利用ScratchPi可编程电子积木培养学生的创新创造能力获奖科研报告

利用ScratchPi可编程电子积木培养学生的创新创造能力获奖科研报告摘

要：当前，全球创客运动正在蓬勃发展。我国部分中小学校已在创客教育的路上迈出了探索的步伐。中小学信息技术教师应该充分利用积木式编程工具，如Scratch编程软件结合电子积木套件，提高学生的动手能力、逻辑思维能力、解决问题能力。学生在使用Scratch创作作品时经历想象——创造——游戏——分享——反思的过程，是创新意识的培养过程。此外，Scratch操作简单，趣味性强又能有效地训练学生的发散思维，所以，Scratch为培养学生的创新能力提供了良好的环境和平台，具有明显的优势。

关键词：创新;创造;创客教育;图形化编程

一、创客与创客教育

“创客”一词源自英文Maker（制作者）和Hacker（创造性地运用技术资源的人）的综合释义，是把勇于把想法变为现实的人。创客所具有的共同特征是：具备创新意识和能力，具备一定的动手能力，能创造软件或硬件作品。

对于创客教育，有的学者认为，创客教育（MakerEducation）从内容层面看，指的是学习内容或者创作项目需要多学科的运用，而不是单一学科内容的学习，因而创客教育也是实施STEM教育的一种重要方式。后来由于在多学科又加入了艺术（Art），STEM演变为STEAM。STEAM教育强调多学科融合，而工程问题的解决是关键。

孩子们在编程过程中，将学会如何分析问题（需求），学会设计、研发、测试，并在应用中体会着解决问题的快乐。深刻理解在工程意义上而言解决一个真实问题的过程。

因此，创客教育的本质是将创客运动中的“创新、实践、合作、共享”等精神融入教育之中，实现推动人的发展的目的。不仅是汇集教育资源的工具，也是推动创客教育实现的手段。

既然了解了创客教育的本质，那么辅助完善创客教育的落地与实施就显得尤为重要了。

二、积木式编程工具开启创客之门

Scratch是麻省理工学院（MIT）为八岁以上儿童设计开发的一套程序设计软件。儿童可以用它创造性地设计出属于自己的程序。这些程序包含动画、游戏和交互式故事等。Scratch语言的设计理念是“想象、编程、分享”，教学目的不是为了培养少年程序员，而是让儿童可以通过Scratch表达自己，帮助他们发展学习技能，培养创造性思维，以及学会解决生活中的问题。

我校的创客教室基于技术教育，以技术的知识与技能、技术的思想与方法、技术的情感态度与价值观为培养的主要内容。

在我们的创客实验中，让孩子体验完成项目以后的快乐与成就感。基础课程训练包含详细的基本功能和使用方式，依靠丰富的案例，理解并加深可编程电子积木的使用方法，熟练掌握各种积木块功能和具体的使用情况，由简到繁，从易到难。在操作娴熟之后，加强程序的正规化，培养精简有效的思维模式，训练逻辑运算及理科思考能力。

我的方法就是通过可编程电子积木结合STEAM教育来达到我所期待的。创立的出发点是：为孩子提供一个简单、有趣、有用的，能够表达自己创新创意的工具，真正能培养孩子创新能力和解决问题的能力。因此我引入了ScratchPi——一个在设计上秉承了“以图形化编程为核心，以智能化机器人为载体，入门简单，创意无限”的概念。

软硬件结合、数十种传感器，动作、控制、侦测、画笔等12大类程序功能、上百个程序模块，编程需求全覆盖，为孩子的创意提供最全面的支持。独家用于端口、电子模块功能类，支持电子积木硬件扩展，操控机器人简单有趣，最大程度的发挥孩子的创新创造能力。

创造性思维最重要的就是想象力。作为催化剂，能够灵活运用有限的知识，开发智力，拓展思维，使孩子自主地发掘事物、丰富自己的知识。在ScratchPi创作中，学生必须经历先想象、再创作的过程。当有了创新的想法，不由自主的就会在脑海中构画出作品的设计方案。在实际创作过程中，这个方案就是他们创作作品的参考标准，并通过不断的尝试达到这个标准。

在添加了丰富的传感器和机械组件的同时，让爱创造的小朋友们在一个属于自己的自由空间里实现创意的可视化编程工具，简而言之孩子们可以通过创作故事、动画、游戏、艺术来学习编程的基本概念：条件语句，循环语句，判断，理解参数和命令，甚至理解数组和函数。构成程序的命令和参数通过积木形状色彩缤纷的模块即可實现。语言模块用鼠标拖到程序编辑栏就可实现，还能以编程的方式完成各种交互类的游戏及动画等，并能模拟物理现象。ScratchPi为培养学生的逻辑思维能力、解决问题能力提供了帮助，更重要的是，通过课程体系教学，学生创新能力的培养得到了很好的落实。

ScratchPi教学最大的特点就是，让学生一直处于不断思索的过程中，学生可以为自己的作品负责。ScratchPi图形化的编程方式，为学生思维从具体走向抽象制作了模具。学生在完成具体任务的过程中，通过对任务的分析、规划，梳理出各对象间特有的逻辑关系;再通过指令的搭建、测试与调整，逐步实现了从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡。ScratchPi的课程符合学生的认知特点与能力水平。实践表明，通过引导，学生在ScratchPi平台上有足够的能力对同一问题提出新的见解，寻找新的答案。学生想要完成每个对象的脚