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        流程圖在Scratch編程教學(xué)中的應(yīng)用策略研究

        2021-10-18 15:13:19陳龍倩徐慧楊元超
        科教創(chuàng)新與實踐 2021年3期
        關(guān)鍵詞:編程教學(xué)流程圖應(yīng)用策略

        陳龍倩 徐慧 楊元超

        摘要:教師可以借助流程圖來幫助學(xué)生梳理Scratch編程程序思路框架。流程圖在Scratch編程教學(xué)中有著邏輯性嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)構(gòu)簡單、易講解易理解等教學(xué)價值。流程圖主要有順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種基本結(jié)構(gòu),這三種基本結(jié)構(gòu)能夠?qū)Υ蟛糠諷cratch編程程序進(jìn)行程序思維框架繪制,并根據(jù)三種基本結(jié)構(gòu)在Scratch編程的教學(xué)進(jìn)行了應(yīng)用策略研究,說明了流程圖的應(yīng)用能夠幫助學(xué)生解決編程問題,培養(yǎng)邏輯思維能力。

        關(guān)鍵詞:流程圖;Scratch編程;編程教學(xué);應(yīng)用策略

        美國麻省理工學(xué)院為迎合時代需求而研發(fā)了Scratch編程軟件,讓孩子通過Scratch編程培養(yǎng)邏輯思維能力、動手能力以及解決問題的能力。[1]如何讓學(xué)生在教學(xué)中理解Scratch程序,梳理解決問題的思路,明白其暗含的邏輯是大多數(shù)教師所忽略的教學(xué)重點。在計算機領(lǐng)域中,流程圖原本是通過系統(tǒng)的信息流、思想流或組件流的圖形來表示的。流程圖能夠構(gòu)建出編程程序的可視化思維框架和清晰脈絡(luò),幫助學(xué)生學(xué)習(xí),而Scratch編程教師往往忽略了流程圖所起到的教學(xué)作用及其重要性,在教學(xué)中引用流程圖會使編程程序由抽象到具體、由難到易、由繁到簡,是教學(xué)語言更加容易理解。

        一、流程圖在Scratch編程教學(xué)中的價值

        流程圖由若干簡單的圖形符號及特殊的說明組成,用以描述程序執(zhí)行算法,它和結(jié)構(gòu)化編程思想有關(guān)系。流程圖與編程程序有異曲同工之處,流程圖是可視化編程的思維框架,具有形象直觀的特點,方便學(xué)生理解程序中所含有的邏輯意義。流程圖的缺點主要是占用篇幅大,修改不方便。Scratch編程的學(xué)習(xí)意義在于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,不側(cè)重代碼積木的編碼,因此,代碼積木的篇幅不會過長。[2]流程圖結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),在程序操作中若發(fā)生問題學(xué)生也可以根據(jù)流程圖來解決。流程圖簡單規(guī)范,帶入Scratch教學(xué)中會使學(xué)生易操作,教師易講解。流程圖本身邏輯思路清晰,帶入Scratch教學(xué)中能促進(jìn)學(xué)生理解,幫助掌握編程知識。

        1.結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),問題易查找

        流程圖的各版塊之間有特定的執(zhí)行順序,每一種圖形也有特定的執(zhí)行口令與含義,在執(zhí)行過程中不會錯也不會亂,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),邏輯清晰。在Scratch編程教學(xué)中經(jīng)常會出現(xiàn)程序運行出問題的情況。學(xué)生需要多次反復(fù)運行才能夠找出漏洞,不僅復(fù)雜而且不容易找出漏洞所在。在流程圖各版塊結(jié)構(gòu)的梳理中就能夠找到漏洞所在,解決疑問。教師借助流程圖進(jìn)行直觀講解,便于學(xué)生掌握。因此,教師可借助流程圖結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)來發(fā)現(xiàn)程序漏洞,直觀地解決問題。

        2.簡單規(guī)范,教師易教學(xué)

        流程圖由四種簡單的基本圖形構(gòu)成,每一種簡單的基本圖形有其特指的說明,四種基本圖形可以構(gòu)建出順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)。[3]流程圖本身結(jié)構(gòu)規(guī)范,教師繪制也較易上手,不會因為在課堂中引入流程圖導(dǎo)致課堂重點偏移、教學(xué)時間壓縮。流程圖本身結(jié)構(gòu)簡單,教師易教學(xué),教師講解也較簡單,不會因為引入流程圖而造成學(xué)生編程學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因此,教師在Scratch教學(xué)中只需要將四種基本元素講解清楚就可以使教學(xué)事半功倍。

        3.邏輯清晰,學(xué)生易理解

        流程圖是描述編程的具體過程和步驟,能夠?qū)⒊绦蚍殖蓭讉€板塊,而每一個版塊又細(xì)分為幾個小步驟,各個步驟環(huán)環(huán)相扣,思路清晰。[4]一般繪制流程圖主要是以時間為線索,與學(xué)生生活貼近。學(xué)生掌握更加快速,更加便于應(yīng)用,同時還能夠?qū)⒕幋a程序的思路理清晰。這樣,流程圖轉(zhuǎn)化成可視化編程程序也更加簡單、直觀,不易出錯。因此,教師使用流程圖來進(jìn)行教學(xué)能夠幫助學(xué)生梳理清楚編碼程序的邏輯順序,快速將流程圖轉(zhuǎn)化成可視化編程。

        二、流程圖在Scratch編程教學(xué)中的應(yīng)用策略

        在Scratch編程教學(xué)中,教師可以借助流程圖對編碼程序進(jìn)行直觀又精確地分析。學(xué)生能夠借助流程圖構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)體系。流程圖主要有循序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu),就可將Scratch編程課堂所遇到的編程程序轉(zhuǎn)化成可視化編程框架,促進(jìn)學(xué)生理解與掌握。而且流程圖不拘泥于某種形式,學(xué)生通過主題對作品進(jìn)行分析、繪制流程圖,就可以有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、提高學(xué)生的信息技術(shù)操作能力,加強理論與實踐的結(jié)合,讓學(xué)生在教師引導(dǎo)中,能動地學(xué)習(xí)Scratch編程。[5]

        1.順序結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程結(jié)構(gòu)更嚴(yán)謹(jǐn)

        順序結(jié)構(gòu)是將程序分成很多個小的版塊,各板塊之間按照一定的邏輯順序組合在一起。前一板塊任務(wù)得到執(zhí)行后,才可以執(zhí)行后一版塊的任務(wù),而流程圖中的箭頭則是執(zhí)行的方向。流程圖中的圓角矩形表示“開始”,對應(yīng)著Scratch編程中的事件代碼積木版塊,流程圖中的矩形表示普通工作環(huán)節(jié),對應(yīng)著Scratch編程中的一般代碼積木。而與流程圖中不同的是Scratch編程中不需要箭頭,將代碼積木按照一定邏輯搭建起來即可。

        在Scratch編程入門教學(xué)中主要以順序結(jié)構(gòu)為主。借助順序結(jié)構(gòu)流程圖可以讓學(xué)生理解編程結(jié)構(gòu)必須要按照編碼的順序進(jìn)行執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)是必須要理解與掌握的算法,貫穿于每一個編程程序中。在《海底小動畫》動畫中,小魚媽媽看到鯊魚寶寶是先問,“你好,小鯊魚!”再問,“你看到我的小魚寶寶了嗎?”。該動畫所表達(dá)的意思是較簡單的,動畫背后的Scratch編程程序編寫也是較容易的,但對于易出錯的初學(xué)者查找問題是相當(dāng)復(fù)雜的。在教學(xué)中教師借助順序結(jié)構(gòu)流程圖能幫助學(xué)生將編程程序結(jié)構(gòu)編寫嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)生對于編程程序結(jié)構(gòu)的理解也更加清晰與直觀。即使學(xué)生出現(xiàn)程序邏輯上的疑問,也可根據(jù)直觀的順序流程圖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)編程邏輯問題所在。讓學(xué)生在教師引導(dǎo)、主動思考、自主動手中完成對Scratch編程程序結(jié)構(gòu)的邏輯理解與梳理,實現(xiàn)邏輯思維能力的鍛煉。

        2.選擇結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程簡單易講解

        選擇結(jié)構(gòu)則是根據(jù)該板塊輸出的結(jié)果經(jīng)過一定的條件來進(jìn)行判斷,再根據(jù)判斷的結(jié)果來選擇執(zhí)行的走向,從而控制流程的走向。[6]選擇結(jié)構(gòu)分為單向選擇結(jié)構(gòu)和雙向選擇結(jié)構(gòu)兩種,分別對應(yīng)著Scratch編程中的“如果……那么……”、“如果……那么……否則……”代碼積木。而判斷的條件則對應(yīng)著Scratch編程中的偵測板塊中的代碼積木,學(xué)生根據(jù)程序的要求進(jìn)行選擇與適配。

        在Scratch編程進(jìn)階課程中會以選擇結(jié)構(gòu)來教學(xué)。選擇結(jié)構(gòu)的流程圖能將抽象知識點化繁瑣為簡單,便于學(xué)生理解與教師教學(xué)。在《歡樂吃豆人》游戲中,如果吃豆人碰到小紅豆就會變成一下個地圖場景,再加上判斷條件“是否碰到紅色”代碼積木,就完成了選擇程序的講解。但,邏輯思維能力較弱的小學(xué)生僅通過教師枯燥的語言來理解單向選擇程序會很困難。讓學(xué)生通過小組合作繪制單向選擇結(jié)構(gòu)的流程圖,在探討中完成對流程圖的修改與理解,再將流程圖轉(zhuǎn)化成Scratch編程程序,也不易出現(xiàn)錯誤,教師教學(xué)也更加簡單易操作。[7]教師可以根據(jù)學(xué)生單向選擇結(jié)構(gòu)的理解情況進(jìn)行雙向選擇結(jié)構(gòu)的引入與講解,引入可通過提問,“如果增加游戲難度,讓吃豆人沒碰到小紅豆之前一直掉分,怎么做呢?”來引發(fā)學(xué)生對于雙向選擇程序的思考。促進(jìn)學(xué)生對于選擇結(jié)構(gòu)程序的理解與運用,提升學(xué)生的邏輯思維能力。

        3.循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程邏輯更清晰

        循環(huán)結(jié)構(gòu)則是為了重復(fù)執(zhí)行某一程序所設(shè)置的一種程序結(jié)構(gòu)。而Scratch編程中執(zhí)行該結(jié)構(gòu)時會出現(xiàn)三種情況,從易到難分別是:一是不需要判斷,只需要執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行。二是先執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行再判斷是否滿足輸出的條件。三是先判斷條件是否滿足重復(fù)執(zhí)行的要求再進(jìn)行重復(fù)執(zhí)行。分別對應(yīng)著Scratch編程中的“重復(fù)執(zhí)行”、“重復(fù)執(zhí)行直到……”以及“如果……重復(fù)執(zhí)行直到……那么……”三種代碼積木。

        在Scratch編程教學(xué)中,教師為了引導(dǎo)學(xué)生更好地掌握循環(huán)結(jié)構(gòu),一般會從最簡單的“重復(fù)執(zhí)行”代碼積木開始講解。在《幸運王》游戲中就需要使用“重復(fù)執(zhí)行”代碼積木結(jié)合旋轉(zhuǎn)代碼積木讓轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)起來。在流程圖的繪制中,學(xué)生能夠梳理清楚《幸運王》游戲程序思路,培養(yǎng)邏輯思維能力。接著加深難度,讓轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)直到空格按下。僅僅在流程圖上面加了一個判斷條件,學(xué)生就掌握了第兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)。教師根據(jù)學(xué)生對于前兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)程序理解情況引出第三種循環(huán)程序結(jié)構(gòu),教師可提問“如何完成空格按下轉(zhuǎn)盤開始旋轉(zhuǎn),再次按下空格轉(zhuǎn)盤停止旋轉(zhuǎn)?”引導(dǎo)學(xué)生思考。讓學(xué)生在自主探究、教師講解中明白循環(huán)結(jié)構(gòu)的三種情況的編程邏輯,培養(yǎng)邏輯思維能力。

        流程圖有著結(jié)構(gòu)簡單、表達(dá)清晰、邏輯性強以及易轉(zhuǎn)化成可視化編程的優(yōu)勢[8]。在Scratch編程中運用流程圖引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)編程,可以使理解程序事半功倍,也可以促進(jìn)學(xué)生對Scratch程序語言的理解與掌握,同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、提升編程思維。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳鵬,趙麗.少兒編程火爆背后的喜與憂[J].商業(yè)觀察,2019(03):74-79

        [2]梁宇恩,鄒會來,戴堅鋒.流程圖在程序設(shè)計語言教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2018(44):186-187.

        [3]梁宇恩,鄒會來,戴堅鋒.流程圖在程序設(shè)計語言教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2018(44):186-187.

        [4]陳莉,倪剛.基于流程圖的可視化教學(xué)過程設(shè)計的研究[J].課程教育研究,2018(37):230-231.

        [5]麥茵.流程圖在小學(xué)Scratch編程教學(xué)中的實踐與探索[J].智力,2020(24):147-148.

        [6]張向偉.蛇形管道機器人系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué),2017.

        [7]王倩倩,劉長征,劉圓,張?zhí)?思維導(dǎo)圖和流程圖在Scratch教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計算機,2020(17):79-84.

        [8]衛(wèi)夢婷,錢耀剛.流程圖助力小學(xué)生Scratch編程解決問題能力培養(yǎng)[J].中國信息技術(shù)教育,2019(19):52-54.

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