從臺灣推廣經(jīng)驗(yàn)省思Scratch的教育性

許惠美

Scratch在臺灣推廣的面向

Scratch在臺灣的推廣基本上是由各級學(xué)校通過正式與非正式課程使學(xué)生接觸到各類Scratch的編程活動(dòng)與教學(xué)。2007年Scratch正式發(fā)行，臺灣中小學(xué)的推廣于次年展開，各縣市教育與網(wǎng)絡(luò)中心陸續(xù)舉辦Scratch教師研習(xí)工作坊與研討會(huì)活動(dòng)。2009年起高雄縣、臺中縣、宜蘭縣等著手辦理Scratch競賽，之后陸續(xù)有臺北市與新北市等縣市加入，逐漸增加了Scratch在中小學(xué)信息教育上的能見度。在非正式課程上，如教育部門資訊志工團(tuán)隊(duì)計(jì)劃補(bǔ)助本科生到偏鄉(xiāng)協(xié)助中小學(xué)信息教育以縮減城鄉(xiāng)數(shù)位落差，除了因特網(wǎng)的使用、文本處理、簡報(bào)制作等課題之外，Scratch動(dòng)畫與游戲制作亦是相當(dāng)受歡迎的內(nèi)容。在大學(xué)本科的部分，有些學(xué)校將Scratch應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)課程的補(bǔ)救教學(xué)上，用以減少本科生撰寫程序的焦慮并提升學(xué)習(xí)興趣。

參與Scratch的經(jīng)歷

我于2008年具體接觸Scratch編程軟件，參與宜蘭縣教網(wǎng)中心所舉辦的Scratch研習(xí)課程，在臺北市資深信息技術(shù)教師賴健二老師的帶領(lǐng)之下，開始認(rèn)識接觸Scratch的操作與應(yīng)用。由于之前有一些編程的背景，當(dāng)時(shí)覺得Scratch是一個(gè)容易上手、深具多媒體內(nèi)涵的游戲與動(dòng)畫制作工具。之后亦在自己任教的大學(xué)中，教導(dǎo)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生使用Scratch，用以增加學(xué)生對程序設(shè)計(jì)概念的了解與編程的興趣，經(jīng)過幾年的實(shí)踐、推廣與研究，才慢慢開始對于這個(gè)軟件的教育內(nèi)涵產(chǎn)生深刻的體認(rèn)。令人慶幸的是，在個(gè)人實(shí)踐的過程當(dāng)中，遇到一群熱衷于Scratch教學(xué)的朋友，于2011年組織了一個(gè)S4A（Scratch for Arduino）教師社群，這個(gè)社群乃是研究如何應(yīng)用Scratch連結(jié)外部傳感器，制作出具有教育意義的Scratch專案，目前結(jié)合的硬件包括Arduino、Scratch Sensor Board、LaunchPad、Kinect與LEGO WeDo，通過社群群體激蕩與相互協(xié)力，加深個(gè)人Scratch教學(xué)應(yīng)用的深度與廣度。

Scratch的教育理論基礎(chǔ)

Scratch不僅僅是一個(gè)協(xié)助初學(xué)者入門的編程工具，它還是一個(gè)刻意營造的學(xué)習(xí)環(huán)境。就理論上來說，Scratch是建造主義的體現(xiàn)。建造主義一詞在臺灣教育科技界的能見度并不高，容易與建構(gòu)主義混用。建造主義的重要倡議者為美國麻省理工學(xué)院Seymour Papert教授，它承襲建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，但是建造主義強(qiáng)調(diào)：在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生應(yīng)該通過建造外在、可分享的人造物與知識建立個(gè)人關(guān)系，電腦可說是個(gè)思考工具，提供學(xué)生與知識對話的場域。不僅如此，建造主義亦富含社會(huì)建構(gòu)主義的面向，認(rèn)為人際間的互動(dòng)是知識學(xué)習(xí)的重要?dú)v程，Papert教授認(rèn)為巴西的桑巴舞學(xué)校是兒童理想的學(xué)習(xí)模式，在桑巴舞學(xué)校中有經(jīng)驗(yàn)的舞者集結(jié)一群新進(jìn)舞者，專家與新手一起進(jìn)行目的性的學(xué)習(xí)，通過互動(dòng)和模仿，建構(gòu)個(gè)人對于知識的看法。

為了體現(xiàn)建造主義的內(nèi)涵，Scratch開發(fā)專案的主導(dǎo)者Resnick教授對于建造主義的知識建構(gòu)過程加以精煉與具體化，提出幼稚園學(xué)習(xí)取向（kindergarten approach to learning），用以說明創(chuàng)造力思考的流程，它是一套五步驟的循環(huán)回圈：想象—?jiǎng)?chuàng)造—游戲—分享—反思。學(xué)生首先想象他們要做的事物，依據(jù)他們的想法創(chuàng)建專案，操弄他們的創(chuàng)造物，之后將創(chuàng)造物與想法分享給其他人，最后反思他們的經(jīng)驗(yàn)，而這又提供下次循環(huán)的靈感與想法。對于Scratch軟件的開發(fā)者而言，Scratch不只是一個(gè)編程的工具，它提供學(xué)生一個(gè)心智活動(dòng)的空間，鋪陳問題解決的情境，讓他們能夠盡情從事設(shè)計(jì)與創(chuàng)造活動(dòng)。

Scratch所蘊(yùn)含的教育理念，正符合目前教育改革的潮流，不管是專案本位教學(xué)、問題本位教學(xué)、合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性思考以及系統(tǒng)性思考等概念，都能夠很容易地透過Scratch這個(gè)多媒體編程環(huán)境加以實(shí)踐。相對于建造主義想要制衡的以教師為中心的教學(xué)主義，Scratch的學(xué)習(xí)環(huán)境充分吸引學(xué)生的注意力，學(xué)生通過操弄與制作的方式與知識互動(dòng)，教師在學(xué)習(xí)過程中扮演一個(gè)學(xué)習(xí)促進(jìn)者的角色，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行知識探索。

臺灣的Scratch研究現(xiàn)況

從2009年起臺灣以Scratch為主題在期刊論文與碩士論文的發(fā)表量上逐漸增加，大致上可以分成兩大研究主題：一類是Scratch作為程序設(shè)計(jì)教學(xué)工具，另一類則是Scratch融入學(xué)科學(xué)習(xí)。就第一類主題來說，主要研究Scratch對于信息素養(yǎng)內(nèi)涵的增進(jìn)，包括對于邏輯思考、問題解決、后設(shè)認(rèn)知、創(chuàng)造力等能力的影響，以及評估以不同教學(xué)方法進(jìn)行Scratch程序教學(xué)的成效差異，應(yīng)用的教學(xué)方法有同儕教學(xué)法、創(chuàng)造思考法與探究式教法等。第二類的研究主題則是著重Scratch融入學(xué)科學(xué)習(xí)，以專案制作的方式，為學(xué)生提供一個(gè)探索學(xué)科知識的場域，融入的學(xué)科包含自然領(lǐng)域、對外漢語教學(xué)、數(shù)學(xué)等。這兩類研究主題大多得到正向的研究成果，顯示了Scratch可以增進(jìn)學(xué)生之信息素養(yǎng)，當(dāng)融入學(xué)科教學(xué)時(shí)，能夠增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，并且正向地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

教學(xué)案例分享

Scratch軟件在教學(xué)應(yīng)用上非常廣泛，以下就Scratch融入數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)教學(xué)與互動(dòng)回饋系統(tǒng)兩個(gè)案例加以說明，借以說明臺灣中小學(xué)教師應(yīng)用Scratch的方式。

案例一：直角坐標(biāo)是初中數(shù)學(xué)的一個(gè)重要的單元，一般教學(xué)模式多偏向教師講解再配合學(xué)生的紙筆練習(xí)，學(xué)生常不易理解，并且對于教學(xué)內(nèi)容缺乏活用，因此藉由Scratch編程軟件的導(dǎo)入，讓學(xué)生能夠?qū)嶋H應(yīng)用坐標(biāo)、象限與二元一次方程式等教學(xué)內(nèi)容。在本案例中，數(shù)學(xué)教師與信息技術(shù)教師協(xié)同教學(xué)，以日本大地震所引發(fā)的海嘯作為問題情境（如圖1），要求學(xué)生能夠在海嘯進(jìn)行時(shí)，快速地把居民安置到安全的地點(diǎn)，為了能夠符合情境并與教學(xué)內(nèi)容連結(jié)，教師提示學(xué)生以下三個(gè)重點(diǎn)：①如何設(shè)計(jì)出海水移動(dòng)的畫面？②如何設(shè)計(jì)居民的角色，并讓每位居民都隨機(jī)產(chǎn)生在第三象限的位置？③如何設(shè)計(jì)移動(dòng)每一位居民到安全的區(qū)域？

案例二：游戲教學(xué)法經(jīng)常應(yīng)用于小學(xué)課堂中，然而游戲需要挑戰(zhàn)與競爭的元素，為了讓學(xué)生能夠參與其中，需要一套互動(dòng)回饋的機(jī)制。由于Scratch簡易的編程特性，再加上可以很容易呼叫鼠標(biāo)、鍵盤的輸入信息，透過鍵盤的改造制作搶答機(jī)，就能夠建置一套好用的回饋系統(tǒng)，再配合上教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓課堂充滿游戲的樂趣（如圖2）。

Scratch官方所支援的外部傳感器為Scratch Sensor Board與LEGO WeDo，這兩項(xiàng)在臺灣的推廣并不多，主要是受限于硬件的取得渠道與價(jià)位，不過由于Scratch Sensor Board屬于開放硬件，若可以在本地制造，未來將具有極高的推廣潛力。目前臺灣S4A社群推廣較多的是Arduino與Kinect，這兩項(xiàng)外部傳感器與Scratch的連接算是相當(dāng)穩(wěn)定，但是一般課堂與教室的推廣有其困難，如Arduino的組件比較小，Kinect則需要較大的教室空間。為了能夠在中小學(xué)做大規(guī)模推廣，社群成員正嘗試?yán)脙r(jià)位較低的Texas Instruments MSP 430 LaunchPad進(jìn)行開發(fā)，希望能夠提供一個(gè)一般中小學(xué)生能夠負(fù)擔(dān)得起的解決方案。

結(jié)語

近年來臺灣的教育改革一直希望能夠培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力，關(guān)注學(xué)生的問題解決、創(chuàng)造與合作學(xué)習(xí)的能力，其實(shí)Scratch的學(xué)習(xí)環(huán)境再加上教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，就能夠符合這些需求。記得有一次在偏鄉(xiāng)進(jìn)行小學(xué)營隊(duì)活動(dòng)，教導(dǎo)電學(xué)的內(nèi)容，當(dāng)時(shí)制作了一個(gè)Scratch程序并利用Scratch Sensor Board與一群三、四年級的學(xué)生觀察物質(zhì)的導(dǎo)電性，程序中的角色大小會(huì)隨著物質(zhì)導(dǎo)電性強(qiáng)弱而有所變化，學(xué)生們非常興奮地尋找教室中可以找到的物質(zhì)進(jìn)行測試，在分類過程中建構(gòu)導(dǎo)體與非導(dǎo)體的基模，能夠正確地預(yù)測物質(zhì)的導(dǎo)電性。此時(shí)一位學(xué)生找到一把生銹的鐵尺，讓程序中的角色忽大忽小，這時(shí)所有人的心中都出現(xiàn)了問號，與他們之前建立的導(dǎo)體基模產(chǎn)生了沖突，他們開始互相討論：鐵生銹是否能導(dǎo)電？鐵銹是否均勻地分布于表面？角色為何忽大忽??？當(dāng)下我深刻體認(rèn)到教師期待的不是告訴學(xué)生正確答案，而是看到學(xué)生展現(xiàn)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有效地應(yīng)用所學(xué)，作為主動(dòng)的學(xué)習(xí)者，而Scratch正是讓這件事情發(fā)生的好工具。