从推广经验省思Scratch的教育性

Scratch推广的面向
  
Scratch的推广基本上包括各级学校，透过正式与非正式课程，学生接触到各类Scratch的程式设计活动与教学。2007年Scratch正式发行之後，台湾中小学的推广於次年展开，各县市教育与网路中心陆续举办Scratch教师研习工作坊与研讨会活动。2009年起高雄县、台中县、宜兰县等着手办理Scratch竞赛，之後陆续有台北市与新北市等县市加入，逐渐增加Scratch在中小学资讯教育上的能见度。在非正式课程上，例如：教育部资讯志工团队计画补助大学生到偏乡协助中小学资讯教育以缩减城乡数位落差，除了网际网路的使用、文书处理、简报制作等课题之外，Scratch动画与游戏制作亦是相当受欢迎的内容。在大学的部分，有些学校将Scratch应用於程式设计课程的补救教学上，用以减少大学生撰写程式的焦虑并提升学习兴趣。
  
个人参与Scratch的经历
  
个人於2008年具体接触Scratch程式设计软体，参与宜兰县教网中心所举办的Scratch研习课程，在台北市资深资讯教师赖健二老师的带领之下，开始认识到Scratch的操作与应用，由於之前有一些程式设计的背景，当时觉得Scratch是一个容易上手、深具多媒体内涵的游戏与动画制作工具。之後亦在自己任教的大学中，教导非电脑专业学生使用Scratch，用以增加学生程式设计概念的了解与程式设计的兴趣，经过几年的实践、推广与研究之後，才慢慢开始对於这项软体的教育内涵产生深刻的体认。令人庆幸的是在个人实践的过程当中，遇到一群热衷於Scratch教学的朋友，於2011年组织一个S4A（Scratch for Arduino）教师社群，这个社群乃是研究如何应用Scratch连结外部感测器，制作出具有教育意义的Scratch专案，目前结合的硬体包括Arduino、Scratch Sensor Board、LaunchPad、Kinect与LEGO WeDo，透过社群群体激荡与相互协力，加深个人Scratch教学应用的深度与广度。
      
Scratch的教育理论的基础
  
            Scratch不仅仅是一个协助初学者入门的程式设计工具，它还是一个刻意营造的学习环境。就理论上来说，Scratch是建造主义的体现。建造主义一词在台湾教育科技界的能见度并不高，容易与建构主义混用。建造主义的重要倡议者为美国麻省理工学院Seymour Papert教授，它承袭建构主义的学习观点，但是建造主义强调：在学习过程中，学生应该透过建造外在、可分享的人造物与知识建立个人关系，电脑可说是一项思考工具，提供学生与知识对话的场域。不仅如此，建造主义亦富含社会建构主义的面向，认为人际间的互动是知识学习的重要历程，Papert教授认为巴西的森巴舞学校是儿童理想的学习模式，在森巴舞学校中有经验的舞者集结一群新进舞者，专家与新手一起进行目的性的学习，透过互动和模仿，建构个人对於知识的看法。
  
     为了体现建造主义的内涵，Scratch开发专案的主导者Resnick教授，对於建造主义的知识建构过程加以精炼与具体化，提出幼稚园学习取向（kindergarten approach to learning），用以说明创造力思考的流程，它是一套五步骤的回圈：想像→创造→游戏→分享→反思。学童首先想像他们要做的事物，依据他们的想法创建专案，操弄他们的创造物，之後将创造物与想法分享给其他人，最後反思他们的经验，而这又提供下次回圈的灵感与想法。对於Scratch软体的开发者而言，Scratch不只是一个程式设计的工具，它提供学生一个心智活动的空间，铺陈问题解决的情境，让他们能够尽情从事设计与创造活动。
  
Scratch所蕴含的教育理念，正符合目前教育改革的潮流，不管是专案本位教学、问题本位教学、合作学习、创造性思考以及系统性思考等概念，都能够很容易地透过Scratch这个多媒体程式设计环境加以实践。相对於建造主义想要制衡的以教师为中心的教学主义，Scratch的学习环境充份吸引学生的注意力，学生透过操弄与制作的方式与知识互动，教师在学习过程中，扮演一个学习促进者的角色，协助学生进行知识探索。
  
Scratch研究现况
   
从2009年起以Scratch为主题在期刊论文与硕士论文的发表量上逐渐增加，大致上可以分成两大研究主题：一类是Scratch做为程式设计教学工具，另一类则是Scratch融入学科学习。就第一类主题来说，主要研究Scratch对於资讯素养内涵的增进，包括对於逻辑思考、问题解决、後设认知、创造力等能力的影响，以及评估以不同教学方法进行Scratch程式教学的成效差异，应用的教学方法有：同侪教学法、创造思考法与探究式教法等。第二类的研究主题则是着重Scratch融入学科学习，以专案制作的方式，提供学生一个探索学科知识的场域，融入的学科包含自然领域、对外汉语教学、数学等。这两类研究主题大多得到正向的研究成果，显示Scratch可以增进学生之资讯素养，当融入学科教学时，能够增进学生的学习成效，并且正向地提升学生的学习动机。
  
教学案例分享
  
Scratch软体在教学应用上非常广泛，以下兹就Scratch融入数学直角坐标教学与互动回馈系统两个案例加以说明，藉以说明中小学教师应用Scratch的方式。
案例一：直角坐标是初中数学的一个重要的单元，一般教学模式多偏向老师讲解再配合学生的纸笔练习，学生常产生迷思概念，并且对於教学内容缺乏活用，因此藉由Scratch程式设计软体的导入，让学生能够实际应用座标、象限与二元一次方程式等教学内容。在本案例中，数学教师与资讯技术教师协同教学，以日本大地震所引发的海啸做为问题情境（图一），要求学生能够在海啸进行时，快速地把居民安置到安全的地点，为了能够符合情境并与教学内容连结，教师提示学生以下三个重点：
（a）如何设计出海水移动的画面？
（b）如何设计居民的角色，并让每位居民都随机产生在第三象限的位置?
（c）如何设计移动每一位元居民到安全的区域？
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    图一  日本海啸大救援（宜兰县国华国中张俊杰老师提供）
  
案例二：游戏教学法经常应用於小学课堂中，然而游戏需要挑战与竞争的元素，为了让学生能够参与其中，需要一套互动回馈的机制。由於Scratch简易的程式设计特性，再加上可以很容易呼叫滑鼠、键盘的输入讯息，透过键盘的改造制作抢答机，就能够建置一套好用的回馈系统，再配合上教师的教学设计，让课堂充满游戏的乐趣（图二）。
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图二  互动回馈系统（宜兰县三民国中詹胜凯老师提供）
  
Scratch与外部感测器的推广
  
Scratch官方所支援的外部感测器为Scratch Sensor Board与LEGO WeDo，这两项的推广并不多，主要是由於硬体的取得管道与价位，不过由於Scratch Sensor Board属於开放硬体，若可以在地制造，未来将具有极高的推广潜力。目前S4A社群推广较多的是Arduino与Kinect，这两项外部感测器与Scratch的连结算是相当稳定，但是一般课堂与教室的推广有其困难，例如：Arduino的元件比较小，Kinect则是需要较大的教室空间。为了能够在中小学做大规模推广，社群成员正尝试利用价位较低的Texas Instruments MSP 430 LaunchPad进行开发，希望能够提供一个一般中小学生能够付得起的解决方案。
  
结语
  
近年来的教育改革一直希望能够培养学生的关键能力，关注学生问题解决、创造与合作学习的能力，其实Scratch的学习环境再加上老师的教学设计，就能够符合这些需求。记得有一次在偏乡进行小学营队活动，教导电学的内容，当时制作了一个Scratch程式并利用Scratch Sensor Board与一群三、四年级的学生观察物质的导电性，程式中的角色大小会随着物质导电性强弱而有所变化，学生们非常兴奋地寻找教室中可以找到的物质进行测试，在分类过程中建构导体与非导体的基模，能够正确地预测物质的导电性，此时一位同学找到一只生锈的铁尺，让程式中的角色忽大忽小，这时所有人的心中都出现了问号，与他们之前建立的导体基模产生了冲突，他们开始互相讨论：「铁生锈是否能导电」、「铁锈是否均匀地分布於表面」、「角色为何忽大忽小」，当下我深刻体认到老师期待的不是告诉学生正确答案，而是看到学生展现学习动机，有效地应用所学，作为主动的学习者，而Scratch正是让这件事情发生的好工具。
  
  
参考文献
  
张俊杰（2012）。Scratch程式语言教材设计与发展-以国一数学直角坐标及直线方程式为例。淡江大学教育科技学系硕士论文，未出版，台北。
张智凯、何昱颖、刘宝钧（2010）。程式设计课程之学习焦虑降低与学习动机维持–以Scratch 为补救教学工具，数位学习科技期刊，2（1），11-32。
许惠美 （2012）。 Scratch於中小学资讯技术教育之应用与研究。教育技术期刊，2（3），7-14。
许惠美（2011）。美国初等教育中建造主义实践之初探。资讯社会学通讯，97,第5篇。
Papert, S. (1980). Mindstorm. New York, NY.: Basic Books.
Resnick, M. (2007). All I Really Need to Know (About Creative Thinking) I Learned (By Studying How Children Learn) in Kindergarten. Proceedings of the SIGCHI Conference on Creativity and Cognition, Washington, D.C.
  
作者简介
许惠美（1969 -），女，汉族，助理教授，台湾佛光大学资讯应用学系 研究方向：数位化教学环境设计，教育游戏。学习经历：2006年于美国伊利诺大学香槟分校取得博士学位，之後于佛光大学任教至今。E-mail：justina.hsu@gmail.com。