基于VR沉浸式编程教学的小学生核心素养培养研究
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作者:张瑞平 施依娴 陈诗茵 刘经典
摘要：随着STEAM教育和创客教育的不断发展普及，编程教育也被引入其中，同时，自2016开创虚拟现实年后，VR技术与教育的融合也越发成熟，而培养学生核心素养是当今教育研究的热点话题，由此，VR技术支撑下的scratch可视化编程是目前中小学信息技术学科的重要研究方向。通过对苏教版信息技术中五年级scratch编程教材进行分析，并结合相关案例分析VR下高沉浸感的scratch编程教学对小学生核心素养的培养，以期为如何培养学生信息技术的核心素养提供一定参考。
关键词：可视化编程;VR技术;核心素养;沉浸式
中图分类号：G424 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）14-0049-03
VR技术由于其沉浸感好、互动性强等特点在数字化时代的今天引发了无数科研工作者的思考与研究，近年来，信息技术与教育融合领域的发展呈不可破竹之势。同时，随着STEAM教育和创客教育的不断发展普及，编程教学在全国掀起热潮。许多省市都将Scratch可视化编程作为信息技术课程的重要内容，目前国内信息技术教材推广较好的省市之一是苏州教材，已初步形成了具有江苏特色的小学3-6年级每学年一册教材的基本格局，因此在这里，笔者以苏教版五年级信息技术相关Scratch教材为课程内容分析。
1VR下的沉浸式编程教学对培养小学生核心素养的影响
1.1培养学生抽象信息理解方式，提高学生计算思维能力
根据卡耐基美隆大学教授Jeannette Wing定义计算思维为：”solving problems.designing systems and understanding human be-havior by drawing on the concepts fundamental to computer sci-ence”。研究表明，通过Scratch可视化编程教学能有效提高学生计算思维和抽象信息逻辑能力。
1.2培养学生数字化学习习惯，提高学生数字文化创作和创新能力
大数据时代，网络资源层出不穷，再局限于纸质课本教材的资源已不能满足当今学习者的学习需求。目前国外的Scratch官方网站（https：//Scratch，mit.第3期郭伟、VR技术平台，和国内的Steammker平台等有许多优秀的作品供学习者交流、再创作，有利于培养学生的数字化学习习惯。并且学生进行沉浸式学习的过程也是一个知识再加工、作品创造的过程，能够有效激发学生的创造和创新能力。
1.3培养学生信息敏捷意识，提高学生的合作分享能力
在小学阶段，大部分学生对信息的获取并不敏感。学生获取信息的来源多是缘于课堂知识，但目前信息技术教材多与生活脱轨、理论知识多且繁杂。鉴于信息技术课堂和教材的相对闭锁性，我们在scratch可视化编程课堂上以实际生活的场景或者问题来导入，如在信息技术教材第三册第5课《我来筑长城》中，学生通过VR眼镜视角下的长城的宏伟作为情景引入，来创设课堂教学情景与任务。紧接着，学生通过编写程序来解决现实情景中的问题，可以有效培养学生的信息意识。
1.4培养学生人文信息素养，提高学生的信息社会责任能力
学生在研习优秀范例或创新设计后，可采用自评加他评的评价方式，首先学生是自己作品的创作者，当然对于自己作品的评价更有发言权，因此先是学生的自评。其次，他人的评价可能会把创作者没发现的问题及创意更鲜明地指出，因此他评不仅可以培养学生的沟通合作意识，也可以更加提高学生的人文及审美素养。
2Scrateh可視化编程相关教材案例分析
苏科版教材根据一线教师使用的意见和建议进行修订完善，2013年指导纲要进行了修订，其后又进行了不断地修订与完善，目前已经初步形成了具有江苏特色的小学3-6年级每学年一册教材的基本格局以模块二：《花朵缤纷》为例，它是在Scratch编程环境下来要求完成画图形，其要求是：（1）学习使用造型编辑器画花瓣（2）掌握“随机函数”的意义，学会使用“随机函数”控件及效果控件。（3）理解循环语句的意义，掌握循环语句的使用方法。
课堂上老师提出故事，构建隋境：
师：《找春天》这首歌想必大家小时候都有唱过。那么，我们今天再来一起回忆一下这首歌吧，随着老师播放的音乐，同学们一起来愉快的开启大合唱。
师：歌唱完毕后请大家想一想，找春天，那么春天的代表都是什么呢，接下来一个虚拟又真实的情境送给大家，请大家带上我们的VR眼镜，跟随老师一起来欣赏春天的绚丽景色。
学生表现出高涨的兴趣，通过VR视角下的真实情境有效激发了学生的编程创作欲望。通过演唱与观看这一系列体验后，学生抢答：红花、绿草、小黄鹂。
师：春天有很多代表景物其中最显眼之一的就是花儿，那么今天同学们就跟老师一起来设计一个美丽的花开世界。随即教师演示事先做好的Scratch“花开世界”展示图，并进行任务分解：花瓣一花朵——多花出现——变色。
任务1：使用“造型编辑器”画花瓣
请同学们在电脑上打开我们的学习工具-Labplus2.0，使用“造型编辑器”自己先来设计一片花瓣，大家可以按照自己的喜好来进行设计。
任务2：“让一片花瓣变成一朵花”
师：同学们，我看大家基本都设计好了一片花瓣，那么怎么才能让这片花瓣变成一朵美丽的花呢？
学生：可以复制粘贴变成多个花瓣。
师：那要复制多少个呢？一朵花一般有5片花瓣，因此我们可以让“花瓣”重复旋转一个360°除5的度数。然后再复制工具“图章控件”进行复制，这样我们的一朵美丽的小花就画好了。
任务3：多花随意出现
师：我们的一朵花已经画好了，但是我们想让花朵随机出现在屏幕位置上，而不是只傻呆呆的出现在一个地方，这应该要怎么办呢？
我们可以使用随机函数控件。
我们完成的脚本如下：
此时出现多个花朵。
师：我们已经完成了让花朵随机出现在的屏幕位置上。那如果想让好多好多花都出现，溢满整个屏幕，那应该要怎么办呢？大家在自己原有的程序上创新尝试一下。
经过同学们的尝试只要在外面嵌套一个控件
就可以了。该任务通过随机函数控件引入，使其更为神秘和开放。
任务4：画出五颜六色的花朵
师：我们现在画出的花朵都是孤单单的一个颜色，大家能不能试试画出不同颜色的花朵来呢，让花朵五彩缤纷。
师：我们使用控件，改变花朵的颜色。
最后，老师又通过VR技术开创了一个更真实绚丽的情境：花园里五颜六色的花朵引来了蝴蝶蜜蜂，那么通过VR技术下这样高沉浸感的情境，你又能有哪些联想与扩展呢？老师布置课堂任务，促使学生深入思考。
1）五颜六色的花朵出现在花园里。
21使用随机函数控件，让花园里盛开出大小不一的花朵。
3）花园里五颜六色的花朵引来了蝴蝶蜜蜂，花朵在花园里热闹的开放是什么样？
整个沉浸式的教学过程通过层层任务的呈现，一步一步加深学生的理解过程与创作欲望：VR下的真实世界引入一认识到Scratch可以画画→发现画花朵有规律→Scratch中的重复积木可以使用→变色，最后是VR另一情境下的联想训练，这是一种表达操作步骤的方式，学生可以在这样一种自主合作探究与创新驱动的过程中，逐渐学会scratch的深层编程知识，不断培养其计算逻辑等创新思考性思维。
3结语
小学信息技术教学对于教育者进行核心思维的培养要求更为具体化，而VR下沉浸式的可视化积木编程教学对于小学生的直观认识更加明显，可以加强学生的知识理解度，顺序、循环等编程语句可以强化学生的逻辑计算思维;同时游戏任务的学习、如花朵缤纷、画城堡等也能激发小学生的创作能力;其次通过一系列VR技术等数字化工具、平台的使用共享，有效培养了小学生的数字化学习习惯，最终有效达到核心思维的创造性培养。
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