從2014年起，筆者所在團隊的研究課題“Scratch與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐研究”從虛擬應用走向實踐行動，實踐的方式有：一是通過游戲、動畫等虛擬媒體創(chuàng)作項目激發(fā)引導學生開展相關媒體的創(chuàng)新創(chuàng)作；二是將一些電子硬件引入程序教學，創(chuàng)設以Arduino等電子器件為基礎的創(chuàng)新項目，引導學生開展基于實際生活任務來實現各類創(chuàng)新項目的開發(fā)與研究，帶領學生利用編程、搭建，實現一個個與生活實踐緊密結合的項目。筆者所在團隊主要將虛擬同現實融合，將原理同功能整合，將學習同創(chuàng)新結合，逐步培養(yǎng)學生勇于實踐、敢于創(chuàng)新的精神，并提煉出Scratch虛實項目開展的基本要素及具體實施策略。
● Scratch虛實項目開展的基本要素
1.整合運用基礎知識，夯實創(chuàng)新能力基石
創(chuàng)新能力應具備的知識結構包括基礎知識、專業(yè)知識、工具性知識或方法論知識以及綜合性知識四類。Scratch作品創(chuàng)作的過程是一個對各類知識體系的綜合運用、整體檢驗的過程。Scratch學習本身就包含了編程基礎知識、計算機智能化等專業(yè)知識，運用程序設計工具解決難題的工具性知識或方法論知識，以及綜合運用各類知識解決問題的能力。
Scratch的指令模塊大致涵蓋動作、時間、外觀、控制、聲音、偵測、畫筆、數字和邏輯運算、數據、硬件拓展等十大類模塊。每個模塊的熟悉使用不僅是對編程基本流程控制思想的學習，也是對計算機處理信息的方式等知識的實踐化學習。Scratch工具的整體化應用培養(yǎng)了學生對工具性知識的熟練掌握；同時，學生需要對各學科的知識融會貫通，并綜合運用這些知識創(chuàng)造出實際作品。
2.解放課堂聯系實際，倒逼創(chuàng)新意識的培養(yǎng)
應試教育模式是束縛學生創(chuàng)新思維的枷鎖，因此，要打破枷鎖就要創(chuàng)新課堂、解放課堂。教師要解放教學內容、教學模式、教學工具、教學環(huán)境、教學目標。筆者認為，創(chuàng)新能力是在一定知識積累的基礎上訓練出來、啟發(fā)出來的，甚至是可以“逼出來”的。
3.創(chuàng)設求新求變環(huán)境，磨練創(chuàng)新思維品質
教師通過引導學生不斷發(fā)問，激發(fā)學生對原有事物求新求變、不斷完善，從而不斷磨練學生的創(chuàng)新、創(chuàng)造思維。例如，教師通過設計賽車游戲，在學生完成基本賽車操作的基礎上，引導他們對賽車進行更多操控方式創(chuàng)意、對賽道進行更多障礙方式的變革等，激發(fā)學生對新事物的渴求，不斷磨練其創(chuàng)新思維。
4.加強實踐項目研究，煅鑄創(chuàng)新技能利器
創(chuàng)新需要以實踐為基礎，因此教師在教學中需要培養(yǎng)學生在實際環(huán)境中解決問題的能力，進而磨練他們的創(chuàng)新技能。學生受家庭及學校教育的影響，往往動手能力比較欠缺，在制作或創(chuàng)作作品時，往往會出現有想法、沒能力的尷尬局面，因此培養(yǎng)學生敢動手、會動手、巧用工具、統(tǒng)籌設計等方面的實踐能力尤為重要。筆者所在團隊將與實際緊密結合的創(chuàng)新項目引入的目的也是想通過項目作品的制作開發(fā)，讓學生重拾工具，參與真正的生產生活，培養(yǎng)其缺失的創(chuàng)新實踐動手能力。
● Scratch虛實項目實施策略
創(chuàng)新能力綜合反映創(chuàng)造者的智力技能、感情技巧和動作技能，主要包括觀察能力、系統(tǒng)分析和決策能力、理解力、發(fā)現問題的能力、動手實踐操作能力等諸多能力。為了在Scratch虛實項目中有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，筆者所在團隊根據Scratch特點主要從以下三個方面入手。
1.以任務導向啟動學習，提升系統(tǒng)分析能力
學生實踐創(chuàng)新項目必須經歷一個類似工程開發(fā)、項目實施的復雜過程。Scratch作為一種對象編程、技術開發(fā)的手段，為學生設計系統(tǒng)化的程序作品項目提供了可能。而在這個復雜的作品項目中，包含了角色藝術造型設計、故事或游戲情節(jié)設計、對象分析、腳本程序設計、硬件搭接、測試調試等多方面的任務。要有序地實施整個作品項目，教師必須以頂層設計的理念引導學生經歷系統(tǒng)分析、整體規(guī)劃、分步實施的過程，并在此過程中培養(yǎng)學生系統(tǒng)規(guī)劃和分析的能力。
2.以探究學習為主體，提升問題解決能力
創(chuàng)新實踐的過程交織著各種未知的紛繁復雜的問題，探究教學就是要培養(yǎng)和引導學生主動參與到發(fā)現問題、解決問題的過程中去。Scratch作為一種計算技術工具能夠很好地將一些復雜問題化繁為簡。因此，在創(chuàng)新實踐活動中，教師要巧妙地暴露問題，并啟發(fā)學生用“慧眼”去發(fā)現問題，進而找尋解決問題的關鍵策略。通過實踐，筆者發(fā)現，嘗試試用法和同類遷移法可以很好地引導學生自主探究，達到很好的教學效果，學生自主解決問題實現作品效果的達成度比較高。
3.軟硬件有機結合，訓練學生動手能力
Scratch與硬件的兼容性和開放性，為培養(yǎng)學生的動手實踐能力提供了可能性。因此，筆者所在團隊深入研究，努力尋找既符合學生認知能力又能鍛煉學生動手實踐能力的項目，設計了一系列的動手實踐項目。如將攝像頭與小紙棒相結合嘗試制作體感游戲；將繪畫、LED、電路圖相結合構建紙電路，設計美麗的圖畫；超聲波控制LED燈，聲控智能電燈；各類傳感器相結合制作神奇的賀卡；用聲音控制動畫；用手機控制游戲等。這些項目基于Scratch的程序設計教學，又引入了硬件操作，將虛擬與現實緊密聯系起來。動手實踐項目不僅鍛煉了學生學以致用的能力，還激發(fā)了他們的創(chuàng)新實踐能力。
● Scratch虛實項目結合成果提煉
在姑蘇區(qū)區(qū)域層面推進Scratch與硬件相結合的創(chuàng)新項目，突出培養(yǎng)了區(qū)域學生的創(chuàng)新能力。在項目的開展過程中，筆者所在團隊將STEAM教學理念與創(chuàng)新項目結合，整合了藝術、科學、技術、農業(yè)、軍事、交通、游戲等方面的內容。
1.Scratch音樂
該項目是利用Scratch程序中的音樂功能配合Arduino控制器以及光、觸感等，實現多種物品的觸碰發(fā)聲。學生利用編程設定不同觸發(fā)方式的發(fā)音，在一定的擊打順序下，能像彈鋼琴一樣在任意物體上彈奏出美妙的音樂。學生將樂理知識與電子技術相互結合，創(chuàng)造出生活化、個性化的電子音樂樂器，演奏出美妙的音樂。
2.交互游戲
該項目主要是利用了手機與Scratch進行無線通信，并利用手機的重力平衡、觸碰、手勢、光感等功能來控制游戲角色。學生可以自制或改編想玩的游戲，并利用手機這一常用又易用的設備實現一些高價交互游戲設備的功能，引導學生從對游戲表面的關注轉向對游戲背后知識技能的學習。該項目激發(fā)了學生對互動交互游戲的創(chuàng)作興趣，在創(chuàng)作作品時調動了學生對硬件技術與游戲程序對接原理知識深入認識的渴望。
3.保衛(wèi)釣魚島
該項目是利用Scratch和外部感測設備以及私服馬達模擬，實現了軍用雷達的基本功能，利用超聲波探測設備按一定周期來回往復地旋轉，實現掃描周圍是否有飛行物體的目的。該項目在Scratch界面中同步呈現掃描圖像及飛行物體位置，進而為導彈反擊指引目標，將軍事領域與電子技術、信息處理技術結合，有效地調動了對軍事感興趣的學生的鉆研熱情。
4.智能灌溉
該項目是學生利用Scratch及外設的自動化控制功能初步實現了植物灌溉的動態(tài)控制，利用光感、土壤溫濕度傳感感測土壤變化，利用電子水閥控制滴管噴水，從而實現Scratch智能灌溉的基本功能。如配合太陽能電池和雨水積攢器將使這個灌溉系統(tǒng)變得更加易于遷移。該項目使學生明確通過技術創(chuàng)新能改變傳統(tǒng)農業(yè)耕種模式，提高智能化水平。
5.智能交通
智能交通的作品創(chuàng)作靈感源于蘇州每天早上擁擠的交通狀況，蘇州實行公交優(yōu)先通行機制，但無公交車優(yōu)先綠燈卻占時的情況也時有發(fā)生。因此，學生利用Scratch程序及超聲波傳感模擬嘗試解決這一交通問題，即利用超聲波感測公交車道是否有車，然后再利用程序判斷并關閉公交專用燈，提前放行普通車道，節(jié)省車輛通行時間。該創(chuàng)新項目是對城市管理問題的涉足，讓學生運用所學信息技術知識結合智能化硬件創(chuàng)作解決方案，提高城市管理效率。參考論文
6.智能校園
該項目是姑蘇區(qū)Scratch創(chuàng)新項目團隊的一個集體工程，其中房子的主體結構是由學生自主設計并用3D打印機打印而成。同時，房子的另一個亮點是“智能”，就是在房子中安裝了不少學生設計的基于Scratch程序的智能化系統(tǒng)，包含智能燈光系統(tǒng)、智能風控系統(tǒng)、智能報警系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由Scratch程序統(tǒng)一控制，未來這些設計將逐步應用到學校中。
不同領域的項目開展讓每一個參與實踐的學生在活動過程中不知不覺地增長了知識技能，拓展了學習空間，激發(fā)了創(chuàng)作力和想象力，體驗了動手制作的樂趣。創(chuàng)新的基礎是相關知識領域內容的積淀，教師應充分利用各領域的拓展，調動學生打開思路，創(chuàng)新結合新技術與各領域傳統(tǒng)方式方法，最終形成新的作品。
Scratch環(huán)境下虛實項目的實施推進為學生的創(chuàng)新力培養(yǎng)拓寬了思路，拓展了空間，將學生從虛擬封閉的環(huán)境中解放出來，進一步提升了區(qū)域運用Scratch開展學生創(chuàng)新教育活動的品質，成為學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要抓手。
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