高慧君　戴伶娟

程序設(shè)計(jì)教學(xué)是臺(tái)灣地區(qū)高中信息課程的重點(diǎn)之一，其教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思考與解決問題的能力。我在臺(tái)北市立南港高中任教信息課程十多年，如何教授程序設(shè)計(jì)課程一直是自己經(jīng)常思考的問題。傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)課程大多是以邏輯概念配合程序語法的說明，然而，程序語法導(dǎo)向教學(xué)的解說太多，學(xué)生就會(huì)覺得枯燥，因?yàn)橛行┱Z法很難懂，即使懂了也不知道要用在何處；再者，課本上的例子大多以數(shù)學(xué)計(jì)算為主，學(xué)生對(duì)這些范例大多不太感興趣。隨著時(shí)代的演進(jìn)，程序設(shè)計(jì)從早期的科學(xué)計(jì)算，轉(zhuǎn)變?yōu)閱栴}解決的邏輯設(shè)計(jì)與物理動(dòng)力機(jī)械控制。近年來，為程序初學(xué)者量身定制的程序語言教學(xué)工具，也引入了多媒體運(yùn)用與互動(dòng)性控制等功能，其中，Scratch的推出讓學(xué)生能夠有效地克服語法障礙，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)思維的訓(xùn)練，特別適合8～16歲的兒童及青少年使用。

基于以下理由，我們將Scratch導(dǎo)入高一信息課程：①易于學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，引發(fā)學(xué)生興趣。它提供圖形化的接口，用戶無需使用鍵盤來逐個(gè)輸入指令，只用鼠標(biāo)拖曳程序區(qū)塊到腳本區(qū)，以組合積木的方式來撰寫程序代碼即可。使用者可以使用Scratch來創(chuàng)造故事、動(dòng)畫、游戲或音樂等。②易于創(chuàng)作互動(dòng)游戲，延伸創(chuàng)意思維。玩游戲是孩子天生的本能，且面對(duì)現(xiàn)代的學(xué)生而言，計(jì)算機(jī)游戲是生活中不可或缺的一部分，若能將計(jì)算機(jī)游戲創(chuàng)作和程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)結(jié)合，讓學(xué)生能在學(xué)習(xí)的同時(shí)發(fā)揮創(chuàng)意游戲設(shè)計(jì)，必定能增加學(xué)習(xí)時(shí)的樂趣及熱忱，相信一定能有不同于傳統(tǒng)教學(xué)的效果。通過簡(jiǎn)易的鼠標(biāo)的拖拉，將指令從程序指令區(qū)移進(jìn)程序腳本區(qū)即可進(jìn)行程序代碼的撰寫。而利用邏輯判斷、變量值與偵測(cè)改變等來互相配合，即可創(chuàng)作出具有互動(dòng)性的游戲。③易于取得自由軟件，創(chuàng)造無國(guó)界的學(xué)習(xí)。Scratch可在網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)下載。學(xué)生不僅在課堂上可以使用，也可以免費(fèi)安裝在家里的計(jì)算機(jī)，以供課后練習(xí)使用。Scratch官網(wǎng)亦提供來自全世界愛好者的創(chuàng)意，讓學(xué)生身處在一個(gè)無國(guó)界的學(xué)習(xí)環(huán)境。

我們從游戲案例研究開始帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，先講解程序邏輯觀念，然后提供互動(dòng)游戲讓學(xué)生試玩，接著提供游戲解題操作步驟，讓學(xué)生能夠?qū)嵶龀龊?jiǎn)單的游戲案例。在實(shí)做過程中，除了教師講解說明之外，亦透過配對(duì)程序設(shè)計(jì)的模式，讓學(xué)生可以互相討論，合作學(xué)習(xí)。在經(jīng)歷游戲案例研究后，我們?cè)O(shè)計(jì)了游戲創(chuàng)作挑戰(zhàn)題目，教師可以藉由挑戰(zhàn)題目，澄清程序邏輯觀念，學(xué)生可藉由試玩互動(dòng)游戲成品，與配對(duì)程序設(shè)計(jì)的討論，思考游戲解題的邏輯，完成創(chuàng)作挑戰(zhàn)。

學(xué)生對(duì)于使用Scratch進(jìn)行計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)覺得很有趣并具有成就感，他們對(duì)學(xué)習(xí)如何創(chuàng)造自己的游戲保持著高度動(dòng)機(jī)，對(duì)于程序設(shè)計(jì)的基本概念（流程控制、變量）也覺得很實(shí)用，認(rèn)為程序設(shè)計(jì)是一件很好玩的事情，也樂于創(chuàng)作游戲給家人或朋友分享。藉由計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)，學(xué)生有很明確要達(dá)成的目標(biāo)，也很明確知道游戲可以改進(jìn)的功能。在完成作品的過程中，學(xué)生必須運(yùn)用程序邏輯思考的能力，來組合出可以玩的游戲，而Scratch使用拖曳程序積木的方式來撰寫程序代碼，有效地克服了語法的障礙，讓學(xué)生可以將專注力集中在程序的邏輯與解題的思維上。玩計(jì)算機(jī)游戲很簡(jiǎn)單，但是設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)游戲并不是一件簡(jiǎn)單的事。計(jì)算機(jī)游戲是一種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，學(xué)生必須思考如何使用現(xiàn)有的積木來組合出游戲的各項(xiàng)功能，考慮游戲如何與玩家產(chǎn)生互動(dòng)，這些都必須用到程序邏輯的思維。

除了用Scratch來設(shè)計(jì)互動(dòng)游戲之外，我們也引入了Arduino硬件及S4A（Scratch for Arduino）軟件來讓學(xué)生了解程序設(shè)計(jì)軟硬件的整合。學(xué)生可以將程序執(zhí)行的結(jié)果輸出到LED、蜂鳴器與馬達(dá)等外接裝置，也可以使用按鈕、光敏電阻、滑桿與游戲桿等設(shè)備來輸入。在臺(tái)灣我們參與了由佛光大學(xué)許惠美教授與苗栗縣蟠桃小學(xué)范運(yùn)平老師共同發(fā)起的S4A社群，其成員是由一群熱愛自由軟件的中小學(xué)教師所組成，藉由定期的聚會(huì)，互相交流Scratch的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)意，開發(fā)更多元的教材。社群成員共同的目標(biāo)是希望透過彼此分享機(jī)器人教材的運(yùn)用，一同研究未來將硬件機(jī)器人導(dǎo)入教材的具體做法，藉由社群討論的力量助力教學(xué)發(fā)展。

Scratch的推出讓更多年齡更小的學(xué)生能夠進(jìn)入程序設(shè)計(jì)的殿堂，在臺(tái)灣有許多中小學(xué)信息技術(shù)老師也陸陸續(xù)續(xù)地將Scratch引入他們的課堂中，各地區(qū)也興起辦理Scratch競(jìng)賽的風(fēng)氣。就我們所在的臺(tái)北市為例，在臺(tái)北市自由軟件桌面應(yīng)用推動(dòng)與發(fā)展小組的推動(dòng)之下，臺(tái)北市自2011年開始舉辦全市小學(xué)和初中Scratch競(jìng)賽，由南港高中與玉成小學(xué)共同承辦互動(dòng)游戲創(chuàng)作競(jìng)賽及動(dòng)畫短片創(chuàng)作競(jìng)賽。在動(dòng)畫短片創(chuàng)作方面，主要評(píng)測(cè)學(xué)生的腳本策劃、美工、聲音處理能力，采用投稿式的做法，學(xué)生必須針對(duì)該年度指定的主題進(jìn)行創(chuàng)作，作品長(zhǎng)度為60～120秒。2012年小學(xué)組的題目是“日行一善”，中學(xué)組的題目是“世大運(yùn)在臺(tái)北”。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為創(chuàng)意20%、視覺效果15%、聽覺效果15%、主題表達(dá)50%，初賽由承辦單位聘請(qǐng)專家學(xué)者組成評(píng)審團(tuán)進(jìn)行評(píng)選，評(píng)選各組參賽作品15件進(jìn)入決賽，獲決賽資格的學(xué)生須參與創(chuàng)作歷程發(fā)表決賽，針對(duì)其創(chuàng)作的作品進(jìn)行5分鐘的闡述，發(fā)表內(nèi)容包括如何構(gòu)思、選用數(shù)據(jù)源及創(chuàng)作歷程說明，并接受3分鐘的評(píng)審問答。

在互動(dòng)游戲創(chuàng)作方面，主要評(píng)測(cè)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，采用現(xiàn)場(chǎng)上機(jī)的方式，學(xué)生必須在三個(gè)小時(shí)內(nèi)完成指定題目4題與自由創(chuàng)作1題。指定題的部分會(huì)提供游戲的執(zhí)行檔讓學(xué)生試玩以了解游戲的規(guī)則與運(yùn)作，也會(huì)提供游戲所需的圖片給學(xué)生使用，還會(huì)提供游戲制作的文字指引，作為評(píng)分的準(zhǔn)則。自由創(chuàng)作題的部分，目的在于考察學(xué)生的規(guī)劃組織能力，能否將設(shè)計(jì)的游戲運(yùn)用簡(jiǎn)短文字提供游戲說明，并期待學(xué)生能發(fā)揮想象力創(chuàng)造無限可能。

Scratch的推出，降低了程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)門檻，使學(xué)生易于進(jìn)入程序邏輯的訓(xùn)練，但對(duì)于有興趣學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的學(xué)生而言，這樣的學(xué)習(xí)內(nèi)涵是不夠完整的。因此，我們開始思考下一步應(yīng)該再給學(xué)生什么。在以互動(dòng)游戲設(shè)計(jì)為主題的教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)Greenfoot是一個(gè)很棒的進(jìn)階學(xué)習(xí)軟件，它有效地導(dǎo)入面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概念，提供學(xué)生學(xué)習(xí)Java語言的入門。現(xiàn)在，我們也有一群對(duì)Greenfoot教學(xué)有興趣的教師，一同組成社群，定期討論教材與教學(xué)研究。

自由軟件的精神將形成為一種自然而然的文化。而這樣一個(gè)無國(guó)界學(xué)習(xí)的環(huán)境，亦是我們最佳的教學(xué)與學(xué)習(xí)素材。