Scratch軟件在高職基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程中的教學(xué)輔助實(shí)踐

雷靜 鄒承俊 陳琳

摘要：本文主要介紹當(dāng)前高職高專計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程在引入計(jì)算思維后教學(xué)的主要內(nèi)容，在教學(xué)中存在的難點(diǎn)。對(duì)改革后的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程中與程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式進(jìn)行分析，并以案例的方式介紹了采用Scratch軟件對(duì)教學(xué)進(jìn)行輔助，能夠達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，獲得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)；Scratch；教學(xué)輔助

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）51-0234-02

一、研究背景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到人們的日常生活的方方面面，全民的計(jì)算機(jī)使用水平顯著提高，特別是具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力的青年學(xué)生，已經(jīng)通過多種渠道掌握了較多的計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能。在這樣的背景下，高職院校的《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程形同雞肋。原本的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)使用技術(shù)的需要，但更深、更難的計(jì)算機(jī)技術(shù)又不符合非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。如何進(jìn)行符合當(dāng)前學(xué)生技能水平，并能為今后的學(xué)習(xí)工作服務(wù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)，是當(dāng)前眾多高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的教學(xué)難題。經(jīng)過許多地研究，國內(nèi)許多高校在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)的教學(xué)中，引入“計(jì)算思維”的基本思想。2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授提出計(jì)算思維的概念，即運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。通過向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)如何模擬現(xiàn)實(shí)世界，如何利用運(yùn)算速度快的優(yōu)勢(shì)解決現(xiàn)實(shí)生活中人類需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力解決的問題，使學(xué)生在除實(shí)證思維、邏輯思維外，建立計(jì)算思維，無論學(xué)習(xí)何種專業(yè)，從事何種行業(yè)，都能夠在今后的學(xué)習(xí)和生活中使用計(jì)算機(jī)作為工具，進(jìn)行本專業(yè)的學(xué)習(xí)和研究。這是作為信息化時(shí)代的年輕一代必需要掌握的基本技能之一。對(duì)基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程進(jìn)行研究，確定需要學(xué)生理解計(jì)算思維的基本概念，基本思路及其重要作用；掌握計(jì)算機(jī)的重要工作原理：如數(shù)據(jù)糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)壓縮、程序設(shè)計(jì)、算法、網(wǎng)絡(luò)等。其中包含的程序設(shè)計(jì)、算法、排序、迭代與遞歸等內(nèi)容，在教學(xué)方式、教學(xué)方法等方面不同于對(duì)一般的計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生的教學(xué)，需要特別設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程授課對(duì)象為所有專業(yè)的大學(xué)一年級(jí)學(xué)生，不需要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的具體的語言，不需要學(xué)習(xí)代碼的編寫。他們需要了解計(jì)算機(jī)程序是什么，以及通過怎樣的方式進(jìn)行工作，以及一些典型的在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)解決問題的方式方法。因此，對(duì)完全沒有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)并不需要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言的學(xué)生，不能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。需要選擇一個(gè)合適的載體，通過該載體可以使學(xué)生達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)，又不使用某種程序設(shè)計(jì)語言，增加學(xué)習(xí)困難度，打擊學(xué)習(xí)積極性。

二、研究思路

在基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中，需要使學(xué)生建立計(jì)算思維，涉及的教學(xué)內(nèi)容包括計(jì)算思維的基本概念，程序設(shè)計(jì)的基本思路等，如表1所示。

其中第4、5、6、7節(jié)中涉及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容，該部分內(nèi)容不能采用計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)方式——使用一種具體的程序設(shè)計(jì)語言作為載體，以上章節(jié)的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)解決問題的思路和方法，不需要具體的實(shí)現(xiàn)，使用計(jì)算機(jī)解決問題的思路指導(dǎo)進(jìn)行本專業(yè)的學(xué)習(xí)研究和日常生活中問題解決，像計(jì)算機(jī)一樣的思考。因此，需要一個(gè)載體，既能使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)解決問題的方法和思路，又不需要學(xué)習(xí)具體的編程。Scratch軟件是美國麻省理工學(xué)院（MIT）設(shè)計(jì)開發(fā)的一款軟件，該軟件的開發(fā)目的主要為兒童學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)。在世界的各國的中小學(xué)中廣泛使用，在我國的中小學(xué)也使用該軟件作為信息化學(xué)習(xí)的一種載體。當(dāng)前有一些高校采用選修課的方式，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)進(jìn)行Scratch編程教學(xué)，用以消除程序設(shè)計(jì)的恐懼感。Scratch軟件可以采用積木的方式進(jìn)行動(dòng)畫、游戲的制作，使用簡單，容易上手，形象生動(dòng)。Scratch軟件是真正將“玩中學(xué)”理念用于實(shí)際的工具。Scratch操作簡單，通過簡單的拖拽方式可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫或是游戲的制作，其中涉及到程序設(shè)計(jì)中的變量、列表等結(jié)構(gòu)；也具有多種選擇、循環(huán)等程序流程控制。通過Scratch，學(xué)生可以學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基本思路、基本方法，但是不需要編寫一條語句。使用該軟件對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基本思路和基本方法是適用的。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程關(guān)于程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容的教學(xué)中使用Scratch軟件對(duì)教學(xué)進(jìn)行輔助，以在我校2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中進(jìn)行嘗試。Scratch軟件可以應(yīng)用于“程序設(shè)計(jì)”、“算法”、“排序”及“迭代與遞歸”部分的教學(xué)中。

以“程序設(shè)計(jì)”部分為例，說明Scratch軟件在教學(xué)中的輔助應(yīng)用。

1.授課內(nèi)容。在“程序設(shè)計(jì)”部分，主要包含以下知識(shí)點(diǎn)：①什么是軟件？②計(jì)算機(jī)中軟件的分類；③什么是程序設(shè)計(jì)語言及其分類；④程序中常用流程：順序、選擇、循環(huán)。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容。在授課內(nèi)容中，第4點(diǎn)程序的常用流程，需要讓學(xué)生不具備程序設(shè)計(jì)語言的情況下，了解程序設(shè)計(jì)中的流程是如何模擬現(xiàn)實(shí)世界并解決相關(guān)問題的。在Scratch軟件中，完成“小貓走路”的案例，通過案例向?qū)W生展示程序流程的作用。使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，首先提出任務(wù)：完成一個(gè)小貓走路的動(dòng)畫。分析小貓走路的實(shí)現(xiàn)步驟：邁一步，左腳在前；再邁一步，右腳在前；交替變更，視覺上小貓走路。改變小貓的坐標(biāo)位置，使小貓前進(jìn)。具體實(shí)現(xiàn)如下：

（1）小貓前進(jìn)一步，當(dāng)程序開始時(shí)，改變小貓的坐標(biāo)，使X坐標(biāo)增加10，小貓向右移動(dòng)一定距離，并且切換為下一個(gè)造型，等待1秒。小貓則完成前進(jìn)一步的動(dòng)作，如圖1所示。

以上三個(gè)步驟按照順序依次執(zhí)行，即順序流程。

（2）小貓一直向前走，如果想小貓一步接一步，一直向前走，每走一步都重復(fù)“增加X坐標(biāo)→換造型→等待”這樣的過程。以上三個(gè)步驟可以重復(fù)執(zhí)行，小貓就實(shí)現(xiàn)一直向前走的功能了，如圖2所示。

以上三個(gè)步驟的重復(fù)執(zhí)行即循環(huán)流程。

（3）小貓走出舞臺(tái)，執(zhí)行上面的程序，小貓會(huì)走出舞臺(tái)，可以添加一個(gè)“如果”語句塊。當(dāng)小貓碰到邊緣時(shí)，重新回到舞臺(tái)的左邊，如圖3所示。

這個(gè)“如果”模塊就是一個(gè)選擇流程，根據(jù)條件是否成立，會(huì)執(zhí)行不同的模塊，得到不同的效果。

四、結(jié)論

在本校2014級(jí)學(xué)生中使用Scratch軟件輔助計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)，獲得不錯(cuò)的評(píng)價(jià)，獲得學(xué)生的肯定。使用Scratch軟件在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中，能夠達(dá)到使學(xué)生具備基本計(jì)算思維的教學(xué)目的，也不增加學(xué)習(xí)難度，并且形象生動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，寓教于樂，獲得較好的教學(xué)效果。