積木式編程引導(dǎo)法在大學(xué)《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中應(yīng)用的思考

郭堂瑞

摘要：隨著國家對(duì)信息化的日益重視，大學(xué)生的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)也越來越突出基礎(chǔ)理論的加強(qiáng)和培養(yǎng)計(jì)算思維能力，但程序設(shè)計(jì)啟蒙在全國各地的發(fā)展并不均衡，這就造成大學(xué)生學(xué)習(xí)《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》時(shí)出現(xiàn)了一些問題，為了解決這些問題，結(jié)合了STEAM教育中常用的積木式編程法，作為主修語言的引導(dǎo)輔助，設(shè)計(jì)了相關(guān)案例，從而加強(qiáng)程序設(shè)計(jì)方法、算法、邏輯結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)理論的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：積木式編程；Scratch；《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）35-0122-02

1 問題的提出

我校非計(jì)算機(jī)文科專業(yè)的通識(shí)教育必修課《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選用ACCESS，主要功能是作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，其中一個(gè)重要部分，是學(xué)習(xí)VBA語言。VBA語言是VB的子集，也是Microsoft Office的內(nèi)嵌語言。它的實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生要掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法、編程技能與上機(jī)調(diào)試能力，并嘗試通過編程解決簡(jiǎn)單的應(yīng)用問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)VBA語言的過程中，出現(xiàn)了一些問題：

（1）學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。未認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)作為一項(xiàng)工具的重要性，在學(xué)習(xí)動(dòng)力上顯得不足，多數(shù)為了考試而學(xué)習(xí)，對(duì)程序設(shè)計(jì)的方法沒有深入的理解。

（2）內(nèi)容量大，消化不了。VBA語言只作為《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的一個(gè)章節(jié)，計(jì)劃10學(xué)時(shí)，在這10學(xué)時(shí)里，需要講授數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、表達(dá)式、語句、函數(shù)、數(shù)組，還有程序控制結(jié)構(gòu)、變量的作用域、過程調(diào)用參數(shù)傳遞、面向?qū)ο缶幊毯蛿?shù)據(jù)庫編程，雖然典型的用例可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的效率，但卻達(dá)不到理想效果。雖然VBA語言10個(gè)學(xué)時(shí)比較極端，但我?！冻绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)》其他教學(xué)語言學(xué)時(shí)也并不多，同樣需要面對(duì)這個(gè)問題。

（3）計(jì)算思維能力較差。對(duì)日語專業(yè)某班統(tǒng)計(jì)大學(xué)入校前學(xué)習(xí)過《信息技術(shù)》的人數(shù)，結(jié)果顯示不到10%，反映出我校文科生生源地區(qū)計(jì)算機(jī)啟蒙教育發(fā)展不足，普遍未養(yǎng)成抽象話語模式，對(duì)問題的求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)找不到準(zhǔn)確的切入點(diǎn)。

鑒于以上問題，需要在教學(xué)中開辟新的途徑來彌補(bǔ)不足。

2 積木式編程的意義

積木式編程是把流程、過程庫等都變成“積木”，使用者可以使用“搭積木”的方法，通過拖放“積木塊”來構(gòu)建程序。這種方法完全可視化，生動(dòng)有趣，即使完全不懂編程語言，也能快速完成作品，具有零基礎(chǔ)、無門檻的特點(diǎn)，中小學(xué)STEAM教育常用這種方式，同樣非常適合無編程基礎(chǔ)的大學(xué)本科生。

比較出名的積木式編程軟件有App inventor、Scratch、各種可編程機(jī)器人的圖形化編程環(huán)境如樂高的LMEE等。本文案例采用Scratch軟件，這種軟件簡(jiǎn)單、開源，可以把作品分享給所有人，它的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人曾說：“我們的目的不是要?jiǎng)?chuàng)辦電腦程序編寫大軍，而是幫助電腦使用者表達(dá)自己?！彼亩ㄎ患确咸岣叱绦蛩仞B(yǎng)的目的，又符合文科生感性、想象力豐富、做事靈活的特性。

3 實(shí)施案例

積木式編程引導(dǎo)法用在教學(xué)中的做法是：根據(jù)不同知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)針對(duì)性案例，定位在引導(dǎo)入門上，每個(gè)案例的設(shè)計(jì)腳本都短小精悍，“積木塊”的堆砌時(shí)間不超過10分鐘，教學(xué)順序和特點(diǎn)用以下兩個(gè)案例來說明。

（1）循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小貓?zhí)?/p>

本案例的課堂教學(xué)順序如下：

第一步：提出問題，確定算法。在舞臺(tái)中央選擇小貓角色，帶領(lǐng)學(xué)生想象小貓?zhí)璧膱?chǎng)景，然后引導(dǎo)設(shè)計(jì)跳舞時(shí)的動(dòng)作，用相應(yīng)的積木塊來構(gòu)建腳本。

第二步：學(xué)生自由改變腳本。可以改變x，y坐標(biāo)軸的初值、重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)、特效的選項(xiàng)，動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生還可以選用其他“積木塊”來改變跳舞的動(dòng)作和效果。

第三步：學(xué)生互相展示自己的作品，交流“積木塊”的功能。

第四步：思考如果用VBA的語法，應(yīng)該怎么寫。

第五步：總結(jié)賦值語句、循環(huán)語句的語法規(guī)則，并復(fù)習(xí)For...Next，Do While…Loop的特點(diǎn)。

教學(xué)過程中，學(xué)生可以參與提出解決方案，腳本搭建起來不超過5分鐘，把可預(yù)測(cè)次數(shù)的循環(huán)、沒有條件的循環(huán)，以及嵌套循環(huán)的執(zhí)行順序在輕松搭建積木時(shí)加以說明，再用對(duì)照法來引入VBA語言循環(huán)結(jié)構(gòu)的語法規(guī)則，從易到難，水到渠成。

（2）繪制“花團(tuán)錦簇”圖來理解過程調(diào)用

該案例的教學(xué)順序跟前述案例類似，所以此處只介紹程序繪制“花團(tuán)錦簇”圖的具體方法：

第一步：使用Scratch的“繪制新造型”功能繪制出一片矢量花瓣，如圖2所示，確定十字準(zhǔn)線的位置。

該案例的教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)自頂向下、逐步求精的程序設(shè)計(jì)方法，再通過過程調(diào)用來優(yōu)化代碼，比普通的案例更能產(chǎn)生視覺沖擊力。VBA語言主要是為應(yīng)用程序擴(kuò)展功能，在圖形庫方面并不突出，這個(gè)案例也能夠讓學(xué)生開闊一下思路。如果是用在C ++、python等有強(qiáng)大圖形庫的語言教學(xué)中，也能夠起到迅速提高興趣的作用。

從以上兩個(gè)案例的設(shè)計(jì)可以看出，用積木式編程來引導(dǎo)，對(duì)于初次接觸程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，不必在一開始就面對(duì)語法規(guī)則、語句書寫的問題，能夠把注意力放在理論基礎(chǔ)里，再把理論指導(dǎo)應(yīng)用在具體的編程語言中。而且Scratch編程可以把藝術(shù)、研究和工程技術(shù)相結(jié)合，對(duì)學(xué)生全面發(fā)展有一定好處。

4 總結(jié)

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》如果選用其他教學(xué)語言，也可以用適合的積木式編程軟件來設(shè)計(jì)引導(dǎo)案例，比如App inventor能夠快速開發(fā)安卓應(yīng)用，可以用以輔助學(xué)習(xí)java語言。

積木式編程軟件雖然簡(jiǎn)單易學(xué)，但功能不夠全面，在《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)中，作為主修語言的引導(dǎo)輔助，重點(diǎn)在程序設(shè)計(jì)方法、算法和邏輯思想的教學(xué)上，再用對(duì)照法引入主修語言的相關(guān)語法規(guī)則。在《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程結(jié)束后，學(xué)生也可以使用積木式編程軟件設(shè)計(jì)程序，達(dá)到以“積木”促理解，理解后自發(fā)“玩積木”的良性循環(huán)，從而認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)作為工具的重要意義。

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