第1课 川剧变脸
1.1 课程简介
（1）本课的课程名称是“川剧变脸”。随着环境的变化和心情的好坏，我们的面部表情会经常发生变化，一会儿高兴，一会儿嗔怒，一会儿大笑，一会儿紧张，一会儿严肃思考。
（2）构思和设计这样一个动画故事：小猫经过十年的拜师学艺，勤学苦练，现在也可以变脸了。创作一个趣味的动画作品，实现小猫像川剧里的人物一样变脸。
（3）课时建议：总用时45分钟，其中老师讲解10分钟，学生设计创作20分钟，学生交流分享7分钟，老师点评总结8分钟。分组建议：2或3人一组。
1.2 课程准备
（1）台式电脑或笔记本电脑，每个学生或每组学生使用一台。
（2）电脑上网，用于从网络搜索资料，如图片、音乐、相关文字资料等。
（3）电脑上安装有图片处理软件，用于对搜索到的图片进行加工。可以使用美图秀秀、Photoshop等软件。
注意：后续各课的课程准备同此，不再赘述。
1.3 课程的STEAM元素
（1）科学：日常生活中，为什么人和其他动物会有各种不同的表情？因为人是充满感情的动物，不同的神经系统控制着不同的表情和情绪。思考也是一种积蓄情绪的过程，而对事物的不同认知也会引起不同的情感。表情，顾名思义，即表达感情，而表达感情的方式是人与生俱来的，所以人会有不同的表情，其他动物也是如此。表情具体的表达体现在我们的语言、面部的变化和各种肢体姿态的变化中。
川剧变脸是川剧表演的特技之一，用于揭示剧中人物的内心及思想感情的变化，即把不可见、不可感的抽象的情绪和心理状态变成可见、可感的具体形象——脸谱。川剧变脸是运用在川剧艺术中塑造人物的一种特技，是揭示剧中人物内心思想感情的一种浪漫主义手法。
（2）工程：能利用互联网搜集更多的信息来改进和完善自己的项目；做更多有关该主题的创作设计。
（3）技术：了解编程是什么；能应用编程知识和技能设计小动画和小游戏；了解川剧变脸的原理。初步掌握条件判断指令和循环指令的概念和实际应用。
（4）艺术：了解川剧变脸的艺术表现形式、手法、特技；掌握给动画或游戏编配音乐的原则和方法；美术修养。
（5）思维和能力：启发学生的好奇心，锻炼学生的想象力，培养学生的逻辑思维和沟通协作能力。
1.4 提问与想象
旨在围绕主题让学生提出感兴趣的可以探讨的主题。课堂上，创设问题情境是关键，教师让学生想象包括人在内的各种动物为什么会有不同的表情。教师要重点指导学生创作和设计本作品的方案，并阐述其中的想法。
（1）包括人在内的各种动物，为什么会有不同的表情？
（2）同学们都看过川剧的变脸吗？通过一把扇子遮住脸，经过若干秒钟，演员的脸就变了，可以变换很多好看好玩的表情。生活中，你和我以及各种动物也经常变脸。
（3）如何编程设计以实现小猫的变脸？
1.5 讨论与计划
旨在思考解决问题的对策和实现的方法。不同小组的同学提出各种实现小猫变脸的方案和办法，说明本作品实现的原理和所需准备的素材，探讨创作中的STEAM元素。教师要重点指导确定作品设计的最终方案，并准备相关素材。
1.5.1 设计方案
（1）小猫是否变脸，由同学们自己控制。每当按下键盘上某一个键时，小猫变脸一次。
（2）小猫显示在系统的舞台上时，目前舞台上的小猫造型逐步由大变小最终退出舞台，而小猫的下一个造型逐步由小变大最终显示在舞台上。
（3）给舞台设置一个背景，这里选择天蓝色。
（4）自己设计（或从网络上下载）一个圆形的图片，尺寸为720×720，单位是像素点。注意舞台尺寸是480×360，而舞台上的一个单位是两个像素点。也就是说，两个像素点等于舞台上的一个单位。将这张图片命名为“多彩转轮”，将这张图片添加为“角色”，给角色设计程序，让这张图片可以旋转，这样可以增强本课的趣味性和可看性。
（5）给本课动画配上音乐，培养学生的音乐艺术素养。选择什么音乐好呢？可以从网络上下载儿童歌曲《大猫小猫》。注意，音乐的内容、节奏、风格等应该与本课动画相呼应。
1.5.2 素材准备
（1）小猫：角色小猫选择系统自带的。除小猫外，小猫还有11张脸谱造型，用于实现小猫变脸，如图1.1～图1.11所示。脸谱不要低于10张造型图片，越丰富、越精美，越好。
图1.1 脸谱-1
图1.2 脸谱-2
图1.3 脸谱-3
图1.4 脸谱-4
图1.5 脸谱-5
图1.6 脸谱-6
图1.7 脸谱-7
图1.8 脸谱-8
图1.9 脸谱-9
图1.10 脸谱-10
图1.11 脸谱-11
（2）多彩转轮：设计一个角色“多彩转轮”的图片，配合小猫变脸，见图1.12。
图1.12 多彩转轮
（3）背景：系统默认的背景是白色的，为增强动画视觉效果，设计5幅彩色淡雅的背景图片，如图1.13～图1.17所示。
图1.13 背景-1
图1.14 背景-2
图1.15 背景-3
图1.16 背景-4
图1.17 背景-5
（4）音乐：本课动画的背景音乐，我们从网络上下载儿童歌曲《大猫小猫》和《机器猫》。
1.6 设计与创作
旨在通过学生亲自实践，设计并完善作品。不同小组的同学动手设计作品，记录问题。教师要重点指导设计程序的创作步骤、重点、难点。
1.6.1 打开已有项目
（1）如果已经有了本课的案例程序，请打开Scratch3.0系统，此时出现如图1.18所示的系统主界面。在主界面的左上方单击“文件”菜单，在显示出来的菜单里单击“从电脑中上传”，此时选择需要打开的Scratch项目程序即可，Scratch3.0的文件扩展名是.sb3。
（2）由于案例或是一个故事，或是一个动画，或是一个游戏，都是针对角色或背景来编写的程序代码，所以习惯上也把代码叫作脚本。
（3）鼠标指向“新建角色”图标，在显示出来的菜单里可以看出，新建角色有四种方法，即“选择一个角色”（从系统自带的角色库里选择）、“绘制”“随机”（从系统自带的造型库里随机选择，即系统自动选择）和“上传角色”。
（4）注意：在Scratch3.0系统中也可以打开.sb文件（Scratch2.0系统的程序），因为Scratch3.0完全兼容Scratch2.0，但反过来则不可以。
（5）打开程序后，代码（图形化程序）就会出现在系统的代码区。此时，学生可以用鼠标拖动代码里的指令（积木块），进行模仿学习，老师也可以按照这种方法进行演示和教学。
（6）也可以修改代码区里的代码。当需要删除某条指令或某段代码时，鼠标移到该指令，按住鼠标左键，直接用鼠标左键将指令积木拖动到指令库里，然后松开鼠标即可。当需要添加某条指令时，鼠标移到指令库里的某条指令，按住鼠标左键，直接用鼠标左键将指令积木拖动到代码区，然后松开鼠标即可。
图1.18 Scratch3.0系统主界面
（7）注意：如果修改了代码，请确认修改的代码正确无误后，单击主界面左上方“文件”菜单，在显示出来的菜单里单击“保存到电脑”，保存的文件名不变。如果不能确定修改的代码是否正确，可以在单击“保存到电脑”菜单后，重新给该项目命名，之前的程序依然存在。
1.6.2 新建一个项目
（1）如果还没有本课的案例程序，请打开Scratch3.0系统，在主界面的左上方单击“文件”菜单，在显示出来的菜单里单击“新建项目”，此时出现Scratch3.0系统默认的主界面，如图1.19所示。
（2）默认的主界面的代码区是空白的，舞台中央默认的角色是一只小猫，角色名称是“角色1”，这是Scratch3.0系统的标志。此时，单击“文件”菜单，在显示出来的菜单里单击“保存到电脑”，给新建的项目起一个名字（命名），名字应该与项目的内容相符，本课的名称是“川剧变脸”。命名后，将此项目保存在电脑里的某个位置。
图1.19 Scratch3.0系统默认的主界面
（3）此时，可以按照下面的代码用鼠标左键拖动指令库里的指令到代码区，全部完成后，就可以单击主界面上方的“小绿旗”执行程序。如果有问题，请检查程序是否正确。
1.6.3 编写代码
1．小猫的代码
（1）打开Scratch3.0编程系统，出现Scratch3.0编程主界面。此时在主界面右上方的舞台上，系统默认的角色是一只小猫（Scratch3.0系统的标志），名称是“角色1”。
（2）新建角色“小猫”，由于系统默认的角色就是我们需要的，所以在舞台下方的角色区域，直接将“角色1”名称修改为“小猫”。鼠标左键单击如图1.20所示的角色名称“角色1”，删除角色1，重新从键盘上输入角色名称“小猫”即可。
图1.20 修改角色名称说明
（3）紧接着，为小猫新建其他造型。单击系统主界面左上方的“造型”标签，鼠标指向左下方“新建造型”的图标，此时，在造型库里（请注意系统自带的造型库与自己新建的造型库不同）已经有系统自带的两个小猫造型，这两个造型是在我们新建角色“小猫”后就有的，如图1.21所示。
图1.21 新建造型界面
（4）根据需要，可以修改造型的名称。在图1.21中，鼠标单击造型名称里的“造型1”，将“造型1”删除，此时，可以从键盘上输入需要的造型名称。
（5）在显示出来的菜单里单击“上传造型”，将事先准备好的11张小猫的脸谱造型上传，此时，角色造型库里共有13只小猫造型。
（6）鼠标指向“新建造型”图标，在显示出来的菜单里可以看出，新建造型有四种方法，即“选择一个造型”（从系统自带的造型库里选择）、“绘制”“随机”（系统自带的造型库里随机选择，即系统自动选择）和“上传造型”。
（7）鼠标左键单击主界面左上方的“代码”标签，按照图1.22和图1.23所示，用鼠标左键从主界面左侧的指令库里拖动指令到代码区域（主界面中间）。
图1.22 小猫的代码-1
图1.23 小猫的代码-2
2．多彩转轮的代码
（1）新建一个角色“多彩转轮”，鼠标指向舞台下方的“新建角色”图标，在显示出来的菜单里单击“上传角色”，将事先准备好的如图1.12所示的“多彩转轮”图片上传。
（2）紧接着，鼠标左键单击主界面左上方的“代码”标签，按照图1.24所示，用鼠标左键从主界面左侧的指令库里拖动指令到代码区域（主界面中间）。
图1.24 多彩转轮的代码
3．背景的代码
（1）鼠标单击舞台下方的背景，舞台的默认背景是白色的，如图1.25所示。请注意，此时系统主界面左上方标签的变化。针对角色，标签名称是“代码”“造型”和“声音”。针对背景，标签名称是“代码”“背景”和“声音”。
图1.25 新建背景界面
（2）为增强动画视觉效果，设计了5幅彩色淡雅的背景图片，见图1.13～图1.17。鼠标指向舞台下方的“新建背景”图标，在显示出来的菜单里单击“上传背景”，将事先准备好的5幅背景图片上传。
（3）鼠标指向“新建背景”图标，在显示出来的菜单里可以看出，新建背景有四种方法，即“选择一个背景”（从系统自带的背景库里选择）、“绘制”“随机”（系统自带的背景库里随机选择，即系统自动选择）和“上传背景”。
（4）根据需要，可以修改背景的名称。在图1.25中，鼠标单击背景名称里的“背景1”，将“背景1”删除，此时，可以从键盘上输入需要的背景名称。
（5）紧接着，鼠标单击主界面左上方的“声音”标签，鼠标指向左下方“新建声音”图标，见图1.26。在显示出来的菜单里单击“上传声音”，将事先准备好的儿童歌曲《大猫小猫》和《机器猫》上传。
图1.26 新建声音界面
（6）从图1.26中看出，系统默认的声音文件是“喵”，这是小猫的声音。还可以对声音文件进行编辑，包括对声音文件“修剪”以及调整声音文件的状态，如“快一点”“慢一点”“回声”“机械化”“响一点”“轻一点”和“反转”。
（7）根据需要，可以修改声音文件的名称。在图1.26中，鼠标单击声音名称里的“喵”，将“喵”删除，此时，可以从键盘上输入需要的声音文件名称。
（8）鼠标指向“新建声音”图标，在显示出来的菜单里可以看出，新建声音有四种方法，即“选择一个声音”（从系统自带的声音库里选择）、“录制”“随机”（系统自带的声音库里随机选择，即系统自动选择）和“上传声音”。
（9）紧接着，鼠标左键单击主界面左上方的“代码”标签，按照如图1.27和图1.28所示，用鼠标左键从主界面左侧的指令库里拖动指令到代码区域（主界面中间）。
图1.27 背景的代码-1
图1.28 背景的代码-2
4．运行程序
（1）至此，本课代码编写已经完成。单击系统舞台上方的小绿旗，运行程序。程序的具体调试方法和注意事项请参考本丛书的第1册《Scratch3.0编程基础及指令详解》。
（2）程序执行的效果截图，如图1.29和图1.30所示。请注意，该截图仅仅是程序执行到某一时刻的效果，不可能反映程序执行的整体效果。
图1.29 程序执行效果截图（1）
图1.30 程序执行效果截图（2）
1.6.4 要点和难点说明
注意：每一课的要点和难点说明在以后的各课中不重复说明。
（1）编写任何程序，都要为程序“赋初值”，包括角色的位置、大小、方向、造型、是否显示等。
（2）在图1.22中，使用了外观指令“移到最……”。角色为什么要移到“最前面”？这是因为舞台上有多个角色，它们互相会遮挡，为了使你希望的角色放在舞台的最前面，需要用到外观指令“移到最……”，下拉菜单里有“前面”和“后面”两个选项，如图1.31所示。
图1.31 外观指令“移到最……”说明
（3）在图1.23中，使用了事件指令“当按下……键”，当单击该指令右侧的白色下拉菜单时，会显示日常常用的键盘上的键，里面包括26个英文字母、10个数字键、空格键、上移键、下移键、左移键、右移键和任意键。丰富可选的指令给程序设计带来了极大的灵活和方便。
（4）在图1.23中，使用了控制指令“重复执行……次”，里面的参数本课设定为20。嵌入该指令中的是语句体，语句体里面包含若干条指令。控制指令“重复执行”和“重复执行……次”是不同的，前者是一直执行语句体里的指令，反复执行直到停止程序执行，后者是当执行语句体里面的指令达到设定的次数后，就不再执行语句体里的指令，而是执行语句体外的下一条指令，本课中执行次数设定为20。可以看出，“重复执行……次”是一条有条件的循环执行指令，而“重复执行”是一条无条件的循环执行指令。
（5）当“小绿旗”被单击，是程序开始执行的指令。不管程序简单或复杂，这条指令都是整个程序执行的起点。
1.7 测评与提升
（1）不同小组的同学展示自己的作品，着重说明作品的设计原理、方法和特点，并分享设计中遇到的挑战和解决的办法。教师重点指导如何完善与提高作品。
（2）在这里，你就是导演。作品的创意和实现方案是最重要的，根据创意和方案来设计程序代码。程序设计好后，通过程序的试运行，检验程序的正确性，特别是要验证程序是否实现了我们的创意，即是否达到了我们的目的。
（3）在程序代码基本正确的情况下，要反复调整程序代码里的参数，以达到最佳效果，如旋转的速度、角度、循环的次数等。
1.8 分享与展示
（1）不同小组的同学继续分享各自思考和设计创作中的经验，从肯定、否定、兴趣点3个维度做出互评。教师重点指导如何科学有效地进行评价。
（2）为达到一个创意目的，或实现一个效果，程序代码的设计可以有多种方案和方法。好的程序应该是：程序正确、代码简洁、容易理解。
1.9 反思与总结
（1）不同小组的学生代表呈现互评结果，师生交流学习历程。教师重点指导学生如何进行有效的反思。
（2）为什么脸谱要先缩小再放大？在什么条件下开始变脸？可以有其他的解决办法吗？
1.10 本课知识技能
（1）事件指令：当“小绿旗”被点击；当按下……键。
（2）控制指令：当按下……键；重复执行；重复执行……次。
（3）运动指令：移到x：……y：……；右转……度。
（4）外观指令：移到最……；说……秒；下一个造型；将大小设为……；将大小增加……；换成……造型；下一个背景。
（5）声音指令：播放声音……等待播完。
（6）角色由大到小和由小到大的逐步变换方法。
（7）动画的背景音乐的搜索、选择、播放。
（8）图片的搜索、处理。
1.11 举一反三
（1）同学们，猫咪的表情很丰富，但是你妈妈的表情比猫咪还丰富哦，如何实现妈妈变脸？
提示：用照相机或手机，将你妈妈不同的表情拍摄下来，用图片处理软件加工一下，仿照小猫上传造型的方法，将妈妈的表情上传到系统即可。即用妈妈的表情代替小猫的表情。
（2）改进本课动画，每当变脸一次时，让脸谱发出奇妙的“声音”。同学们，这样是不是更加有趣呢？动动脑筋，试一试吧！
（3）同学们可以改变本课程序代码里的参数，执行一下，看看有什么变化？思考一下，为什么？
1.12 关于STEAM教育
目前，STEAM教育的理念、特征和方法受到越来越多的教育工作者和社会各界人士的理解、认可，大有家喻户晓之势，且势不可挡。各级各类学校都在实践着STEAM教育的思想和理念，探索着STEAM教育在我国的具体实现方法。我们长期以来重视和关注的素质教育，仿佛找到了一个很好的抓手。
STEAM代表所有学习主题在学科领域内与真实世界相联系。STEAM教育主张让学生通过项目学习来完成学业并获取新知，项目实践中包含知识、技能、创新能力的培养目标等。STEAM教育将科学、技术、工程、数学和艺术融合起来，不分学科地进行跨学科、综合性和融合性教育。
STEAM教育第一认证学校前任校长德隆·卡梅隆认为：“STEAM表示一个范式的转换，即从以标准化考试成绩为基础的传统教育哲学，转变为比起学习结果更注重学习过程的现代化教育模式。从本质上讲，STEAM敢于让学生犯错，尝试多种想法，听取不同意见并能创造一个适用于现实生活而不是纯粹考试的知识基础。”
STEAM教育将现实生活中的问题分为科学、技术、工程、数学和艺术五大领域，让学习者回到现实生活，从探索的视角展开学习，并在综合学科视角下发现问题并解决问题。在STEAM教育中学生的学习不是为了名次、评比和优异的成绩单，而是为了实现学习者自身的内在价值。
多学科融会贯通，科学和数学对于基础教育阶段的学生相对深奥难懂，STEAM教育通过技术、工程和艺术的参与，让这些学科内容融会贯通，抽象知识与工程技术相结合，学生也可以发散思维，并动手参与所感兴趣的项目，享受探索学习的过程，在过程中学习多学科甚至是跨学科内容。
注重学习者学习体验，从STEAM教育运动的实践案例来看，STEAM教育活动往往从源自生活的案例、常见的场景工具和教育科技产品中展开。从鲜活的学习情境出发，注重学生自身与学习内容的交互，关注学习者的学习体验，让学生在动手建构的过程中习得知识，实现学生的价值。STEAM教育颠覆了以考试为主的教育模式，蕴含着新的教育哲学。
STEAM教育还要求我们成为终身学习者，适应快速发展的社会。STEAM教育的终极目标是：终身学习和整体学习。通过基础教育使科学、技术、工程、数学和艺术五大领域融会贯通，将学习与现实世界相联系，从现实中发现问题并解决问题，培养学生实践动手的创造能力，在过程中实现协作学习，培养一种终身学习的能力和意识。
STEAM教育的目的是帮助学生成为有用的受教育者。STEAM教育要求学生基本了解学科领域的基准大纲，懂得何时以及如何将知识应用于特定背景中，成为一个有责任感的社会人。STEAM教育所发展的技能要远远超出考试技能，其中包括更多的发散性思维和实现技巧。因为STEAM的课程构建适应于广泛的学习风格、能力以及各年龄阶段的人格类型，它创建的课程更有吸引力并能被更大范围的人更好地理解。STEAM也在即时背景下，指导学生基于现实领域进行发现和发明，使学生们能够在学科范围内创造出令人印象深刻的作品。
STEAM教育从一种探索的视角展开，注重学习与现实世界的联系，倡导在做中学，从现实生活的情景入手，让学生在实践中习得知识。我们应该从STEAM所遵从的教育理论框架出发，探析其创新教育理念，结合我国基础教育的具体问题，得出对我国基础教育创新能力培养的思考、启示、理念、方法等。
STEAM教育认为STEAM是一个基于自然学习方式的功能性教学框架，适用于各种类型的教育工作者和学生。目前已经成功实施于美国基础教育、大学、博物馆、课后项目以及痴呆病人的康复。STEAM教育在近年来的国际教育研究和实践中展现出了很多优点，但并不一定完全适合我国教育国情，结合我国基础教育的发展现状，我们需要以STEAM作为突破口，针对我国基础教育的现实问题，遵循教育规律，为我国基础教育创新能力的提升寻找方法。
1.13 关于PBL教学法
目前，PBL教学法是被公认的实现STEAM教育理念的最好方法之一，我们的教学方法需要快速改变，以适应快速变化的新时代。
PBL（Problem Based Learning）是一种以问题为核心，以解答问题为驱动力，以分组阐述、展示、讨论及相互交流为手段，以激发学生积极主动自学、培养学生创新性思维为主要目标的全新的教学模式。PBL的教学目标尤其要突出学生的独立自学能力、创新思维能力、资料组织能力以及创新能力的培养。学生要明确自己要查找的目标知识与信息，并在课外时间通过查阅有关书籍、杂志、文献或网络信息获取问题解答所需的新知识与新信息。在PBL式的学习讨论过程中，学生间围绕重要问题自我主持、相互交流、相互讨论、自我评价。在这种气氛中，学生之间不是相互竞争，而是相互合作、相互依赖、共同提高，但学生在学习过程中需承担更多的任务和责任。老师的角色发生了转变，他们由“教学核心”“知识源泉”或“信息提供者”转换为学生求知过程中的合作者与引导者，即由“教”师转变为“导”师。从而使得学生的作用更加突出，素质更加全面，思维更加活跃。在教学过程中，教师的主要职责是辅助学生选择那些有价值的参考资料和技术信息，合理调动、组合各种知识和技术资源，指导、启发学生把注意力集中到解决问题上，并适当控制课堂教学进度和问题的难度。教师鼓励学生大胆实践，大胆交流，建立自信，逐步培养善于解决实际问题的思维和能力。从而改变了传统教学中学生的被动地位，使学习成为一种积极、主动、灵活的过程，使PBL教学变成建立在学生兴趣与自觉性上的实践活动，成为学生的“精神大餐”。这样，学生不仅能通过多种渠道获得新的知识信息，而且学会了如何通过这种学习方式来解决实际问题，还有利于培养学生的创新意识和创新能力。这种基于问题的讨论和问题解答的学习训练，将使学生受益终生。
PBL是一套设计学习情境的完整方法，PBL有以下特征：
（1）从一个需要解决的问题开始学习，这个问题被称为驱动问题。
（2）学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究，解决问题的过程类似学科专家的研究过程，学生在探究过程中学习及应用学科思想。
（3）教师、学生、社区成员参加协作性的活动，一同寻找问题解决的方法，如同专家解决问题的方式和方法。在这里，没有固定的解决方法、过程和标准答案。
（4）学习技术给学生提供了脚手架，帮助学生在活动的参与过程中提升能力。
（5）学生要创造出一套能解决问题的可行产品（products）或制品（artifacts），他们是课堂学习的成果，是可以公开分享的。
（6）偏重小组合作学习和自主学习，是启发和引导式教学而不是讲述式教学，学习者能通过社会交往发展能力和协作技巧。
（7）以学生为中心，学生必须担负起学习的责任，教师的角色是指导认知学习技巧的教练。
（8）在每一个问题完成和每个课程单元结束时要进行自我评价和小组评价。