小學(xué)Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實證研究

刁玲玉　苑子娟　汪存友

關(guān)鍵詞：小學(xué)信息技術(shù)；Scratch 編程；翻轉(zhuǎn)課堂；學(xué)習(xí)動機(jī)；學(xué)習(xí)效果

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0112-04

1前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸走入小學(xué)課堂，教育部也將Scratch編程教學(xué)編入了小學(xué)信息技術(shù)課本。目前廣州、上海、北京等發(fā)達(dá)地區(qū)已開展了大量的Scratch編程教學(xué)活動，但也有一些地區(qū)尚未接觸這種形式的教育活動。已開展Scratch 編程的教學(xué)主要是基于應(yīng)用軟件、主題化、支架式、講授式等，這些教學(xué)模式存在一些缺陷：第一，時間的有限性；第二，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高；第三，不利于個別化教學(xué)。而Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了教師和學(xué)生的角色，教師從知識的傳輸者轉(zhuǎn)變成課堂的引導(dǎo)者，學(xué)生從知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的探究者，學(xué)生在課堂上有充足的時間解決問題，這種課堂形式讓學(xué)生有更多動手實踐和創(chuàng)新的機(jī)會，能夠激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)，提高課堂學(xué)習(xí)效果，因此本文對Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了研究。

2 文獻(xiàn)綜述

翻轉(zhuǎn)課堂從2000年以后興起，Lage & Platt最先利用翻轉(zhuǎn)課堂在邁阿密大學(xué)進(jìn)行教學(xué)實踐[1]。隨著實踐的深入，從2012年起，翻轉(zhuǎn)課堂的研究不斷在教育領(lǐng)域顯現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂被應(yīng)用于教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等[2]。經(jīng)檢索，目前已有一些有關(guān)翻轉(zhuǎn)課堂在教育領(lǐng)域的實證研究。蘇仰娜在《現(xiàn)代教育技術(shù)》的課程中， 開發(fā)出以"交互式實驗?zāi)M軟件"作為學(xué)習(xí)資源的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式[3]。龍菡構(gòu)建了大學(xué)英語的項目式翻轉(zhuǎn)課堂模型，并根據(jù)該模型進(jìn)行了教學(xué)實踐和實驗設(shè)計[4]。張繼祿探究了翻轉(zhuǎn)課堂對物理教學(xué)的影響[5]，李彤彤通過實驗研究和準(zhǔn)實驗研究，證明了翻轉(zhuǎn)課堂對提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有中等程度的積極影響[6]。加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)[7]的研究也表明，翻轉(zhuǎn)課堂對物理課堂的教學(xué)效果顯著性優(yōu)于常規(guī)教學(xué)。涉及了中小學(xué)，高等院校以及高職院校等各級學(xué)校。

在教育領(lǐng)域，Scratch編程的研究主要集中在中小學(xué)。例如孫立會對Scratch編程教育教學(xué)模式進(jìn)行了設(shè)計與構(gòu)建[8]；熊秋娥進(jìn)行了實證研究，她證明出圖形化的編程工具、游戲化的教學(xué)策略能夠促進(jìn)小學(xué)生計算思維的培養(yǎng)[9]。凌秋虹闡述了在小學(xué)信息技術(shù)課堂推進(jìn)Scratch課程的意義，并提出了Scratch引入課堂后在教學(xué)中實施過程應(yīng)注意的事項[10]。有的研究者將創(chuàng)客教育理念融入Scratch教學(xué)中。例如劉海武在創(chuàng)客教育課堂教學(xué)中融入了Scratch互動技術(shù)[11]。還有的研究者致力于微課在Scratch教學(xué)中的作用研究。張慧楠[12]設(shè)計了小學(xué)Scratch微課課程，以新穎的教學(xué)形式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)了學(xué)生的信息素養(yǎng)與終身學(xué)習(xí)的意識。但是，這種將微課引入Scratch 課程的教學(xué)形式，主要倡導(dǎo)課上自主學(xué)習(xí)、課堂互動、及時評價以及課后創(chuàng)作，鼓勵教師利用微課教學(xué)提升學(xué)生在Scratch課程的學(xué)習(xí)體驗，并沒有與Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂相關(guān)的實證研究，李彤彤[6]和加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)[7]的研究都證明翻轉(zhuǎn)課堂能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果和課堂教學(xué)效果，因此本研究在基于Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂能夠提升課堂學(xué)習(xí)效果的假設(shè)上，采取準(zhǔn)實驗研究的方式，對假設(shè)進(jìn)行證明。本研究重點關(guān)注的是：1）小學(xué)Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)Scratch課堂教學(xué)是否存在差異？2）小學(xué)Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)優(yōu)勢在哪里？

3 研究設(shè)計與過程

3.1 實驗設(shè)計

本實驗采用定量和定性研究相結(jié)合的方法：首先采用準(zhǔn)實驗研究，在準(zhǔn)實驗結(jié)束后對實驗組和對照組的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查并隨機(jī)抽取實驗組學(xué)生進(jìn)行訪談。

準(zhǔn)實驗研究分為兩個階段：第一階段從2021年6 月28日至2021年7月9日。實驗組對本校六（1）班43 人采用Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對照組對本校六（2）班41人采用傳統(tǒng)Scratch編程教學(xué)模式。第二個階段從2021年9月15日至2021年11月3日。實驗組是對本校六（3）班以及外校六（3）班共83 人進(jìn)行Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。對照組為本校新一批六（1）班和六（2）班共81人進(jìn)行傳統(tǒng)Scratch編程教學(xué)模式。在第一階段和第二階段的對比實驗中，保證其他因素相同情況下，即教學(xué)課時數(shù)、教師投入度、課堂管理等方面均嚴(yán)格保持一致，每個課時改變研究的因素，從而證明改變教學(xué)模式與實驗結(jié)果的關(guān)系。在每堂課最后，利用Scratch測試題對實驗組和對照組的知識掌握情況進(jìn)行測試。

在準(zhǔn)實驗結(jié)束后對實驗組和對照組的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查并隨機(jī)抽取實驗組學(xué)生進(jìn)行訪談。問卷包括班級、課堂模式、Scratch課程的偏好和Scratch課程難度認(rèn)知的調(diào)查。訪談包括三個問題：

1） 你會按時認(rèn)真學(xué)習(xí)課前的微視頻并積極參與課前討論嗎？為什么？

2） 你認(rèn)為通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)學(xué)習(xí)效率高嗎？表現(xiàn)在何處？（學(xué)習(xí)效率是指課堂掌握知識快慢，例如知識掌握和問題的解決速度、課堂學(xué)習(xí)氛圍如何）

3） 你喜歡翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行的教學(xué)活動嗎？你認(rèn)為它有哪些有優(yōu)點和缺點？

3.2 實驗對象

第一次實驗中，研究對象選取了河南省信陽市某小學(xué)六年級（1）班43人為實驗組，六年級（2）班41人為對照組。第二次實驗中，研究對象選取了本校新的一批六年級（1）班和六年級（2）班共83人為實驗組，以及本校的六年級（3）班和校外六年級（3）班共81人為對照組。對照組采用傳統(tǒng)Scratch編程教學(xué)模式，實驗組采用Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

3.3 實驗材料與工具

本研究基于Scratch的具體課程內(nèi)容，編制了測量學(xué)生Scratch學(xué)習(xí)效果的試題，試題總分為20分，分為選擇題和判斷題，每個題項2分。在每次實驗中，本研究選取相同的實驗材料，實驗材料由兩個案例組成：第一個案例是根據(jù)趙華、魏佳慧編著的《Scratch趣味編程》中第二課“會走路的小貓”進(jìn)行改編的《飛翔的鸚鵡》。第二個案例是《躲子彈游戲》來源于少兒編程網(wǎng)，是游戲設(shè)計案例。

對課堂檢測數(shù)據(jù)和課后問卷數(shù)據(jù)，利用SPSS統(tǒng)計軟件建立數(shù)據(jù)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過SPSS對課堂檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行卡方檢驗，對課后問卷進(jìn)行非參數(shù)檢驗和均值分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果判斷Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)Scratch課堂教學(xué)是否存在差異。

4 研究結(jié)果與討論

4.1 學(xué)習(xí)成績分析

實驗第一階段和第二階段，課堂教學(xué)完成后通過測試題測試學(xué)生的成績，共收集測試題248份，有效測試題數(shù)為248份，有效率為100%。描述統(tǒng)計結(jié)果顯示：對照組中，滿分20分，成績在15分以上的學(xué)生占27.0%，10到15分的占58.2%，10分以下的14.8%。實驗組中，成績在15分以上的學(xué)生占75.4%，10到15分的占23.0%，10分以下的占1.6%。

為了對比兩個小組成績是否存在顯著差異，我們利用SPSS做了卡方檢驗，首先本實驗總樣本量大于40，且期望頻數(shù)低于5的單元格數(shù)量小于20%，滿足卡方檢驗的前提條件，具體分析情況如表1，在第一次實驗、第二次實驗及總計中，卡方值分別為19.021、42.800、60.422，P值均為0.000，小于0.05，意味著不同教學(xué)模式影響著學(xué)生的測驗成績。具體影響情況為，15分以上的群體實驗組占大多數(shù)，而10到15分及10 分以下的群體對照組占大多數(shù)，說明Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)Scratch課堂教學(xué)存在差異，Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂能夠幫助學(xué)生提高成績。

4.2 學(xué)生態(tài)度分析

準(zhǔn)實驗研究結(jié)束后，使用問卷對學(xué)生課程偏好和課程認(rèn)知難度方面進(jìn)行了調(diào)查，收集實驗組問卷126 份，收集對照組問卷122份，共收集問卷248份，其中有效問卷248份，問卷有效率為100%。問卷調(diào)查結(jié)果顯示：進(jìn)行傳統(tǒng)編程教學(xué)的班級，37.7%的學(xué)生較喜歡Scratch課，認(rèn)為一般的學(xué)生占45.1%，不喜歡的學(xué)生占17.2%；而進(jìn)行Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的班級，67.5% 的學(xué)生較喜歡Scratch 課，認(rèn)為一般的學(xué)生占28.6%，不喜歡的學(xué)生占4%。在問卷調(diào)查結(jié)果分析中，認(rèn)為不喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的賦值1，一般的賦值2，喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的賦值3，接著對問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)檢驗和均值分析。在表2中，根據(jù)非參數(shù)檢驗的結(jié)果，其Z值分別為-2.501、-4.339、-4.997，P值分別為0.012、0.000、0.000，P值均小于0.05，得出實驗組與對照組在Scratch課程偏好上存在顯著差異。如表3，實驗組的均值為2.60、2.65大于對照組的均值2.24、2.19，總體的實驗組均值2.63大于對照組均值2.20，說明實驗組對Scratch課程的偏好顯著高于對照組，可見，Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)較強(qiáng)，興趣明顯提高。

對Scratch課程的難度認(rèn)知分析顯示：進(jìn)行傳統(tǒng)Scratch編程教學(xué)的班級，認(rèn)為編程學(xué)習(xí)難度較小的占20.5%，難度中等的占68.0%，難度較大的學(xué)生占11.5%。進(jìn)行Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的班級，認(rèn)為編程難度較小的占81.7%，難度中等的占14.3%，學(xué)習(xí)難度較大的學(xué)生占4.0%。在問卷調(diào)查結(jié)果中，認(rèn)為學(xué)習(xí)難度較大的賦值1，難度中等的賦值2，難度較小賦值3，進(jìn)行與上述相同的非參數(shù)檢驗和均值分析，如表4，其Z 值分別為-4.895、-7.773、-9.191，P 值均為0.000，小于0.05，得出實驗組與對照組在Scratch課程認(rèn)知難度上存在顯著差異。如表5，兩次實驗組的均值為2.72、2.81大于對照組的均值2.12、2.07，總體的實驗組均值2.78大于對照組均值2.09，說明Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)Scratch課堂教學(xué)存在差異，Scratch 編程翻轉(zhuǎn)課堂能夠降低Scratch學(xué)習(xí)難度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

5 研究啟示與結(jié)論

根據(jù)上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析結(jié)果表明Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)Scratch課堂教學(xué)存在明顯差異，在實施過程中Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在以下優(yōu)勢：

5.1 學(xué)生對Scratch 編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式認(rèn)可度高

在實驗結(jié)束后的問卷調(diào)查中，對于學(xué)生是否喜歡Scratch課程這一問題上，經(jīng)非參數(shù)檢驗，在第一次實驗，第二次實驗和總計中，P值均小于0.05，并且實驗組的均值大于對照組的均值，這表明采用Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的學(xué)生較于傳統(tǒng)模式下教學(xué)的學(xué)生對Scratch編程課程有更高的認(rèn)可度和喜愛度。在實驗結(jié)束后，對實驗組學(xué)生進(jìn)行訪談，多數(shù)學(xué)生喜歡翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行的教學(xué)活動，學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)點在于“翻轉(zhuǎn)課堂比傳統(tǒng)課堂理論講授得更新穎”“在翻轉(zhuǎn)課堂中的小組合作使我更有學(xué)習(xí)的激情”，“翻轉(zhuǎn)課堂相比于傳統(tǒng)課堂更有趣”“課堂更活躍了”結(jié)合對學(xué)生的問卷調(diào)查和訪談結(jié)果表明學(xué)生對這一教學(xué)模式有很高的認(rèn)可度。

5.2 Scratch 編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能有效提升Scratch 編程課程學(xué)習(xí)效果

由學(xué)生成績?nèi)藬?shù)占比分析得出，實驗組15分以上學(xué)生占比高于對照組的15分以上學(xué)生占比；由測試成績的卡方檢驗分析得出，兩次實驗及總計人數(shù)的P值均為0.000，小于0.05，表明不同教學(xué)模式影響著學(xué)生的測驗成績，即15分以上的群體實驗組占大多數(shù)，而10到15分及10分以下的群體對照組占大多數(shù)，說明在Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生能更好地掌握知識點，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。課后對學(xué)生的訪談中，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)學(xué)習(xí)效率如何的問題上，學(xué)生認(rèn)為“課堂上的存在的問題通過教師引導(dǎo)，小組合作能夠得到及時的解決”“學(xué)習(xí)氛圍濃厚，學(xué)習(xí)效率高”“知識掌握得更快了”“我認(rèn)為通過小組合作能更快地完成Scratch編程任務(wù)”“課前學(xué)習(xí)了大部分編程，學(xué)習(xí)效率高”。綜上表明Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式效果更好。

5.3 Scratch 編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)

根據(jù)對學(xué)生的訪談，在“你會按時認(rèn)真學(xué)習(xí)課前的微視頻并積極參與課前討論嗎？”的問題上，80%的學(xué)生持肯定態(tài)度，“課前能解決大部分疑問”“通過課前學(xué)習(xí)Scratch視頻課程，在課堂上的學(xué)習(xí)就很輕松了”“只有課前認(rèn)真觀看微課，才能輕松應(yīng)對課堂測驗”“會，我喜歡通過學(xué)習(xí)資源自學(xué)”。在你是否喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式上，學(xué)生表示“喜歡翻轉(zhuǎn)課堂”“希望在其他課程中也用這種教學(xué)模式”“以這種方式上課后，我更有學(xué)習(xí)的熱情了”“我感覺這種模式下的教學(xué)，大家參與性和積極性都很高”“大家都在學(xué)習(xí)，不會睡覺或干其他的”。這充分說明Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂能更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)。

6 總結(jié)與不足

本次研究我們采用文獻(xiàn)分析法、訪談法、問卷調(diào)查法、準(zhǔn)實驗研究法。在課堂中開展Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，利用SPSS對課堂檢測和課后問卷進(jìn)行分析，結(jié)合訪談結(jié)果，得出結(jié)論翻轉(zhuǎn)課堂適合Scratch編程教學(xué)，并且Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)優(yōu)勢在于：學(xué)生對Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式認(rèn)可度高；Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能有效提升學(xué)生程學(xué)習(xí)效果；Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)。當(dāng)然，Scratch編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在實施過程中也存在一定的問題。例如本研究在準(zhǔn)實驗研究中發(fā)現(xiàn)：教師信息技術(shù)水平不高；微課的資源建設(shè)缺乏互動功能。在對學(xué)生的訪談中，有的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的缺點在于對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力有較高的要求，需要家長進(jìn)行監(jiān)督；對于基礎(chǔ)較弱的學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想等，教師需要在未來教學(xué)的具體實施中注意這些問題。