基于Scratch3.0的在線編程教學系統開發與應用

朱廣賀 李娟

摘要：為了改變過去編程教學的限定性和突出如今信息化教學的便利性，文章基于Scratch3.0開發了一個在線編程教學交互系統。通過對不同用戶的需求進行分析，確定了系統所需的功能需求;系統采用B/S模式架構體系，將各個功能模塊進行細化設計然后實現，目的是給用戶提供一個更加開放的移動學習交流平臺，更快速地解決過去編程教學中存在的一些問題。隨后連續在三屆計算機專業學生中對系統進行試用，結果表明系統效果良好。學生使用其設定的權限可進行自主學習課程內容，完成在線測試;教師也能利用此系統進行課堂教學創新。最后驗證了該系統在交互性教學中的實用性，對提高教學效果有一定的作用。

關鍵詞：編程教學;B/S架構;Scratch;輔助教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）13-0070-03

Scratch是麻省理工學院終身幼兒園小組開發的一款圖形化編程工具，專為8至16歲的兒童設計[1]。目前，傳統編程教學存在過多的問題，容易導致學生對編程學習失去興趣，比如：教學內容的枯燥乏味無法提起學生的興趣、老師與學生之間的溝通交流較少，這些情況都會大大降低教學的效果，因此迫切需要對其進行教學改革。而另外，隨著信息化技術的普及以及普遍化的使用，基于Scratch3.0開發的在線編程教學也將會被大眾所接受[3]，因為該系統打破了傳統教學在地域方面的限制和時間方面的制約，良好的交互性更是它的特點。要怎么樣去快速對知識完成更新、學生與老師之間進行良好溝通是解決傳統編程教學問題的關鍵，為此，如何設計一個良好溝通交互的系統也是在線編程教學系統的關鍵。Scratch是一種開源教育軟件，擁有強大的功能，將其嵌入在線編程教學系統之中，通過二次開發來更好地滿足需求，也能對每個學生不同情況進行針對性的教學。本文開發了一套基于Web的Scratch在線系統，通過瀏覽器就可以直接打開Scratch軟件，并且系統集成教學素材分發、作業批改、班級管理等功能，極大減少了學生接收教學素材和提交作業的時間，同時教師可在系統中批改學生作品，在系統中打分，系統自動將成績匯總。

1 系統功能模塊設計

基于Scratch的在線編程教學系統主要有三類用戶：管理員、教師、學生。其中管理員通過權限、資源管理等為系統提供運行支撐，而教師與學生則通過各自所擁有的權限，打開自己所屬于的用戶模塊來完成各自的任務。該系統根據不同用戶所需要的不同需求，將該系統設計為具有以下三大版塊：1）系統管理員板塊：擁有該系統的最高權限，可對系統進行任何操作，例如：對學生進行添加、刪除、編輯及搜索操作，學生信息包括：序號、姓名、賬號名、添加時間等。2）教師板塊：教師作為系統的主要使用者之一，可根據自身的登錄使用權限進入系統對課件進行操作，也可以通過課程管理頁面對課程素材進行管理，例如：對課程名稱、工程文件、壓縮文件、發布班級、創建時間等信息修改及添加。3）學生版塊：學生可在線查看老師所下發的任務、學習老師當前下發的課程進行課程學習，查看所有課程信息。也可進入我的班級頁面查看所在班級信息，了解班級名稱、班級碼、創建時間以及班級人數等信息，此外還可進行其他操作。

2 系統總體框架

2.1 開發環境及工具

在在線編程教學系統開發中，Scratch平臺自身功能在某些方面還無法完全滿足教學應用需求，因此，需要對其進行二次開發滿足日常教學。其中選用MySQL數據庫，使用Windows+Scratch+MySQL+PHP技術下來搭建系統環境。

2.2 總體架構設計

在線編程教學系統是一種輔助教學的網絡工具，其利用Scratch平臺資源的豐富性、功能的多樣性以及操作的簡便性，在使用該系統的時，只需安裝一個瀏覽器就能完成操作，其結構原理圖如圖1所示。

其中，表示層是代表面向用戶的應用層;數據層的功能是用來保存不同用戶的個人信息、班級信息、課程信息等數據，當用戶在發送數據請求時，該層可以不同用戶發送的不同請求將存儲好的數據反饋給用戶。

3 系統功能設計與實現

基于Scratch平臺為支撐的在線編程教學交互系統通過簡單的操作界面即可為管理員、教師及學生提供不同功能，其發出命令框圖如圖2所示。

在該系統中，進入教師端后，教師可以通過班級頁面對所在班級進行管理。進入學生端后，學生可以通過班級頁面查看所在班級信息、通過任務頁面對所查看教師發布的任務、通過課程管理頁面的目錄下查看所有課程信息等，其功能流程如圖3所示。

獲取權限：用戶權限判定是在線編程系統各功能操作最基礎的部分，通過權限判定函數來判定用戶是否具權限。

管理員模塊功能：系統采用的是B/S模塊化結構，在某種程度上系統功能模塊的增加、修改等方面可以更加方便，管理員可根據實際情況考慮是否對系統做出更改、維護等。

教師模塊功能：教師可以在系統中對班級信息進行管理，設置教學任務、管理學生個人信息。

學生模塊功能：利用模塊化結構優勢，學生可根據管理員分配的權限登錄系統進行當前學習任務查詢、最新課程查看等功能操作。

4 系統的應用及分析

4.1 課程管理應用

管理員登錄在線編程系統后，可點擊課程管理，在其中添加課程，如圖4所示。此外還可進行搜索操作，并能通過課程名稱對課程進行搜索，同時可以查看該課程的發布情況。

4.2 學生管理應用

管理員登錄系統對學生進行管理，通過系統可以對學生進行添加、刪除、編輯及搜索操作，并能通過學生姓名對學生進行搜索，同時可以修改學生登錄密碼、查看學生發布作品。如圖5所示：

4.3 教師管理應用

管理員登錄系統對教師進行管理，通過系統可以對教師進行添加、刪除、編輯及搜索操作，并能通過教師姓名對教師進行搜索，同時可以修改教師登錄密碼。如圖6所示：

5 結束語

在線編程教學系統的優勢在于使教與學相輔相成，針對不同用戶教學之間的需求，利用Scratch平臺的優勢性，構建了一種在線編程教學系統。該系統以B/S為架構支撐，利用了互聯網的實時、快捷等優勢，在該系統中教師可對自己所需的課程資源進行實時更新，針對某一階段學生的不同情況做出一些教學上的調整來提高教學效果。該系統操作界面簡潔、操作簡單，學生可通過瀏覽器進入系統進行在線自主學習，而老師則可通過其進行教學，真正發揮了信息技術的教學優勢，因此系統具有良好的應用前景。

參考文獻：

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【通聯編輯：王力】