PBL教學(xué)模式在小學(xué)Scratch課程中的應(yīng)用研究

1、PBL 教學(xué)模式在小學(xué) Scratch 課程中的應(yīng)用研究 【摘要】創(chuàng)造性思維和綜合實踐能力是 21 世紀(jì)人才的核心競爭力，小學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用知識的能力是每一位教育者的目標(biāo)之一。陶先生是我國創(chuàng)造教育的倡導(dǎo)者、開辟者、先行者，創(chuàng)造教育是未來教育的重要內(nèi)容。Scratch 作為典型的一款圖形化編程工具，結(jié)合了少兒的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，通過有趣的游戲化課程與語數(shù)英等各學(xué)科相結(jié)合，讓孩子在游戲中掌握知識點(diǎn)，體現(xiàn)了中國現(xiàn)代“寓教于樂”的教育理念。文章通過案例分析，主要從項目化游戲課程設(shè)計四大環(huán)節(jié)出發(fā)，梳理項目化學(xué)習(xí)和 scratch 編程的有效融合，包括情境貫穿、圖表引導(dǎo)、任務(wù)細(xì)化、任務(wù)拓展等環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)

2、小學(xué)生較為系統(tǒng)的程序設(shè)計能力，提升他們的高階思維能力，尤其是創(chuàng)造力和綜合實踐能力。 【關(guān)鍵詞】項目化學(xué)習(xí)（PBL）；游戲化；scratch 兒童創(chuàng)意編程；融合 陶先生是我國創(chuàng)造教育的倡導(dǎo)者、開辟者、先行者。創(chuàng)造教育是未來教育的重要內(nèi)容。未來的世界也可以說是“創(chuàng)造教育的世界”。Scratch 作為典型的一款圖形化編程工具，結(jié)合了少兒的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，通過有趣的游戲化課程與語數(shù)英等各學(xué)科相結(jié)合，讓孩子在游戲中掌握知識點(diǎn)，體現(xiàn)了中國現(xiàn)代“寓教于樂”的教育理念。Scratch 的宗旨是“創(chuàng)作和分享你自己的交互故事、游戲、音樂和藝術(shù)”，旨在培養(yǎng)青少年的創(chuàng)造性思維、邏輯思維和合作學(xué)習(xí)的能力。 愛玩是兒童的天性，

3、游戲是學(xué)生最期待的環(huán)節(jié)?；陧椖康挠螒蚧瘜W(xué)習(xí)來源于項目式學(xué)習(xí)，項目式學(xué)習(xí)（project-based learning，簡稱 PBL）又叫“基于項目的學(xué)習(xí)”或“項目式教學(xué)法”，是一種通過讓學(xué)生開展一段時期的調(diào)研、探究，致力于用創(chuàng)新的方法或方案，解決一個復(fù)雜的問題、困難或者挑戰(zhàn)，從而在這些真實的經(jīng)歷和體驗習(xí)得新知識和獲得新技能的教學(xué)方法?！?】項目式學(xué)習(xí)主要包括提出問題（項目選題）、規(guī)劃方案（項目設(shè)計）、解決問題（項目執(zhí)行）、評價反思（項目展示）4 個環(huán)節(jié)。文章主要從項目化游戲課程設(shè)計四大環(huán)節(jié)出發(fā)，梳理項目化學(xué)習(xí)和 scratch 編程的有效融合，包括情境貫穿、圖表引導(dǎo)、任務(wù)細(xì)化、任務(wù)拓展等環(huán)節(jié)

4、，旨在培養(yǎng)小學(xué)生較為系統(tǒng)的程序設(shè)計能力，提升他們的高階思維能力， 尤其是創(chuàng)造力和綜合實踐能力。 筆者以五年級（下學(xué)期）學(xué)生為項目化教學(xué)對象，五年級上學(xué)期已經(jīng)將蘇教版小學(xué)信息技術(shù)五年級中 scratch 部分教授完畢，五年級的學(xué)生已經(jīng)能夠熟練運(yùn)用 scratch 軟件中的模塊及工具，筆者遵循學(xué)生認(rèn)知由易到難、由簡到繁的原則，精編了部分綜合性 scratch 課程案例作為項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容（主要以 scratch 游戲編程為主）。這些項目囊括了 scratch 主要編程知識，并且每個項目都結(jié)合了語文、數(shù)學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)等其他學(xué)科的知識，在跨學(xué)科中體現(xiàn)了 steam 融合理念。 一、巧選情境，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)

5、分析能力 經(jīng)典的項目式學(xué)習(xí)選取跨學(xué)科的主題內(nèi)容，讓學(xué)生基于現(xiàn)實情境，解決實際問題。貼切的游戲情境能順勢向?qū)W生布置挑戰(zhàn)和任務(wù)。 教學(xué)案例“小蝌蚪找媽媽”故事新編選擇了學(xué)生熟悉的故事，激發(fā)學(xué)生的好奇心。該課程需要掌握條件式循環(huán)語句的使用，靈活運(yùn)用多類偵測與判斷控件，并作個性化故事新編。 圖 1： “小蝌蚪找媽媽”故事新編教學(xué)過程 創(chuàng)設(shè)情境是為了便利學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和項目要求，不僅要激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，而且需要提供時間和空間給學(xué)生自主探究感興趣的現(xiàn)實問題。在本案例情境引入中能夠?qū)⒄n文中小蝌蚪找媽媽的文本語言轉(zhuǎn)化為程序語言，利用 Scratch 進(jìn)行故事創(chuàng)作。利用舞臺切換恰當(dāng)?shù)靥幚砉适轮胁煌巧鰣?/p>

6、的時間順序關(guān)系，將童話故事與程序語言相結(jié)合，在故事創(chuàng)作中體驗學(xué)科融合的意義。在完整的故事情節(jié)中確定相關(guān)的角色與舞臺，恰當(dāng)?shù)厥褂庙樞蚪Y(jié)構(gòu)， 合 理地安排角色的出場時間，角色之間的對話互動，設(shè)計角色造型與舞臺背景的合理切換。使用順序結(jié)構(gòu)合理地安排故事情節(jié),尤其是各角色的狀態(tài)。在故事的腳本編寫中發(fā)展學(xué)生邏輯思維能力和創(chuàng)意表達(dá)能力。在作品創(chuàng)作的過程中發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，感受編程的快樂， 在作品分享中體驗成功的樂趣。 Scratch 情景設(shè)計不僅是吸引眼球，情境中所提供的任務(wù)要更快速地指向設(shè)計項目的主題。好的情境創(chuàng)設(shè)不僅能提高學(xué)生探索編程的興趣，而且有助于學(xué)生迅速識別問題，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能

7、力。陸駿杰在生活情境式的 Scratch 教學(xué)設(shè)計培養(yǎng)小學(xué)生算法思維的效果研究中總結(jié)生活情境式的 Scratch 教學(xué)設(shè)計能夠有效提高小學(xué)生結(jié)構(gòu)化分解問題的能力、可視化表征問題的能力、思維創(chuàng)造性的發(fā)展及算法優(yōu)化能力。因此，教師應(yīng)當(dāng)遵循規(guī)律、細(xì)化任務(wù)、拓展思維，有意識創(chuàng)設(shè)多層面、多角度、合作式的學(xué)習(xí)情境。 二、活用圖表，優(yōu)化設(shè)計， 培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力 筆者在 2019 年第 19 期中國信息技術(shù)教育流程圖助力小學(xué)生 scratch 編程解決問題能力培養(yǎng)這一研究中，從理論與實踐兩方面對流程圖在 scratch 教學(xué)中的應(yīng)用、實施及效果進(jìn)行探究，已經(jīng)得出結(jié)論：在融入有效圖表（如流程圖）的 scra

8、tch 課堂能更好地培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力、發(fā)散思維能力、創(chuàng)新思維能力等。 “賽車游戲”教學(xué)片段： 任務(wù) 3：借助流程圖，編寫腳本，實現(xiàn)賽車偏離軌道后糾正方向的功能。 圖 2：賽車偏離軌道后糾正方向流程圖及腳本 這一環(huán)節(jié)引入了“偵測+判斷”模擬判斷傳感器返回值，巧借上一任務(wù)的流程圖，延續(xù)流程圖環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)流程圖描述自己編寫的腳本含義，利用偵測和條件語句實現(xiàn)任務(wù) 3。在這個過程中，學(xué)生學(xué)會了用語言表達(dá)邏輯思路，再將邏輯轉(zhuǎn)換圖框，最后搭建腳本。程序設(shè)計過程中，調(diào)試就是修復(fù)錯誤的過程。試錯的過程就是循環(huán)往復(fù)的過程：編寫程序， 測試，修復(fù)錯誤，再測試直到程序正確運(yùn)行。通過反復(fù)的試錯和修正來提升邏

9、輯思維能力。而這個過程中流程圖就是檢驗是否有錯誤地方的重要依據(jù)。 “賽車游戲”教學(xué)片段： 師：請同學(xué)們想想看，除了判斷賽車偏離賽道，可不可以判斷賽車壓到草坪？ 此處的判斷方式，或者解決問題的方式并不唯一，教師正是引導(dǎo)學(xué)生再次利用框圖方法的好時機(jī)，讓學(xué)生大膽想象，避免束縛思路。 任務(wù) 4. 賽車到達(dá)目的地 師繼續(xù)引導(dǎo)流程圖及腳本模塊。（如圖 3） 圖 3 引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，修改一些參數(shù)固然可以使速度提高，但是當(dāng)速度達(dá)到一定程度時，穩(wěn)定性必然受影響。要培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力，將傳感器的位置、數(shù)量也考慮在內(nèi)， 自行改裝并加以測試，最終給出較為理想的成績。最后能夠?qū)⒄麄€賽車游戲流程圖繪制完整， 并

10、找到對應(yīng)的腳本拖曳完成。（如圖 4）在完成任務(wù)的過程中，熟練流程圖與腳本模塊之間的轉(zhuǎn)換，掌握偵測和條件語句的用法。 圖 4 學(xué)生根據(jù)自己的猜想形成的流程圖，在 scratch 中找到相應(yīng)的控件，再根據(jù)流程圖的順序或者循環(huán)結(jié)構(gòu)對空間進(jìn)行組合，最后搭建完整的腳本。在搭建腳本時，學(xué)生真正動手操作編寫程序，是將自己分解的流程圖不斷驗證的過程。當(dāng)學(xué)生搭建腳本時遇到困難時，可以立即參照之前繪制的流程圖，根據(jù)流程圖的每一個部分搭建腳本，使得搭建腳本的過程更高效。 因此繪制流程圖，能夠幫助學(xué)生進(jìn)一步理清任務(wù)的思路。運(yùn)用流程圖可以幫助學(xué)生理解角色行為設(shè)計的思路，也可以幫助學(xué)生快速找到對應(yīng)的腳本，完成“搭積木”式

11、的編程。除了程序流程圖，張靜在思維導(dǎo)圖也能引導(dǎo)學(xué)生充分理解項目的結(jié)構(gòu)和制作思路，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)?！?】實踐證明，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)膱D表對幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程具有重要的實踐意義，對提高學(xué)生的邏輯思維能力、問題分析能力以及整體布局和設(shè)計能力等都有促進(jìn)作用。 三、深（細(xì)）解項目，培養(yǎng)學(xué)生信息核心素養(yǎng) 由于 scratch 游戲設(shè)計是一門融合性學(xué)科，因此基于項目化的 scratch 游戲設(shè)計的目標(biāo)是要以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力為導(dǎo)向。在項目實施過程中，教師需要提前根據(jù)課程目標(biāo)， 關(guān)注項目學(xué)習(xí)框架的整體性，包括其項目實施過程、多元評價標(biāo)準(zhǔn)等。要將項目分解為多個任務(wù)，且前后設(shè)計要具有連貫性，scratch 學(xué)習(xí)內(nèi)容

12、應(yīng)當(dāng)循序漸進(jìn)，學(xué)習(xí)方法應(yīng)當(dāng)逐步深化，更可以與其他學(xué)科進(jìn)行知識整合，提高學(xué)生綜合信息素養(yǎng)的能力。具體培養(yǎng)信息素養(yǎng)主要的核心思維能力見圖 5： 圖 5 筆者在教學(xué)實踐過程中發(fā)現(xiàn)，項目分解應(yīng)當(dāng)遵循自頂向下的分析法，將一個具體的問題進(jìn)行分解，形成多個有聯(lián)系的小問題，然后針對每個小問題設(shè)計方案并進(jìn)行實施，最后組合所有小問題的解決方案，從而解決整個問題。發(fā)布給學(xué)生的項目任務(wù)明細(xì)必須層次分明，能夠保障教學(xué)目標(biāo)的循序達(dá)成以及編程整體邏輯的正確性。 案例吃豆精靈中，根據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)可將教學(xué)內(nèi)容分成三部分，第一部分嘗試使用面向和按鍵控制控件，實現(xiàn)按鍵控制吃豆人的方向；第二部分是學(xué)習(xí)使用偵測控件完成吃豆人的腳本設(shè)

13、計；第三部分是使用隨機(jī)函數(shù)控件讓豆子出現(xiàn)在舞臺上方的任意位置以及被吃的腳本設(shè)計。 嘗試使用面向和按鍵控制控件，任務(wù)單如圖 6 吃豆精靈的動畫效果偵測控件 向右移動 圖 6 向左移動 吃豆子 圖 7：吃豆精靈向右移動教學(xué)演示 圖 8：吃豆精靈向左移動教學(xué)演示 圖 9：吃豆精靈吃豆子教學(xué)演示 豆子的腳本搭建 豆子在舞臺上任意位置出現(xiàn)隨機(jī)函數(shù)控件的使用 豆子從舞臺上方掉落 豆子被吃效果 圖 10：豆子腳本搭建 基于教材和學(xué)情分析，筆者分別預(yù)設(shè)了三個由易到難、逐步遞進(jìn)的游戲開發(fā)任務(wù)（如上）。從核心素養(yǎng)的角度來看，任務(wù)注重問題解決分層，任務(wù)一主要使學(xué)生掌握各個控件的使用方法，能利用所學(xué)知識解決簡單的問題

14、，搭建簡單的游戲腳本。任務(wù)二、任務(wù)三是在任務(wù)一的熟練基礎(chǔ)上完成本課的重難點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對項目任務(wù)的分析與分解，更注重核心素養(yǎng)中的問題解決能力和學(xué)科素養(yǎng)，讓學(xué)生在分析項目、分解任務(wù)中不斷實踐、優(yōu)化。在課堂學(xué)習(xí)中， 教師要結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容搭建學(xué)生對項目主題深入探究的“腳手架”，向?qū)W習(xí)的本質(zhì)和核心素養(yǎng)進(jìn)發(fā)。 精準(zhǔn)完善的項目分解任務(wù)應(yīng)當(dāng)有利于教師對項目內(nèi)容認(rèn)識得透徹，有利于獲得更好的實施效果。而自頂向下的分析法能能從更廣、更深、更結(jié)構(gòu)化的層次對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)和提升。 同時教師對學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)置需要對 scratch 編程設(shè)計的整體有深刻的分解。學(xué)生在分析任務(wù)后，需要確定問題及解決方案，激發(fā)學(xué)生的思考

15、欲望，還要引導(dǎo)學(xué)生活用思維導(dǎo)圖或程序流程圖對項目中的每一個問題進(jìn)行重新思考。學(xué)生通過解決項目任務(wù)，系統(tǒng)化學(xué)習(xí)到程序設(shè)計基礎(chǔ)知識，然后在理解程序的流程圖和各項分解任務(wù)的過程中，形成基本的計算思維能力。 四、開放任務(wù)，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在創(chuàng)造能力 項目完成后的拓展任務(wù)應(yīng)具有開放性，即教師在完成課堂教學(xué)內(nèi)容后給學(xué)生提供一個開放性的作業(yè)，每節(jié)課后期師生共同探討游戲優(yōu)化拓展，促進(jìn)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過查閱資料、請教老師、與同學(xué)協(xié)作交流等方式自主嘗試完善，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。 如在吃豆精靈項目中，筆者設(shè)計的開放性任務(wù)如下圖 11： 圖 11：吃豆精靈課后拓展 有學(xué)生就提出設(shè)想：對吃到的豆子進(jìn)行計數(shù)。即引入“

16、變量”，在 Scratch 中創(chuàng)建一個新的變量，在滿足一定條件時自動增加設(shè)定的數(shù)值，從而實現(xiàn)自動計數(shù)。有學(xué)生提出可以設(shè)置障礙物，破壞吃豆過程，隨即嘗試使用偵測等模塊進(jìn)行實踐。在大魚吃小魚游戲設(shè)計中，可以深入探究：在我們的程序中沒有聲音，怎么加上緊張刺激的音樂呢？游戲中只有一條小魚，如何快速多添加幾條小魚呢？更有學(xué)生知識遷移，根據(jù)吃豆子游戲的知識自行設(shè)計了接蘋果猴子吃香蕉等類似游戲?？寺★w機(jī)大戰(zhàn)也給了學(xué)生設(shè)計其他復(fù)雜射擊類游戲很多靈感。在這個開放式探究過程中，教師則通過指導(dǎo)發(fā)掘出共性問題做重點(diǎn)講解，把有限課堂時間還給學(xué)生延續(xù)思考和實操。這種開放式的項目拓展?jié)M足了學(xué)生的個性化需求，更重要的是能讓學(xué)

17、生獨(dú)立運(yùn)用知識有效解決問題。 在今天這個瞬息萬變的時代，沒有什么比創(chuàng)造力更重要。拓展任務(wù)的探究就是要激發(fā)孩子的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力與主導(dǎo)性，給予他們創(chuàng)造的機(jī)會，讓他們從科技的消費(fèi)者變成科技的創(chuàng)造者。在開放式任務(wù)中，學(xué)生們不再是完成練習(xí)題，而是“我要做一款自己想要的游戲或解決生活中的一個問題”。 基于項目化的 scratch 游戲設(shè)計需要學(xué)生具備計算機(jī)思維，遇到問題會抽象定義問 題，會通過收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)來理解和思考問題。學(xué)生在項目探究過程中經(jīng)過自主探究和合作交流，在各學(xué)科知識與其應(yīng)用之間建立起及時聯(lián)系?！?】 在 scratch 課題上，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容融合數(shù)學(xué)、美術(shù)、音樂、科學(xué)、工程等多方面的內(nèi)容，學(xué)生在 scratch 編程課程中，學(xué)習(xí)學(xué)科及跨學(xué)科的知識，構(gòu)建多學(xué)科下融合的知識體系，