Scratch語言對程序設(shè)計入門教學(xué)的意義研究

摘 要：程序設(shè)計語言的入門教學(xué)常常會遇到學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的問題，在課時不足的情況下導(dǎo)致教學(xué)的困難，或者因為例題艱深導(dǎo)致學(xué)生在入門前就已經(jīng)喪失了學(xué)習(xí)興趣。而Scratch程序因其對可視化操作、對結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的支持，能帶來程序設(shè)計的趣味性及可操作性。本文討論了程序設(shè)計教學(xué)的困境，Scratch程序作為前導(dǎo)課程的實踐以及可能會對教學(xué)帶來的幫助。

關(guān)鍵詞：教學(xué)探索；程序設(shè)計；Scratch

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言（Introduction）

1.1 基礎(chǔ)薄弱

目前，中小學(xué)的信息化教育內(nèi)容參差不齊，有的學(xué)校可能會有程序設(shè)計的教學(xué)，有的學(xué)校則以Word、Excel操作為主，對程序設(shè)計的入門不重視[1]。很多剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生在程序化的思維方式方面還比較弱，要入高級程序設(shè)計語言的門還有很長的路要走。

1.2 課時較少

通常程序設(shè)計入門以C語言或C++語言為教學(xué)內(nèi)容。作為一種實踐性較強的語言，在一個學(xué)期中要完成程序設(shè)計概念和語法的教學(xué)，又要在有限的時間里完成編程調(diào)試訓(xùn)練。如果學(xué)生沒有一定的基礎(chǔ)和自學(xué)能力，就很難適應(yīng)這種節(jié)奏。

1.3 抽象帶來的問題

語法、算法等抽象的教學(xué)內(nèi)容將降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)習(xí)興趣對教授與學(xué)習(xí)兩方面都非常重要。有的學(xué)生不能通過考核經(jīng)常就跌入補考和重修的循環(huán)。程序設(shè)計入門作為核心課程，這個課程出了問題將給計算機專業(yè)的后續(xù)課程帶來很多不好的影響，比如本專業(yè)學(xué)生對程序設(shè)計和其他專業(yè)技能缺乏信心以及實踐能力。

2 程序設(shè)計課程的前導(dǎo)課程（Leading program of

programming classes）

學(xué)生在程序設(shè)計課程中，一方面要努力熟悉算法抽象、程序控制等一些全新的概念，一方面會遇到很多語法錯誤，必須要學(xué)習(xí)如何調(diào)試程序，理論加上實踐可能都是前所未有的挑戰(zhàn)。前導(dǎo)課程應(yīng)帶來有趣味的內(nèi)容，為學(xué)生補充各種必要的基礎(chǔ)概念，如抽象、邏輯、流程等，告訴學(xué)生如何在現(xiàn)實世界和計算機世界之間建立起一座橋梁。這樣的課程會對程序設(shè)計教學(xué)有很大幫助。

3 Scratch簡介（Introduction of scratch）

Scratch是美國麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實驗室開發(fā)的一套“程序語言”，利用這個軟件可以輕輕松松地創(chuàng)造出互動式故事、動畫、游戲、音樂等令人驚嘆的作品，是一套簡單又有趣的軟件[2]。

Scratch采用拖曳、組合的方式來設(shè)計程序。它是可視化的程序語言，具有所見即所得的功能。設(shè)計Scratch作品的過程是學(xué)生學(xué)習(xí)用計算機進(jìn)行思考、分析、解決問題的過程，還能進(jìn)行團隊建設(shè)方面的實踐。

Scratch把程序命令歸為幾大部分：包括動作、外觀、聲音、畫筆、變量、事件、控制等，并用顏色來分類。學(xué)生只需要了解各部分模塊的功能，按照自己的想法拖到腳本窗口，并按一定規(guī)則堆積在一起，最后在瀏覽窗口就能根據(jù)命令腳本直接運行。通過可視化操作學(xué)生可以搭建起自己的程序，輕易地把自己的想法表達(dá)為計算機的程序。在這個抽象的過程中不用過分操心語法錯誤等問題。

圖1為Scratch設(shè)計界面，左上為程序運行場景，左下為程序中設(shè)計的主體對象。一個項目可以有多個動畫主體（可以是動物人物或其他一些對象），中間是可視化程序模塊，右邊是程序窗口，利用鼠標(biāo)可以把中間的程序模塊拖入右邊的程序窗口，經(jīng)過修改參數(shù)、安排程序模塊的順序和嵌套等工作，就完成了程序編制，接著程序可以在瀏覽器中執(zhí)行。

4 Scratch對程序設(shè)計教學(xué)的支持（Supports to

programming classes）[3]

4.1 抽象

現(xiàn)實世界的問題如何抽象為計算機世界的模型？第一步可以從學(xué)習(xí)抽象為計算機里的對象開始。我們把需要處理的內(nèi)容抽象為Scratch的動畫主體，比如一個人物或一個物體。動畫主體可以具有各種行為，比如在平面中移動。如圖2是一個負(fù)責(zé)動作的程序模塊，能控制動畫主體平移到坐標(biāo)（100，200）處，其中白色的部分為可以修改的坐標(biāo)值。

4.2 結(jié)構(gòu)化程序

Scratch具有可以拖曳的結(jié)構(gòu)化模塊。設(shè)計時候只需要把模塊拖入場景中，就可以實現(xiàn)循環(huán)或選擇的程序結(jié)構(gòu)，并且能實現(xiàn)循環(huán)和選擇的嵌套，制作需要的程序流程。圖3演示了循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序模塊，repeat后面的循環(huán)次數(shù)可以修改，可以看到循環(huán)程序模塊和循環(huán)體中的其他程序模塊的顏色是不同的，它們屬于不同的功能分類。

Fig.4 Block to control choosing

其中使用的橙色模塊i是Scratch的變量模塊。Scratch程序能夠使用數(shù)字和字符串變量。變量可用來控制某個圖形的大小或個數(shù)，變量還能具有不同的作用域。由此我們向?qū)W生展示了變量存儲值、變量值影響程序結(jié)果以及變量的作用域等概念。

Scratch具有列表的結(jié)構(gòu)，列表可以存儲數(shù)值或字符串。列表可以具有作用域，可以獲得列表的長度。列表項具有添加、刪除、插入等操作，并能通過下標(biāo)獲取特定的列表項。列表可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)組的概念。

Scratch的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是可視化的，調(diào)試簡單，能幫助學(xué)生把精力集中在程序結(jié)構(gòu)上，而不需要為語法錯誤分心。

4.3 面向?qū)ο?/p>

Scratch能夠設(shè)置動畫主體，可以視為對象模塊。不同的動畫主體具有獨特的屬性，可操作自己的變量，能完成獨特的任務(wù)。在后續(xù)課程中這些概念很容易引申為對象及其屬性和行為的概念，這是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基礎(chǔ)。圖5為迷宮程序的設(shè)計，其中球體是一個對象，而終點方塊的是另一個對象。我們可以利用鍵盤移動球體，當(dāng)碰到方塊對象時后者能做出贏得游戲的反應(yīng)。球體對象在移動過程中碰到障礙則會產(chǎn)生反彈。

5 Scratch作為程序設(shè)計教學(xué)前導(dǎo)課程的實踐

（Experiments in programming classes）

在參考文獻(xiàn)[4]中提到的學(xué)校已經(jīng)嘗試使用Scratch平臺作為計算機專業(yè)課程的前導(dǎo)課程。學(xué)校把學(xué)生分為兩部分，一部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在第一個學(xué)期先參加Scratch課程，到第二個學(xué)期才開始學(xué)習(xí)高級程序設(shè)計語言。而另一部分基礎(chǔ)良好的學(xué)生則在第一個學(xué)期就開始學(xué)習(xí)高級程序設(shè)計。

最終學(xué)過Scratch的學(xué)生，盡管基礎(chǔ)薄弱，他們的最終成績在通過率和平均成績方面都超過基礎(chǔ)良好的學(xué)生，并且在精通程序、喜愛專業(yè)課程、參與專業(yè)實踐等方面都有更好的表現(xiàn)。這些學(xué)生專業(yè)成績更好，對專業(yè)更熱愛，對程序設(shè)計更有信心。

6 結(jié)論（Conclusion）

程序設(shè)計是一種具有創(chuàng)造性的工作，它具有一定的抽象性，而且需要使用數(shù)學(xué)的方法去描述一些問題。這使得在語言程序設(shè)計的課程教學(xué)中，必須打破原有的教學(xué)模式和知識體系[5]。我們探索不同的方式幫助學(xué)生入門，Scratch可能是一個良好的平臺，它的可視化特性，對結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的支持，都能幫助學(xué)生在實踐中培養(yǎng)計算機思維方式，為程序設(shè)計入門打下堅實基礎(chǔ)，為后續(xù)課程的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。另一方面程序設(shè)計教學(xué)的困境也要需要在考核模式方面進(jìn)行改革，激勵學(xué)生重視創(chuàng)新和實踐。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 張傳科.如何讓抽象的設(shè)計變得精彩——LOGO程序設(shè)計與

Scratch[J].中國信息技術(shù)教育，2010，（5）：29-31.

[2] 陳捷.Scratch語言簡介及應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2009，5（26）：

7439-7440.

[3] 朱贇，鄭曉妹.C語言程序設(shè)計教學(xué)前導(dǎo)課程研究[J].軟件導(dǎo)

刊，2014，13（4）：160-162.

[4] M.Rizvi，T.Humphries，D.Major，M.Jones，and H.Lauzun.A

NewCS0 Course for At-Risk Majors[C].The Proceedings of

the 24th IEEE-CS Conference on Software Engineering

Education and Training，Honolulu，Hawaii，May 2011： 314-323.

[5] 劉興林.大學(xué)工科C語言程序設(shè)計教學(xué)探索與實踐——以五

邑大學(xué)為例[J].軟件工程師，2014，17（5）：39-40.

作者簡介：

朱 贇（1978-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.