PBL教学模式在小学Scratch课程中的应用研究

1、PBL 教学模式在小学 Scratch 课程中的应用研究 【摘要】创造性思维和综合实践能力是 21 世纪人才的核心竞争力，小学阶段培养学生的综合运用知识的能力是每一位教育者的目标之一。陶先生是我国创造教育的倡导者、开辟者、先行者，创造教育是未来教育的重要内容。Scratch 作为典型的一款图形化编程工具，结合了少儿的学习特点，通过有趣的游戏化课程与语数英等各学科相结合，让孩子在游戏中掌握知识点，体现了中国现代“寓教于乐”的教育理念。文章通过案例分析，主要从项目化游戏课程设计四大环节出发，梳理项目化学习和 scratch 编程的有效融合，包括情境贯穿、图表引导、任务细化、任务拓展等环节，旨在培养

2、小学生较为系统的程序设计能力，提升他们的高阶思维能力，尤其是创造力和综合实践能力。 【关键词】项目化学习（PBL）；游戏化；scratch 儿童创意编程；融合 陶先生是我国创造教育的倡导者、开辟者、先行者。创造教育是未来教育的重要内容。未来的世界也可以说是“创造教育的世界”。Scratch 作为典型的一款图形化编程工具，结合了少儿的学习特点，通过有趣的游戏化课程与语数英等各学科相结合，让孩子在游戏中掌握知识点，体现了中国现代“寓教于乐”的教育理念。Scratch 的宗旨是“创作和分享你自己的交互故事、游戏、音乐和艺术”，旨在培养青少年的创造性思维、逻辑思维和合作学习的能力。 爱玩是儿童的天性，

3、游戏是学生最期待的环节。基于项目的游戏化学习来源于项目式学习，项目式学习（project-based learning，简称 PBL）又叫“基于项目的学习”或“项目式教学法”，是一种通过让学生开展一段时期的调研、探究，致力于用创新的方法或方案，解决一个复杂的问题、困难或者挑战，从而在这些真实的经历和体验习得新知识和获得新技能的教学方法。【1】项目式学习主要包括提出问题（项目选题）、规划方案（项目设计）、解决问题（项目执行）、评价反思（项目展示）4 个环节。文章主要从项目化游戏课程设计四大环节出发，梳理项目化学习和 scratch 编程的有效融合，包括情境贯穿、图表引导、任务细化、任务拓展等环节

4、，旨在培养小学生较为系统的程序设计能力，提升他们的高阶思维能力， 尤其是创造力和综合实践能力。 笔者以五年级（下学期）学生为项目化教学对象，五年级上学期已经将苏教版小学信息技术五年级中 scratch 部分教授完毕，五年级的学生已经能够熟练运用 scratch 软件中的模块及工具，笔者遵循学生认知由易到难、由简到繁的原则，精编了部分综合性 scratch 课程案例作为项目化学习内容（主要以 scratch 游戏编程为主）。这些项目囊括了 scratch 主要编程知识，并且每个项目都结合了语文、数学、艺术、科学等其他学科的知识，在跨学科中体现了 steam 融合理念。 一、巧选情境，培养学生表达

5、分析能力 经典的项目式学习选取跨学科的主题内容，让学生基于现实情境，解决实际问题。贴切的游戏情境能顺势向学生布置挑战和任务。 教学案例“小蝌蚪找妈妈”故事新编选择了学生熟悉的故事，激发学生的好奇心。该课程需要掌握条件式循环语句的使用，灵活运用多类侦测与判断控件，并作个性化故事新编。 图 1： “小蝌蚪找妈妈”故事新编教学过程 创设情境是为了便利学生理解学习内容和项目要求，不仅要激发学生的兴趣和热情，而且需要提供时间和空间给学生自主探究感兴趣的现实问题。在本案例情境引入中能够将课文中小蝌蚪找妈妈的文本语言转化为程序语言，利用 Scratch 进行故事创作。利用舞台切换恰当地处理故事中不同角色出场

6、的时间顺序关系，将童话故事与程序语言相结合，在故事创作中体验学科融合的意义。在完整的故事情节中确定相关的角色与舞台，恰当地使用顺序结构， 合 理地安排角色的出场时间，角色之间的对话互动，设计角色造型与舞台背景的合理切换。使用顺序结构合理地安排故事情节,尤其是各角色的状态。在故事的脚本编写中发展学生逻辑思维能力和创意表达能力。在作品创作的过程中发挥想象力和创造力，感受编程的快乐， 在作品分享中体验成功的乐趣。 Scratch 情景设计不仅是吸引眼球，情境中所提供的任务要更快速地指向设计项目的主题。好的情境创设不仅能提高学生探索编程的兴趣，而且有助于学生迅速识别问题，提高学生分析问题、解决问题的能

7、力。陆骏杰在生活情境式的 Scratch 教学设计培养小学生算法思维的效果研究中总结生活情境式的 Scratch 教学设计能够有效提高小学生结构化分解问题的能力、可视化表征问题的能力、思维创造性的发展及算法优化能力。因此，教师应当遵循规律、细化任务、拓展思维，有意识创设多层面、多角度、合作式的学习情境。 二、活用图表，优化设计， 培养学生高阶思维能力 笔者在 2019 年第 19 期中国信息技术教育流程图助力小学生 scratch 编程解决问题能力培养这一研究中，从理论与实践两方面对流程图在 scratch 教学中的应用、实施及效果进行探究，已经得出结论：在融入有效图表（如流程图）的 scra

8、tch 课堂能更好地培养学生的解决问题能力、发散思维能力、创新思维能力等。 “赛车游戏”教学片段： 任务 3：借助流程图，编写脚本，实现赛车偏离轨道后纠正方向的功能。 图 2：赛车偏离轨道后纠正方向流程图及脚本 这一环节引入了“侦测+判断”模拟判断传感器返回值，巧借上一任务的流程图，延续流程图环节，引导学生根据流程图描述自己编写的脚本含义，利用侦测和条件语句实现任务 3。在这个过程中，学生学会了用语言表达逻辑思路，再将逻辑转换图框，最后搭建脚本。程序设计过程中，调试就是修复错误的过程。试错的过程就是循环往复的过程：编写程序， 测试，修复错误，再测试直到程序正确运行。通过反复的试错和修正来提升逻

9、辑思维能力。而这个过程中流程图就是检验是否有错误地方的重要依据。 “赛车游戏”教学片段： 师：请同学们想想看，除了判断赛车偏离赛道，可不可以判断赛车压到草坪？ 此处的判断方式，或者解决问题的方式并不唯一，教师正是引导学生再次利用框图方法的好时机，让学生大胆想象，避免束缚思路。 任务 4. 赛车到达目的地 师继续引导流程图及脚本模块。（如图 3） 图 3 引导学生主动发现问题，修改一些参数固然可以使速度提高，但是当速度达到一定程度时，稳定性必然受影响。要培养学生知识迁移的能力，将传感器的位置、数量也考虑在内， 自行改装并加以测试，最终给出较为理想的成绩。最后能够将整个赛车游戏流程图绘制完整， 并

10、找到对应的脚本拖曳完成。（如图 4）在完成任务的过程中，熟练流程图与脚本模块之间的转换，掌握侦测和条件语句的用法。 图 4 学生根据自己的猜想形成的流程图，在 scratch 中找到相应的控件，再根据流程图的顺序或者循环结构对空间进行组合，最后搭建完整的脚本。在搭建脚本时，学生真正动手操作编写程序，是将自己分解的流程图不断验证的过程。当学生搭建脚本时遇到困难时，可以立即参照之前绘制的流程图，根据流程图的每一个部分搭建脚本，使得搭建脚本的过程更高效。 因此绘制流程图，能够帮助学生进一步理清任务的思路。运用流程图可以帮助学生理解角色行为设计的思路，也可以帮助学生快速找到对应的脚本，完成“搭积木”式

11、的编程。除了程序流程图，张静在思维导图也能引导学生充分理解项目的结构和制作思路，提高学生的信息素养。【2】实践证明，运用恰当的图表对帮助学生学习编程具有重要的实践意义，对提高学生的逻辑思维能力、问题分析能力以及整体布局和设计能力等都有促进作用。 三、深（细）解项目，培养学生信息核心素养 由于 scratch 游戏设计是一门融合性学科，因此基于项目化的 scratch 游戏设计的目标是要以培养学生解决问题的能力为导向。在项目实施过程中，教师需要提前根据课程目标， 关注项目学习框架的整体性，包括其项目实施过程、多元评价标准等。要将项目分解为多个任务，且前后设计要具有连贯性，scratch 学习内容

12、应当循序渐进，学习方法应当逐步深化，更可以与其他学科进行知识整合，提高学生综合信息素养的能力。具体培养信息素养主要的核心思维能力见图 5： 图 5 笔者在教学实践过程中发现，项目分解应当遵循自顶向下的分析法，将一个具体的问题进行分解，形成多个有联系的小问题，然后针对每个小问题设计方案并进行实施，最后组合所有小问题的解决方案，从而解决整个问题。发布给学生的项目任务明细必须层次分明，能够保障教学目标的循序达成以及编程整体逻辑的正确性。 案例吃豆精灵中，根据本课的教学目标可将教学内容分成三部分，第一部分尝试使用面向和按键控制控件，实现按键控制吃豆人的方向；第二部分是学习使用侦测控件完成吃豆人的脚本设

13、计；第三部分是使用随机函数控件让豆子出现在舞台上方的任意位置以及被吃的脚本设计。 尝试使用面向和按键控制控件，任务单如图 6 吃豆精灵的动画效果侦测控件 向右移动 图 6 向左移动 吃豆子 图 7：吃豆精灵向右移动教学演示 图 8：吃豆精灵向左移动教学演示 图 9：吃豆精灵吃豆子教学演示 豆子的脚本搭建 豆子在舞台上任意位置出现随机函数控件的使用 豆子从舞台上方掉落 豆子被吃效果 图 10：豆子脚本搭建 基于教材和学情分析，笔者分别预设了三个由易到难、逐步递进的游戏开发任务（如上）。从核心素养的角度来看，任务注重问题解决分层，任务一主要使学生掌握各个控件的使用方法，能利用所学知识解决简单的问题

14、，搭建简单的游戏脚本。任务二、任务三是在任务一的熟练基础上完成本课的重难点，强调学生对项目任务的分析与分解，更注重核心素养中的问题解决能力和学科素养，让学生在分析项目、分解任务中不断实践、优化。在课堂学习中， 教师要结合学习内容搭建学生对项目主题深入探究的“脚手架”，向学习的本质和核心素养进发。 精准完善的项目分解任务应当有利于教师对项目内容认识得透彻，有利于获得更好的实施效果。而自顶向下的分析法能能从更广、更深、更结构化的层次对学生的综合能力进行培养和提升。 同时教师对学习任务单的设置需要对 scratch 编程设计的整体有深刻的分解。学生在分析任务后，需要确定问题及解决方案，激发学生的思考

15、欲望，还要引导学生活用思维导图或程序流程图对项目中的每一个问题进行重新思考。学生通过解决项目任务，系统化学习到程序设计基础知识，然后在理解程序的流程图和各项分解任务的过程中，形成基本的计算思维能力。 四、开放任务，激发学生内在创造能力 项目完成后的拓展任务应具有开放性，即教师在完成课堂教学内容后给学生提供一个开放性的作业，每节课后期师生共同探讨游戏优化拓展，促进学生课外自主学习。学生通过查阅资料、请教老师、与同学协作交流等方式自主尝试完善，变被动学习为主动学习。 如在吃豆精灵项目中，笔者设计的开放性任务如下图 11： 图 11：吃豆精灵课后拓展 有学生就提出设想：对吃到的豆子进行计数。即引入“

16、变量”，在 Scratch 中创建一个新的变量，在满足一定条件时自动增加设定的数值，从而实现自动计数。有学生提出可以设置障碍物，破坏吃豆过程，随即尝试使用侦测等模块进行实践。在大鱼吃小鱼游戏设计中，可以深入探究：在我们的程序中没有声音，怎么加上紧张刺激的音乐呢？游戏中只有一条小鱼，如何快速多添加几条小鱼呢？更有学生知识迁移，根据吃豆子游戏的知识自行设计了接苹果猴子吃香蕉等类似游戏。克隆飞机大战也给了学生设计其他复杂射击类游戏很多灵感。在这个开放式探究过程中，教师则通过指导发掘出共性问题做重点讲解，把有限课堂时间还给学生延续思考和实操。这种开放式的项目拓展满足了学生的个性化需求，更重要的是能让学

17、生独立运用知识有效解决问题。 在今天这个瞬息万变的时代，没有什么比创造力更重要。拓展任务的探究就是要激发孩子的内在学习动力与主导性，给予他们创造的机会，让他们从科技的消费者变成科技的创造者。在开放式任务中，学生们不再是完成练习题，而是“我要做一款自己想要的游戏或解决生活中的一个问题”。 基于项目化的 scratch 游戏设计需要学生具备计算机思维，遇到问题会抽象定义问 题，会通过收集数据，分析数据来理解和思考问题。学生在项目探究过程中经过自主探究和合作交流，在各学科知识与其应用之间建立起及时联系。【3】 在 scratch 课题上，学生的学习内容融合数学、美术、音乐、科学、工程等多方面的内容，学生在 scratch 编程课程中，学习学科及跨学科的知识，构建多学科下融合的知识体系，