案例分析
《绿豆芽生长记》是一节科学活动课,选自一年级下学期第四单元第三课,该单元是Scratch 编程的学习单元, 该单元教育目标是会用绘图工具画造型,并让造型动起来.第一节课学生学会了用绘图工具画画, 第二节课学生认识了什么是造型并且学会查看造型.在本学期的科学学科课上,学生已经学过绿豆芽的生长过程, 同学们已经会用纸和笔来记录绿豆芽的生长过程, 这节课是一节科学和信息技术相结合的课程.
这节课的教学目标为：1.理解造型的含义.2.学会用Scratch 软件绘制绿豆芽在不同时期的造型.3.学会用Scratch 软件进行记录的方法.4.体验利用Scratch 进行创作的快乐.
（一）案例呈现
（二）案例评价
这是一节科学与信息技术整合的Scratch 编程课,学生在教师的引导下,紧紧围绕“绘制绿豆芽生长过程的造型”这一任务,自主探索、相互合作,完成自己的“佳作”.学生在学习活动中,深刻理解“造型”的含义,学会用Scratch 软件绘制绿豆芽生长的造型,体验创作的快乐,培养了学生综合素养和多种能力,给了任课教师一种全新的教学理念.
1．以学生为主体,发挥学生的积极性和主动性本节课教师不再是课堂的控制者和学生的裁判,而是学生学习的引导者和帮助者.教师善于设置问题情境,启发诱导,激起学生的学习,让学生自己去寻找正确的答案.学生在教师的设疑问难下,理解了造型的深刻含义,加深了对绿豆芽生长过程的认识, 学会梳理和总结本节课学到的知识.一堂四十分钟, 教师只讲了15 分钟,25 分钟都是学生在自己操作,创造作品.真正做到了以学生为主体,把课堂还原给了学生.
2．巧用多种教学方式,丰富课堂教学
教师根据不同的教学内容和任务,采取了不同的教学方法.学生本身对Scratch 编程就十分感兴趣,因而在导入阶段,教师直接用讲授法引入新课,节省时间.一年级的学生理解“造型”含义还比较困难,因而教师在讲解造型阶段采用了情景表演法和谈论法,让学生对“造型”产生直观印象,师生共同探讨造型的含义.创作作品的过程主要是学生的操作过程,因而此阶段以学生自我探究为主,教师和学有余力的同学加以指导.本课课堂教学重点突出,动静结合,帮助学生掌握多样化的学习方式,获得多重学习体验.
3．多学科整合,发展学生综合素养
本课是STEAM 教育在小学低年段的一次实践,也是一次基于项目的学习活动,其成果是学生绘制的记录绿豆芽生长的Scratch 作品.作品的科学性需要学生掌握植物生长发育的科学（S）知识、编程的过程需要信息技术（T）的支持,作品的美观性需要学生拥有一定的艺术（A）素养.学生在完成项目的过程中,综合运用多学科知识,发展综合素养,培养了分析问题、解决问题的能力,为学生个性化发展铺路.
四、Scratch 编程在小学低年段STEAM 教育应用中的建议
（一）教学内容不宜过难
Scratch 软件功能非常强大,适应的人群从幼儿到高中生,小学低年段学生的智力和认知发展水平有限,教学内容的选取难度不宜过大,建议以制作静态故事为主, 也可以学习一些简单的动作指令,如：“移动”“碰到边缘就反弹”, 避免因为难度过大而使学生丧失学习的兴趣.
（二）利用直观教学,提高教学效果
小学低年段的学生思维以具体形象思维为主,“爱看”“爱说”“爱动”.而Scratch 编程逻辑性较强,对学生的抽象思维能力有一定的要求,教师在教学过程中要善于运用直观形象进行引导,积累丰富的感性认识.在教学过程中还可穿插表演、讨论等教学活动,激发学生的学习兴趣,保持注意力,帮助学生理解知识形成技能.
（三）注重与其他学科相融合
STEAM 教育强调知识的跨学科整合,Scratch编程语言作为一门工具性语言可以成为衔接多学科的桥梁.在Scratch 教学过程中不仅仅要注重S-T-E-A-M 的整合, 还要注重小学低年段各个学科的整合,在小学初期就培养学生的跨学科综合学习的意识, 使学生形成良好的思维习惯和学习习惯,为将来成为综合性人才打下良好基础.
（四）加强家校合作,共创STEAM 学习环境家庭是孩子的第一学校,STEAM 教育提倡的创新精神、问题解决的能力、综合能力的培养,仅仅靠学校是不够的,要发挥综合育人功能,必须家长配合,与教师共创STEAM 学习环境.家长可辅导孩子学习Scratch 编程、指导学生将Scratch 与开源硬件相结合,进行科技创作.
（五）控制学习时间,保护身体健康
小学低年段正是学生快速生长的时期,学生身体发育还不成熟,过度使用电脑或者其他电子设备对学生的健康非常不利, 特别是影响学生的视力,建议Scratch 编程课程以综合实践课或社团的形式存在,每个月一次课为宜.在保护学生身体健康的前提下发展学生的核心素养.
在STEAM 教育理念的引领下, 培养跨学科的综合人才已成为当代教育的热点.Scratch 编程课程正是因它独特的优势在小学中高年段STEAM 课程中受到广泛应用.笔者做的大胆尝试,在小学低年段开设了Scratch 编程课程, 受到了大部分学生和家长的喜爱和认可,经过一年的实践,积累了宝贵的经验, 同时也产生了一些困惑, 如： 如何将Scratch 课程与品德、心理健康等社会学科相融合,如何构建Scratch 编程课程的评价体系, 如何保证项目学习的有效性.笔者将会在今后的教学实践中继续探索, 与同行们一起探索在STEAM 教育的大环境下Scratch 编程课程的发展之路.
责任编辑郑占怡
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