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流程图在Scratch编程教学中的应用策略研究

2021-10-18陈龙倩徐慧杨元超

科教创新与实践 2021年3期
关键词:流程图应用策略

陈龙倩 徐慧 杨元超

摘要:教师可以借助流程图来帮助学生梳理Scratch编程程序思路框架。流程图在Scratch编程教学中有着逻辑性严谨、结构简单、易讲解易理解等教学价值。流程图主要有顺序结构、选择结构以及循环结构这三种基本结构,这三种基本结构能够对大部分Scratch编程程序进行程序思维框架绘制,并根据三种基本结构在Scratch编程的教学进行了应用策略研究,说明了流程图的应用能够帮助学生解决编程问题,培养逻辑思维能力。

关键词:流程图;Scratch编程;编程教学;应用策略

美国麻省理工学院为迎合时代需求而研发了Scratch编程软件,让孩子通过Scratch编程培养逻辑思维能力、动手能力以及解决问题的能力。[1]如何让学生在教学中理解Scratch程序,梳理解决问题的思路,明白其暗含的逻辑是大多数教师所忽略的教学重点。在计算机领域中,流程图原本是通过系统的信息流、思想流或组件流的图形来表示的。流程图能够构建出编程程序的可视化思维框架和清晰脉络,帮助学生学习,而Scratch编程教师往往忽略了流程图所起到的教学作用及其重要性,在教学中引用流程图会使编程程序由抽象到具体、由难到易、由繁到简,是教学语言更加容易理解。

一、流程图在Scratch编程教学中的价值

流程图由若干简单的图形符号及特殊的说明组成,用以描述程序执行算法,它和结构化编程思想有关系。流程图与编程程序有异曲同工之处,流程图是可视化编程的思维框架,具有形象直观的特点,方便学生理解程序中所含有的逻辑意义。流程图的缺点主要是占用篇幅大,修改不方便。Scratch编程的学习意义在于培养学生的逻辑思维能力,不侧重代码积木的编码,因此,代码积木的篇幅不会过长。[2]流程图结构严谨,在程序操作中若发生问题学生也可以根据流程图来解决。流程图简单规范,带入Scratch教学中会使学生易操作,教师易讲解。流程图本身逻辑思路清晰,带入Scratch教学中能促进学生理解,帮助掌握编程知识。

1.结构严谨,问题易查找

流程图的各版块之间有特定的执行顺序,每一种图形也有特定的执行口令与含义,在执行过程中不会错也不会乱,结构严谨,逻辑清晰。在Scratch编程教学中经常会出现程序运行出问题的情况。学生需要多次反复运行才能够找出漏洞,不仅复杂而且不容易找出漏洞所在。在流程图各版块结构的梳理中就能够找到漏洞所在,解决疑问。教师借助流程图进行直观讲解,便于学生掌握。因此,教师可借助流程图结构严谨来发现程序漏洞,直观地解决问题。

2.简单规范,教师易教学

流程图由四种简单的基本图形构成,每一种简单的基本图形有其特指的说明,四种基本图形可以构建出顺序、选择和循环三种基本结构。[3]流程图本身结构规范,教师绘制也较易上手,不会因为在课堂中引入流程图导致课堂重点偏移、教学时间压缩。流程图本身结构简单,教师易教学,教师讲解也较简单,不会因为引入流程图而造成学生编程学习负担。因此,教师在Scratch教学中只需要将四种基本元素讲解清楚就可以使教学事半功倍。

3.逻辑清晰,学生易理解

流程图是描述编程的具体过程和步骤,能够将程序分成几个板块,而每一个版块又细分为几个小步骤,各个步骤环环相扣,思路清晰。[4]一般绘制流程图主要是以时间为线索,与学生生活贴近。学生掌握更加快速,更加便于应用,同时还能够将编码程序的思路理清晰。这样,流程图转化成可视化编程程序也更加简单、直观,不易出错。因此,教师使用流程图来进行教学能够帮助学生梳理清楚编码程序的逻辑顺序,快速将流程图转化成可視化编程。

二、流程图在Scratch编程教学中的应用策略

在Scratch编程教学中,教师可以借助流程图对编码程序进行直观又精确地分析。学生能够借助流程图构建知识网络体系。流程图主要有循序结构、选择结构以及循环结构三种基本结构,就可将Scratch编程课堂所遇到的编程程序转化成可视化编程框架,促进学生理解与掌握。而且流程图不拘泥于某种形式,学生通过主题对作品进行分析、绘制流程图,就可以有效培养学生的逻辑思维能力、提高学生的信息技术操作能力,加强理论与实践的结合,让学生在教师引导中,能动地学习Scratch编程。[5]

1.顺序结构流程图的教学应用使编程结构更严谨

顺序结构是将程序分成很多个小的版块,各板块之间按照一定的逻辑顺序组合在一起。前一板块任务得到执行后,才可以执行后一版块的任务,而流程图中的箭头则是执行的方向。流程图中的圆角矩形表示“开始”,对应着Scratch编程中的事件代码积木版块,流程图中的矩形表示普通工作环节,对应着Scratch编程中的一般代码积木。而与流程图中不同的是Scratch编程中不需要箭头,将代码积木按照一定逻辑搭建起来即可。

在Scratch编程入门教学中主要以顺序结构为主。借助顺序结构流程图可以让学生理解编程结构必须要按照编码的顺序进行执行。顺序结构是必须要理解与掌握的算法,贯穿于每一个编程程序中。在《海底小动画》动画中,小鱼妈妈看到鲨鱼宝宝是先问,“你好,小鲨鱼!”再问,“你看到我的小鱼宝宝了吗?”。该动画所表达的意思是较简单的,动画背后的Scratch编程程序编写也是较容易的,但对于易出错的初学者查找问题是相当复杂的。在教学中教师借助顺序结构流程图能帮助学生将编程程序结构编写严谨,学生对于编程程序结构的理解也更加清晰与直观。即使学生出现程序逻辑上的疑问,也可根据直观的顺序流程图结构发现编程逻辑问题所在。让学生在教师引导、主动思考、自主动手中完成对Scratch编程程序结构的逻辑理解与梳理,实现逻辑思维能力的锻炼。

2.选择结构流程图的教学应用使编程简单易讲解

选择结构则是根据该板块输出的结果经过一定的条件来进行判断,再根据判断的结果来选择执行的走向,从而控制流程的走向。[6]选择结构分为单向选择结构和双向选择结构两种,分别对应着Scratch编程中的“如果……那么……”、“如果……那么……否则……”代码积木。而判断的条件则对应着Scratch编程中的侦测板块中的代码积木,学生根据程序的要求进行选择与适配。

在Scratch编程进阶课程中会以选择结构来教学。选择结构的流程图能将抽象知识点化繁琐为简单,便于学生理解与教师教学。在《欢乐吃豆人》游戏中,如果吃豆人碰到小红豆就会变成一下个地图场景,再加上判断条件“是否碰到红色”代码积木,就完成了选择程序的讲解。但,逻辑思维能力较弱的小学生仅通过教师枯燥的语言来理解单向选择程序会很困难。让学生通过小组合作绘制单向选择结构的流程图,在探讨中完成对流程图的修改与理解,再将流程图转化成Scratch编程程序,也不易出现错误,教师教学也更加简单易操作。[7]教师可以根据学生单向选择结构的理解情况进行双向选择结构的引入与讲解,引入可通过提问,“如果增加游戏难度,让吃豆人没碰到小红豆之前一直掉分,怎么做呢?”来引发学生对于双向选择程序的思考。促进学生对于选择结构程序的理解与运用,提升学生的逻辑思维能力。

3.循环结构流程图的教学应用使编程逻辑更清晰

循环结构则是为了重复执行某一程序所设置的一种程序结构。而Scratch编程中执行该结构时会出现三种情况,从易到难分别是:一是不需要判断,只需要执行重复执行。二是先执行重复执行再判断是否满足输出的条件。三是先判断条件是否满足重复执行的要求再进行重复执行。分别对应着Scratch编程中的“重复执行”、“重复执行直到……”以及“如果……重复执行直到……那么……”三种代码积木。

在Scratch编程教学中,教师为了引导学生更好地掌握循环结构,一般会从最简单的“重复执行”代码积木开始讲解。在《幸运王》游戏中就需要使用“重复执行”代码积木结合旋转代码积木让转盘旋转起来。在流程图的绘制中,学生能够梳理清楚《幸运王》游戏程序思路,培养逻辑思维能力。接着加深难度,让转盘旋转直到空格按下。仅仅在流程图上面加了一个判断条件,学生就掌握了第两种循环结构。教师根据学生对于前两种循环结构程序理解情况引出第三种循环程序结构,教师可提问“如何完成空格按下转盘开始旋转,再次按下空格转盘停止旋转?”引导学生思考。让学生在自主探究、教师讲解中明白循环结构的三种情况的编程逻辑,培养逻辑思维能力。

流程图有着结构简单、表达清晰、邏辑性强以及易转化成可视化编程的优势[8]。在Scratch编程中运用流程图引导学生自主学习编程,可以使理解程序事半功倍,也可以促进学生对Scratch程序语言的理解与掌握,同时培养学生的逻辑思维能力、提升编程思维。

参考文献:

[1]陈鹏,赵丽.少儿编程火爆背后的喜与忧[J].商业观察,2019(03):74-79

[2]梁宇恩,邹会来,戴坚锋.流程图在程序设计语言教学中的应用[J].教育教学论坛,2018(44):186-187.

[3]梁宇恩,邹会来,戴坚锋.流程图在程序设计语言教学中的应用[J].教育教学论坛,2018(44):186-187.

[4]陈莉,倪刚.基于流程图的可视化教学过程设计的研究[J].课程教育研究,2018(37):230-231.

[5]麦茵.流程图在小学Scratch编程教学中的实践与探索[J].智力,2020(24):147-148.

[6]张向伟.蛇形管道机器人系统研究[D].长安大学,2017.

[7]王倩倩,刘长征,刘圆,张甜.思维导图和流程图在Scratch教学中的应用[J].现代计算机,2020(17):79-84.

[8]卫梦婷,钱耀刚.流程图助力小学生Scratch编程解决问题能力培养[J].中国信息技术教育,2019(19):52-54.

重庆第二师范学院 重庆 南岸 400065

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