毛澄潔

概念與問題

隨著人類步入信息時(shí)代，社會實(shí)踐中會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)，雖然計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度大約每18周翻1倍，其存儲容量大約每9個(gè)月翻一番，但是生產(chǎn)或生活中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)迅速占滿存儲空間。這些數(shù)據(jù)就像一個(gè)寶藏，人們可以從中提取各種信息。面對龐雜的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）隨之產(chǎn)生。所謂數(shù)據(jù)挖掘就是通過數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化成為有價(jià)值的知識，涉及環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生命科學(xué)、管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘需要掌握必要的計(jì)算機(jī)編程語言。

Scratch是由美國麻省理工學(xué)院的媒體實(shí)驗(yàn)室（MIT Media Lab）設(shè)計(jì)開發(fā)的一款面向兒童的簡易編程語言，適合于面向青少年的程序設(shè)計(jì)教學(xué)和最初接觸程序設(shè)計(jì)的人們。最初發(fā)布于2007年5月，支持開發(fā)電腦游戲、互動故事、圖形藝術(shù)作品、電腦動畫等多媒體作品。隨后，從幼兒到成人以及專業(yè)的學(xué)者都有運(yùn)用Scratch的人群，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程、語言藝術(shù)、數(shù)學(xué)、音樂、科學(xué)、社會課程、教師教育、技術(shù)和視覺藝術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域。

Scratch的研發(fā)團(tuán)隊(duì)叫做“終身幼兒園組”（Lifelong Kindergarten Group）。針對8歲以上學(xué)生的認(rèn)知水平和對于界面的喜好，MIT做了深入研究和頗具針對性的設(shè)計(jì)開發(fā)。不僅易于學(xué)生使用，還能寓教于樂，讓學(xué)生獲得創(chuàng)作中的樂趣?！胺e木組合式”的編程特點(diǎn)，使得學(xué)生可以采用拖曳、組合的方式來設(shè)計(jì)程序，取代了傳統(tǒng)的打字輸入，免除了輸入錯誤的困擾。此外，“可視化”的程序語言，實(shí)現(xiàn)了“所見即所得”，不像一些程序語言需要經(jīng)過復(fù)雜的“編譯”過程才能看到結(jié)果。因此，Scratch把程序設(shè)計(jì)變得簡單、有趣了。

Scratch最初主要針對兒童而發(fā)布，但隨后受到了社會廣泛關(guān)注，這其中隱藏了何種深層次原因？另外，Scratch在教育領(lǐng)域的研究范圍十分廣泛，但Scratch的教育潛能并未得到充分發(fā)掘，那么Scratch在國內(nèi)又是如何推進(jìn)的呢？下面筆者將采取文獻(xiàn)研究法對之進(jìn)行探討。

Scratch能夠?yàn)槲覀冏鲂┦裁?/p>

“終身幼兒園組”的專家認(rèn)為Scratch適合于培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)應(yīng)該具備的學(xué)習(xí)技能，主要包括3個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的9種類型的能力培養(yǎng)。

1.信息處理和溝通的技能

（1）信息和媒體素養(yǎng)技能。通過建立Scratch項(xiàng)目，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)選擇、創(chuàng)造、管理多種格式的媒體，包括文本、圖片、動畫以及視音頻資料。學(xué)生獲得了創(chuàng)作媒體的經(jīng)驗(yàn)，他們通過分析周圍的各種信息，提高了洞察力和甄別力。

（2）溝通技巧。當(dāng)今社會對高效率溝通技巧的要求已經(jīng)超過了對讀寫能力的要求。Scratch在使用中要求學(xué)生必須能夠挑選、處理、集成大量的信息資料，才能表達(dá)他們的創(chuàng)作意圖。

2.思考和解決問題的技能

（1）批判性思維和系統(tǒng)思維。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)Scratch時(shí)，能夠處于一種批判性思維和系統(tǒng)思維的狀態(tài)中，為了完成項(xiàng)目，學(xué)生必須注意協(xié)調(diào)和控制程序當(dāng)中的各種造型的相互作用，程序的交互作用能夠帶給學(xué)生建立程序基本原理的直接體驗(yàn)。

（2）問題的識別、提出及解決。Scratch用一種非常有意義的設(shè)計(jì)理念去支持問題的發(fā)現(xiàn)和解決。學(xué)生在創(chuàng)建Scratch項(xiàng)目時(shí)，首先應(yīng)有一個(gè)初步的設(shè)想，然后才能設(shè)計(jì)如何通過Scratch的模塊逐步將其實(shí)現(xiàn)。Scratch被設(shè)計(jì)得容易修改，能夠動態(tài)地改變每片代碼，然后立即看到結(jié)果。通過這個(gè)過程，能夠讓學(xué)生在不斷地提出、解決問題的交互試驗(yàn)過程中有所收獲。

（3）創(chuàng)造力和求知欲。Scratch鼓勵創(chuàng)造性思維，在今天這個(gè)快速變化的時(shí)代，創(chuàng)造性思維越來越重要。Scratch要求學(xué)生不斷地尋找新方法去處理新問題，而不是僅僅教他們?nèi)绾谓鉀Q既定的問題，不斷地通過提高解決問題的能力來處理他們未來人生當(dāng)中不斷遇到的新問題。

3.人際關(guān)系和自我導(dǎo)向的技能

（1）人際關(guān)系和協(xié)作技能。因?yàn)镾cratch的編程采取了搭積木方式，所以程序的代碼更容易閱讀，也比其他程序更容易分享?？梢暬膶ο蠛湍K代碼支持合作，確保學(xué)生能夠一同建設(shè)項(xiàng)目和交換代碼。

（2）自我導(dǎo)向能力。提出一個(gè)創(chuàng)作構(gòu)想，然后一步一步地用程序?qū)崿F(xiàn)，需要毅力和練習(xí)。學(xué)生往往會在實(shí)現(xiàn)一個(gè)創(chuàng)作構(gòu)思的過程中找到個(gè)人的創(chuàng)作意義，明確的創(chuàng)作意圖使他們能夠從容應(yīng)對編程過程當(dāng)中的挑戰(zhàn)和困難。

（3）責(zé)任心和適應(yīng)能力。當(dāng)學(xué)生創(chuàng)建Scratch項(xiàng)目的時(shí)候，要在腦海中有一個(gè)虛擬的使用人，要去考慮別人與他們的作品如何反應(yīng)和互動，因?yàn)镾cratch具有易修改的特點(diǎn)，所以學(xué)生能夠根據(jù)其他人的意見及時(shí)修改他們的作品。

（4）社會責(zé)任感。Scratch程序具有易共享的特點(diǎn)，因此學(xué)生可以在交互的環(huán)境里討論各種重要的議題。

Scratch的推進(jìn)、應(yīng)用情況及其分析

作為一個(gè)具有先進(jìn)教育理念的新項(xiàng)目，Scratch在推進(jìn)方式方面、課程內(nèi)容方面和教學(xué)方法方面已經(jīng)積累起成功的經(jīng)驗(yàn)。具體歸納如下。

1.以社群聚會的方式推進(jìn)

社群聚會中比較著名的活動有MIT全球Scratch社群聚會和香港的Scratch Day Hong Kong活動。

2008年7月，MIT的Scratch研究團(tuán)隊(duì)舉辦了第一次的全球Scratch社群聚會，約有300位教師、研究學(xué)者、軟件開發(fā)者前來參與，研討會的目的如下：①分享Scratch是如何在家庭、教室、社區(qū)中心被使用的故事；②參與要親自動手操作的工作坊，學(xué)習(xí)Scratch的新技巧和策略；③研討學(xué)生用Scratch學(xué)會了些什么；④和MIT的Scratch團(tuán)隊(duì)一起探索Scratch的未來發(fā)展方向。特別需要指出的是，在這次大會的開幕式上，邀請了4個(gè)在Scratch線上社群很活躍的學(xué)生前來參加會議，由此可見Scratch對學(xué)生的高度重視。

Scratch Day Hong Kong活動是由香港青年協(xié)會創(chuàng)意科藝工程計(jì)劃及麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室合辦，香港教育局全力協(xié)辦。從2009年起，每年5月舉辦?；顒拥哪康氖怯肧cratch進(jìn)行數(shù)碼游戲設(shè)計(jì)，利用科技發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)意。這個(gè)活動由現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作與網(wǎng)絡(luò)投票相結(jié)合，是學(xué)校教學(xué)活動和社區(qū)活動的延伸，有效地展示并激發(fā)了學(xué)生的積極性與創(chuàng)造意識。

數(shù)月前，我校的吳俊杰老師和我共同策劃與籌備了Scratch教學(xué)交流會，旨在介紹Scratch最新信息。這種社群交流和現(xiàn)場交流相結(jié)合的推廣方式對于提升國內(nèi)Scratch的教學(xué)水平具有重要意義。

2.借助網(wǎng)站推進(jìn)

網(wǎng)站Scratch Ed很好地實(shí)現(xiàn)了想法、程序、分享的理念（http：//scratched.media.mit.edu）。該網(wǎng)站是Scratch教育者的在線社區(qū)，該社區(qū)為全球Scratch教育者提供了在線交流及資源共享的平臺，特別是為新手、熟悉者和經(jīng)驗(yàn)豐富者提供了很好的導(dǎo)向。從資源分類的列表可以看出：學(xué)習(xí)Scratch的人員年齡很廣，從幼兒到成人以及專業(yè)的學(xué)者都有。但是在資源中，英語類資料占74%，中文資料僅為0.4%?？梢娢覈鳶cratch教育程度較低。類似的網(wǎng)站還有Learn Scratch（learnscratch.org），Scratch學(xué)習(xí)網(wǎng)站（www.lead.org.hk/scratch/index.html）等。

這些網(wǎng)站內(nèi)容豐富，在線的視頻教程非常適合學(xué)習(xí)者自學(xué)，還提供了類似于教材細(xì)目的PDF格式的電子文檔，極大地滿足了學(xué)習(xí)者的需求。

3.注重課程建設(shè)推進(jìn)

以臺灣的Scratch教材為例，其內(nèi)容主要是游戲制作、動畫制作以及機(jī)器人控制。該教材以項(xiàng)目為單位組織內(nèi)容，將知識內(nèi)容和能力培養(yǎng)融于項(xiàng)目任務(wù)中，富有童趣，講解比較詳細(xì)，還附有角色動作流程的設(shè)計(jì)，將教學(xué)設(shè)計(jì)的理念融于教材之中，較適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2010年1月，華南師范大學(xué)附屬小學(xué)的吳向東、王繼華老師，華中科技大學(xué)附屬小學(xué)的毛愛萍老師共同提出了兒童數(shù)字文化創(chuàng)作課程。課程立足于讓學(xué)生通過技術(shù)表達(dá)自己的思想。內(nèi)容包括：數(shù)字藝術(shù)、協(xié)作共創(chuàng)、程序與控制。課程采用了范例教學(xué)法和基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)方法，體現(xiàn)了為創(chuàng)作而教，從模仿創(chuàng)作到自由創(chuàng)作。其基本教學(xué)流程如下：提出主題—范例研習(xí)—模仿設(shè)計(jì)—自由創(chuàng)作—分享交流。

常州市天寧區(qū)的管雪沨老師帶領(lǐng)的信息技術(shù)教師發(fā)展工作室，以“小學(xué)信息技術(shù)趣味編程課程開發(fā)”為課題，從2011年6月開始了在天寧區(qū)的Scratch教學(xué)研究與實(shí)踐。目前已經(jīng)出版了《Scratch趣味編程》四本教材。教材是按照活動來編寫的，滲透了程序設(shè)計(jì)思想。該課題研究范圍廣、教學(xué)研究的層次較高，尤其是同課異構(gòu)教學(xué)研究的開展更是促進(jìn)了教師的課堂教學(xué)。

2010年10月，北京師范大學(xué)的項(xiàng)華副教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)申請了北京市“十一五”教育科學(xué)規(guī)劃課題《數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃：基于數(shù)據(jù)探究的物理選修課程建設(shè)與研究》，該課題將Scratch作為數(shù)據(jù)探究工具，將傳感器引入互動多媒體，并在北京景山學(xué)校和北京一零一中學(xué)等學(xué)校展開試驗(yàn)。吳俊杰老師在六、七年級開設(shè)了《Scratch程序設(shè)計(jì)》課程，編寫了小學(xué)五年級下冊教材──《Scratch程序設(shè)計(jì)》，并由清華大學(xué)出版社出版。該教材分為“數(shù)字藝術(shù)家”、“數(shù)字科學(xué)家”、“數(shù)字工程師”三個(gè)單元，每個(gè)單元圍繞程序的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域展開，最后包含一個(gè)綜合實(shí)踐活動，通過16課時(shí)的活動，期望展現(xiàn)給學(xué)生一個(gè)完整的程序世界，試圖解決學(xué)生興趣維持和水平提高這兩大難題。

以iPhone、Android為代表的智能手機(jī)的流行，讓各類傳感器的應(yīng)用貼近了人們的生活，互動媒體技術(shù)在學(xué)校中的推廣亦是如此。浙江溫州中學(xué)的謝作如老師于2011年開始在高一年級開發(fā)并實(shí)施《互動媒體技術(shù)》的校本課程?；用襟w技術(shù)的核心內(nèi)容是傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、編程技術(shù)和通訊技術(shù)等。課程采用開源軟硬件作為課程實(shí)施的平臺，選擇了圖形化編程平臺Scratch，降低了編程技術(shù)門檻；選擇Arduino為硬件平臺，降低了硬件技術(shù)門檻和成本。

關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)Scratch的若干建議

綜上所述，Scratch對于提高公眾的信息素養(yǎng)水平具有重要意義，但是國內(nèi)的Scratch教育才剛剛起步，很多地區(qū)只是某個(gè)學(xué)校、某個(gè)教師在做嘗試；從課程建設(shè)情況看，在課程開設(shè)的類型、與其他學(xué)科的結(jié)合、課程目標(biāo)、教學(xué)研究和社群交流共享方面還需要我們進(jìn)一步深入研究與實(shí)踐；以期在較高的水平上、較大的范圍內(nèi)推進(jìn)Scratch教學(xué)。因此提出以下建議：

1.借Scratch深入學(xué)科課程與教學(xué)，提高學(xué)生信息素養(yǎng)

Scratch與PPT相同，都可以作為表達(dá)工具，因此結(jié)合具體學(xué)科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，提高學(xué)生的Scratch表達(dá)能力，對于提高學(xué)生信息素養(yǎng)具有重要意義，如在理科教學(xué)中，可以著力探討基于Scratch的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)探究的教學(xué)模式。

2.充分發(fā)揮Scratch的多媒體互動功能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

Scratch以其多媒體表達(dá)性而深受學(xué)生歡迎，特別是通過相應(yīng)的硬件開發(fā)，可以提高計(jì)算機(jī)的智能，從而更好地實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的協(xié)同互動。開發(fā)基于Scratch的硬件和軟件，創(chuàng)新Scratch教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)科課程的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

值得一提的是，隨著移動通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，如何將Scratch向手機(jī)、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)等方面擴(kuò)展的問題，已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。

3.建立Scratch中文社群活動區(qū)域，發(fā)揮Scratch的科普作用

要在更大范圍內(nèi)推進(jìn)Scratch的教育，可以借鑒臺灣和香港的經(jīng)驗(yàn)，建立中文社群活動區(qū)域，創(chuàng)立相關(guān)競賽與活動，在活動中體現(xiàn)Scratch的核心理念──“想法、編程和共享”，讓公眾在創(chuàng)作過程中提升信息素養(yǎng)。