利用Scratch軟件開發(fā)的“模擬保護(hù)色的形成過程”教育游戲

朱金靜

摘要 依據(jù)人教版八年級(jí)下冊(cè)探究實(shí)驗(yàn)“模擬保護(hù)色的形成過程”，用Scratch軟件設(shè)計(jì)了一款教育游戲：情景為在綠色草地上抓蝴蝶，以限時(shí)闖關(guān)的形式減少學(xué)生主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，以數(shù)據(jù)列表和畫面兩種形式呈現(xiàn)不同顏色的“幸存者”，該教育游戲中的角色、背景和時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)均可修改。通過游戲引導(dǎo)學(xué)生理解保護(hù)色的形成過程，同時(shí)落實(shí)STEAM教育。

關(guān)鍵詞 Scratch 保護(hù)色 教育游戲

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2020）08-0066-03

生物的進(jìn)化是生物科學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，學(xué)生在探究“模擬保護(hù)色的形成過程”活動(dòng)中，感受到環(huán)境改變會(huì)影響保護(hù)色的形成，有助于學(xué)生客觀理解生物進(jìn)化的原因。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)有助于提高學(xué)生相互協(xié)作、記錄數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)的能力。

1教育游戲設(shè)計(jì)的背景和思路

1.1設(shè)計(jì)背景

人教版八年級(jí)《生物學(xué)》下冊(cè)第七單元第三章第三節(jié)“生物進(jìn)化的原因”中，探究實(shí)驗(yàn)“模擬保護(hù)色的形成過程”設(shè)定100個(gè)“獵物”，每次捕食75個(gè)“獵物”后，每個(gè)幸存者繁殖3個(gè)后代，保持“獵物”總數(shù)為100個(gè)。大量的捕食用時(shí)過長(zhǎng);而且對(duì)計(jì)數(shù)工作要求尤其嚴(yán)格，既要時(shí)刻記錄獵物剩余量，繁殖后代時(shí)又要記錄每種顏色的獵物數(shù)量，稍出現(xiàn)偏差，通過繁殖積累后，誤差會(huì)被不同程度的放大;實(shí)驗(yàn)時(shí)常常存在小紙片不易拿起，以及學(xué)生會(huì)經(jīng)常刻意抓取某種顏色的小紙片等情況，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;繁殖后代的操作繁瑣，極大降低實(shí)驗(yàn)的趣味性，分散學(xué)生的注意力。在實(shí)際教學(xué)過程中，該實(shí)驗(yàn)的開出率很低，完成度也不高，難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

1.2設(shè)計(jì)思路

嘗試用Scratch軟件從教育游戲的視角對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)以真實(shí)場(chǎng)景和蝴蝶將本實(shí)驗(yàn)回歸自然，以自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)繁殖來彌補(bǔ)原實(shí)驗(yàn)的不足，綜合考慮八年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和年齡特點(diǎn)，以限時(shí)闖關(guān)的形式降低“捕食者”的主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響，游戲時(shí)間控制在2min內(nèi)?！矮C物”總數(shù)40個(gè)，以最快的速度捕食20個(gè)“獵物”后，可提前進(jìn)入下一關(guān)，每關(guān)游戲限時(shí)20s，超時(shí)游戲結(jié)束。游戲結(jié)束后通過數(shù)據(jù)列表和畫面兩種形式呈現(xiàn)不同顏色的“幸存者”，通過重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生在游戲中親身體會(huì)、客觀理解保護(hù)色的形成過程。

2游戲編程

2.1Scratch簡(jiǎn)介

Scratch是由麻省理工學(xué)院開發(fā)的一款面向兒童和青少年的簡(jiǎn)易編程軟件，指令采用“搭積木”的方式進(jìn)行編程，只需要按照邏輯用鼠標(biāo)將指令拖動(dòng)到腳本區(qū)，簡(jiǎn)單修改對(duì)應(yīng)參數(shù)，就可以輕松實(shí)現(xiàn)所要的功能。利用Scratch編寫生物學(xué)小程序，學(xué)生的創(chuàng)作過程就是對(duì)已有生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行回憶、重整、發(fā)展和創(chuàng)新的過程，能很好地推進(jìn)初中生物學(xué)STEAM教育。

2.2背景和角色編輯

上傳游戲背景：綠色草地;角色：4種顏色蝴蝶（背景透明且大小一致）。

2.3編程

2.2.1角色編程

四種顏色的蝴蝶本體各1只，各克隆9只，共40只，并實(shí)現(xiàn)游戲角色的分布、消失和克隆等。以綠蝴蝶為例，編程程序如圖1所示。

2.3.2流程控制編程

編程主要控制游戲規(guī)則、背景顯示、音樂效果、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)、過關(guān)提示和超時(shí)結(jié)束提示等（圖2）。

3“模擬保護(hù)色的形成過程”教育游戲呈現(xiàn)

（1）安裝應(yīng)用程序：Scratch 2.0。

（2）打開教學(xué)游戲：點(diǎn)擊“打開文件”，上傳“模擬保護(hù)色的形成”教育游戲.sb3。

（3）按照“模擬保護(hù)色的形成過程”教育游戲中的說明即可進(jìn)行游戲（圖3～圖7）。

4游戲拓展

Scratch編程軟件簡(jiǎn)單開放，可對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和編程語(yǔ)言添加注釋，能更好地讓受試者理解編程的目的和操作要領(lǐng)，便于教育游戲的優(yōu)化。“模擬保護(hù)色的形成過程”教育游戲克隆體的數(shù)量、每一關(guān)游戲時(shí)長(zhǎng)、角色和背景等參數(shù)均可修改，使Scratch編程軟件很好地融入課堂促進(jìn)STEAM教育開展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)生不斷創(chuàng)作和完善的過程就是對(duì)已有生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行回顧、整合、發(fā)展和創(chuàng)新的過程。

通過更換不同顏色的背景，引導(dǎo)學(xué)生更客觀地理解保護(hù)色是對(duì)某一種環(huán)境的適應(yīng)，與環(huán)境顏色基本保持一致，一旦環(huán)境發(fā)生改變，保護(hù)色也會(huì)變更，為后續(xù)分析“遺傳和變異”起到輔助作用。

可將游戲角色更換為毛毛蟲和老虎等任意生物，并適當(dāng)修改背景，引導(dǎo)學(xué)生從游戲的角度理解不同環(huán)境下生活生物保護(hù)色的不同，從而促進(jìn)對(duì)生物多樣性的理解。

游戲開始時(shí)，通過多次點(diǎn)擊空格鍵，幾秒內(nèi)即可呈現(xiàn)“獵物”大量繁殖的畫面，為分析“過度繁殖”做鋪墊。

5收效與不足

5.1收效

采用該程序，可順利完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，突破難點(diǎn)。游戲操作極其簡(jiǎn)便，學(xué)生按照游戲的提示即可在2min內(nèi)順利完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，及時(shí)將各種顏色的“幸存者”統(tǒng)計(jì)結(jié)果和畫面呈現(xiàn)給學(xué)生，既科學(xué)性規(guī)范，又有很強(qiáng)的視覺沖擊力。通過分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，能夠引導(dǎo)學(xué)生更全面地理解保護(hù)色的形成是自然選擇并逐代積累的效果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。以真實(shí)的場(chǎng)景和生物將保護(hù)色的形成過程真實(shí)化、形象化。并以小組合作、限時(shí)闖關(guān)和不斷減少的生命值兩種形式，極大地降低“捕食者”主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

課堂趣味性和幸福感極大提高。通過添加音樂特效吸引學(xué)生的注意力，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;以小組合作的形式開展本實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)中來，在游戲中獲得知識(shí)的同時(shí)，又感悟到現(xiàn)代信息技術(shù)給學(xué)習(xí)帶來的便捷。

5.2不足

由于該游戲自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)繁殖后代，在本實(shí)驗(yàn)中無法進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生如實(shí)記錄數(shù)據(jù)這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度以及補(bǔ)充繁殖后代的動(dòng)手操作能力。但是，很難找到純色、大小一樣的真蝴蝶，導(dǎo)致游戲素材的蝴蝶存在斑點(diǎn)或條紋，尤其綠蝴蝶無法做到與背景色顏色完全一致。軟件在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后無法將學(xué)生小組的數(shù)據(jù)匯總類分析，找出共性，總結(jié)規(guī)律。