師曉婷 馮建平 張藝凡

【摘 要】隨著技術(shù)的不斷推進(jìn)，圖形化編程工具也在不斷地更新?lián)Q代。目前，Scratch3.0技術(shù)也在Scratch2.0技術(shù)的基礎(chǔ)上添加了一些擴(kuò)展功能。本文就Scratch3.0技術(shù)的含義及特點(diǎn)，對(duì)比Scratch2.0在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)：在擴(kuò)展功能中添加了集成工具包和視頻偵測(cè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以及豐富的媒體資源。重點(diǎn)介紹三階段學(xué)習(xí)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)，通過(guò)基礎(chǔ)階段、強(qiáng)化階段和最后的游戲創(chuàng)作階段來(lái)進(jìn)行教學(xué)，最后簡(jiǎn)要闡述了應(yīng)用中面臨的困境和解決對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】Scratch3.0;擴(kuò)展功能;教學(xué)優(yōu)勢(shì);實(shí)踐案例

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）02、03-132-04

Scratch軟件是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外比較流行的一款開發(fā)學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和動(dòng)手能力的編程軟件，符合新課標(biāo)的要求，特別適合小學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，目前在小學(xué)生的編程教育課堂中被普遍應(yīng)用。

2019年1月2日，Scratch團(tuán)隊(duì)在其官方媒體上宣布Scratch 3.0正式發(fā)布。麻省理工學(xué)院對(duì)Scratch 2.0進(jìn)行了全面的重新設(shè)計(jì)，以此制作Scratch 3.0。Scratch 3.0基于Google 的 Blockly技術(shù)開發(fā)，基于標(biāo)準(zhǔn)的 HTML5 技術(shù)及 WebGL引擎，它對(duì)移動(dòng)端設(shè)備（包括手機(jī)和平板電腦）更友好，提供了更快的刷新率和性能。而Scratch 2.0是基于Adobe Air技術(shù)，只能在電腦端運(yùn)行。也就是說(shuō)，孩子們基于 Scratch 3.0 開發(fā)的作品將可以分享到微信朋友圈，更便于傳播和分享。

少兒編程Scratch3.0與2.0功能比較

2020年8月起，中國(guó)用戶可以使用Scratch 3.0編輯器的Beta版本，具體地說(shuō)Scratch3.0做了如下更改。

第一，支持移動(dòng)設(shè)備操作。它可以在平板電腦（iPad）和移動(dòng)手機(jī)（iOS和Android 6.0+）上運(yùn)行，使用更加多樣化、適合兒童的操作場(chǎng)景。

第二，可以自由地為人物上色。Scratch3.0有更多新的音效和調(diào)整顏色等功能，同時(shí)保留了Scratch2.0中的JSON文件（圖1）。

第三，聲音編輯模塊?？梢詫?duì)音頻材料進(jìn)行細(xì)微的操作和調(diào)整（圖2）。

第四，重新設(shè)計(jì)了擴(kuò)展組件，可以控制 LEGO EV3及Micro：bit硬件，還可以實(shí)現(xiàn)多國(guó)語(yǔ)言翻譯、文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音等多種功能（圖3）。添加了以前2.0版本不支持的一些擴(kuò)展功能?，F(xiàn)在孩子們可以引用新的擴(kuò)展名，就像導(dǎo)入mod一樣。

第五，最重要的更新是基于HTML5而不是Flash。它基于標(biāo)準(zhǔn)的HTML5技術(shù)而不再依賴于Flash。因此，它可以在任何Web瀏覽器中運(yùn)行。

總之，基于Beta版本的Scratch3.0和Scratch2.0的基本功能沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，2.0的作品仍然可以在3.0中播放，2.0學(xué)習(xí)不會(huì)影響3.0的應(yīng)用。但通過(guò)Scratch3.0制作的文件，不支持Scratch2.0的工作。

Scratch 3.0在教學(xué)中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

1.在擴(kuò)展功能中添加了集成工具包

如音樂(lè)方面的功能，不僅可以根據(jù)學(xué)生個(gè)人的喜好選擇對(duì)應(yīng)的樂(lè)器，還能根據(jù)場(chǎng)景的需要設(shè)定節(jié)拍和速度等，可以培養(yǎng)學(xué)生的音樂(lè)細(xì)胞和情操，讓他們更好地融入課堂之中?？梢允埂靶∝垺边@一角色更加生動(dòng)活潑，給它賦予人的思想，讓它根據(jù)自己的想法去選擇樂(lè)器，進(jìn)而創(chuàng)作出不同的音樂(lè)。

通過(guò)畫筆這一模塊的功能，我們可以根據(jù)自己的想象去繪制不同的人物形象。單擊繪制，找到畫筆工具，選擇我們喜歡的顏色勾勒人物的輪廓，接著可以通過(guò)顏料填充完成簡(jiǎn)單的繪制。在一些細(xì)節(jié)方面，如繪制人物的眼睛等，都要考驗(yàn)學(xué)生的耐心和觀察能力。

2.視頻偵測(cè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在視頻檢測(cè)這一模塊中，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣而又神奇的現(xiàn)象，當(dāng)我們開啟攝像頭之后，學(xué)生的頭像可以半透明地呈現(xiàn)在畫面之中，而我們熟悉的“小貓”則在鏡頭的前面，這樣就產(chǎn)生了一種疊加的效果，亦真亦幻，奇妙無(wú)窮，可以充分讓學(xué)生在“玩中學(xué)”，進(jìn)而不斷地成長(zhǎng)。

如表1所示，1號(hào)積木為“當(dāng)視頻運(yùn)動(dòng)>10”， 是一個(gè)啟動(dòng)積木，只要滿足攝像頭所監(jiān)控到的視頻運(yùn)動(dòng)大于某一個(gè)幅度，就可以執(zhí)行下面的代碼。

2號(hào)積木“相對(duì)于角色的視頻運(yùn)動(dòng)”的第一個(gè)下拉框，可以選擇“角色”或“舞臺(tái)”，后面的第2個(gè)“下拉框”可以選擇“運(yùn)動(dòng)”或者“方向”?？梢?，這個(gè)積木檢測(cè)到的可以是攝像頭所捕獲的視頻相對(duì)于角色或舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，或者是相對(duì)于角色或舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)幅度。這個(gè)積木塊所檢測(cè)到的信息，常常作為一個(gè)變量和條件判斷積木塊的使用，只要視頻相對(duì)角色或舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向或者幅度達(dá)到某種條件，就執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此，這個(gè)積木塊用法更加靈活，作用也更大。

3.媒體豐富，為學(xué)生添加更多的想象空間

Scratch3.0 的擴(kuò)展功能包括了添加音樂(lè)、畫筆、視頻偵測(cè)等功能。在新版本的Scratch3.0中，我們發(fā)現(xiàn)它添加了更多的媒體介質(zhì)，不單是色彩鮮明的平臺(tái)，在Scratch2.0的基礎(chǔ)上，還注入了更多的擴(kuò)展功能，使得媒體更加豐富，為學(xué)生添加了更多的想象空間，他們可以運(yùn)用不同的媒體來(lái)豐富自己的作品，通過(guò)設(shè)計(jì)完成最后的游戲創(chuàng)作。

“植物大戰(zhàn)僵尸”教學(xué)實(shí)踐案例

1.三階段學(xué)習(xí)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)

（1）基礎(chǔ)階段——用擴(kuò)展功能中的畫筆繪制角色和添加背景音樂(lè)。第一個(gè)階段為基礎(chǔ)階段。我們以“植物大戰(zhàn)僵尸”這一故事背景為主題，給學(xué)生們布置一個(gè)小任務(wù)，讓學(xué)生們通過(guò)Scratch3.0擴(kuò)展功能中的音樂(lè)和畫筆工具，去準(zhǔn)備游戲中所需的角色和背景音樂(lè)。

學(xué)生們可以繪制一個(gè)“僵尸”角色，在選擇角色中單擊繪制，接著選擇畫筆工具，在畫板中先勾勒出人物輪廓，接著為它填充顏色，完成人物的繪制;然后為它設(shè)置背景音樂(lè)，可以選擇“敲鼓邊”這一種樂(lè)器的聲音，設(shè)置它的節(jié)拍、音符、速度等功能。可以實(shí)現(xiàn)如下功能：如果“僵尸”碰到了“堅(jiān)果”，就可以刪除“僵尸”克隆體。由此可見，我們繪制一個(gè)人物是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而是要繪制游戲中的所有角色，他們分別是冰豆、堅(jiān)果、僵尸、鐵桶僵尸和子彈等，這樣就完成了前期的基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)任務(wù)。

讓學(xué)生們通過(guò)這樣一個(gè)小任務(wù)，熟知簡(jiǎn)單的基本操作，了解分支、循環(huán)和嵌套等語(yǔ)句，學(xué)生們?cè)谌蝿?wù)的驅(qū)動(dòng)之下，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，不僅可以培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力，還能培養(yǎng)他們通過(guò)編程來(lái)完成任務(wù)的邏輯思維能力，其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)和提升。我們知道，邏輯思維包含定義問(wèn)題、分解與抽象問(wèn)題、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模、建立算法步驟等邏輯化步驟。還能讓他們根據(jù)自己的想法去繪制人物和選擇背景音樂(lè)，讓他們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中熟悉編程，快樂(lè)學(xué)習(xí)。

（2）強(qiáng)化階段——用擴(kuò)展功能中的視頻偵測(cè)跟蹤角色。第二階段為強(qiáng)化階段，在這一階段的學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓學(xué)生們運(yùn)用擴(kuò)展功能中的視頻偵測(cè)來(lái)跟蹤角色的運(yùn)動(dòng)軌跡。我們還需要用到常規(guī)模塊中的循環(huán)、條件和運(yùn)動(dòng)指令，在此基礎(chǔ)上加入了“視頻偵測(cè)”中的“相對(duì)于”指令，它可以有效地跟蹤角色，當(dāng)角色的視頻運(yùn)動(dòng)大于0時(shí)，面向90°方向向前移動(dòng)3步;反之，當(dāng)角色的視頻運(yùn)動(dòng)小于0時(shí)，則面向-90°方向移動(dòng)3步。

在這個(gè)過(guò)程中，不僅可以偵測(cè)角色的運(yùn)動(dòng)，還能使用攝像頭監(jiān)測(cè)動(dòng)作和角色的距離，為學(xué)生們的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)一種氛圍，給他們帶來(lái)身臨其境的感覺(jué)。

（3）游戲創(chuàng)作——運(yùn)用擴(kuò)展功能中豐富的媒體資源完善游戲。第三個(gè)階段是游戲創(chuàng)作的階段。有了前兩個(gè)階段的基礎(chǔ)，首先，學(xué)生已經(jīng)可以熟練地掌握Scratch3.0擴(kuò)展功能中的畫筆工具來(lái)繪制我們所需要的人物，并使用音樂(lè)工具來(lái)為游戲設(shè)置音樂(lè)背景。其次，在第一個(gè)階段的學(xué)習(xí)中我們初步了解了分支、循環(huán)和嵌套等語(yǔ)句，學(xué)生們可以根據(jù)學(xué)到的編程語(yǔ)句去構(gòu)思游戲框架;在第二個(gè)階段的學(xué)習(xí)中，我們可以用擴(kuò)展功能中的視頻偵測(cè)跟蹤角色，有了第一個(gè)階段指令的基礎(chǔ)，又添加了視頻偵測(cè)來(lái)有效地跟蹤角色，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一種良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

接著為了完善作品，我們利用了擴(kuò)展功能中的“文字朗讀”和“翻譯”功能，這樣可以給角色賦予人的思想，當(dāng)他們碰到“堅(jiān)果”的時(shí)候，讓他們使用“中音”嗓音去朗讀一個(gè)詞語(yǔ)，隨后將這個(gè)詞語(yǔ)譯為英文格式，這樣還能鍛煉學(xué)生的翻譯能力。

最后一個(gè)階段不僅要結(jié)合前兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)，還要為完善作品而添加更多豐富的媒體資源，為完成最后的作品做好充分的準(zhǔn)備。在這個(gè)階段中，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，也是對(duì)他們綜合能力的一個(gè)考驗(yàn)。

研究結(jié)果及建議

通過(guò)綜合性的研究過(guò)程我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在經(jīng)過(guò)三階段的學(xué)習(xí)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)的訓(xùn)練之后，邏輯思維和動(dòng)手能力都得到了明顯的提升，在第一階段基礎(chǔ)階段中，讓學(xué)生們學(xué)習(xí)拖拽式積木的同時(shí)，運(yùn)用Scratch3.0擴(kuò)展功能中的畫筆去繪制游戲角色和設(shè)置游戲的背景音樂(lè)，讓他們熟悉編程，快樂(lè)學(xué)習(xí)。在第二個(gè)強(qiáng)化階段中，通過(guò)視頻偵測(cè)來(lái)跟蹤人物，在這個(gè)過(guò)程中，不僅可以偵測(cè)角色的運(yùn)動(dòng)，還能使用攝像頭監(jiān)測(cè)動(dòng)作和角色的距離。在最后游戲的創(chuàng)作階段，讓學(xué)生們通過(guò)豐富的媒體資源去完善游戲?？梢娺_(dá)到了預(yù)期的效果。

但Scratch3.0仍有一些技術(shù)和教學(xué)上的問(wèn)題，如已有的特征提取和檢測(cè)系統(tǒng)并不支持這一新版本，在編程教育非?；鸨谋澈?，缺乏的是學(xué)生深度學(xué)習(xí)課程的能力以及對(duì)教法的指導(dǎo)等問(wèn)題。為此我們嘗試著給出一些解決對(duì)策，我們對(duì)Scratch進(jìn)行特征提取和特征檢測(cè)的分析，注重對(duì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)課程能力的培養(yǎng)，以及教師針對(duì)教學(xué)目的對(duì)學(xué)生進(jìn)行對(duì)應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo)。Scratch3.0技術(shù)由于是新的平臺(tái)，技術(shù)等方面還有待考究，但在未來(lái)教育的發(fā)展道路上會(huì)越走越遠(yuǎn)。

作者單位：1.海南師范大學(xué)教育技術(shù)系? ?2.海南?？谑泻＞皩W(xué)校

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