Scratch軟件在高職基于計算思維的計算機應用基礎課程中的教學輔助實踐

雷靜 鄒承俊 陳琳

摘要：本文主要介紹當前高職高專計算機應用基礎課程在引入計算思維后教學的主要內容，在教學中存在的難點。對改革后的計算機應用基礎課程中與程序設計相關內容的教學對象、教學目標、教學方式進行分析，并以案例的方式介紹了采用Scratch軟件對教學進行輔助，能夠達到教學目標，獲得良好的教學效果。

關鍵詞：計算機應用基礎；Scratch；教學輔助

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0234-02

一、研究背景

隨著計算機技術的發展，計算機技術已經應用到人們的日常生活的方方面面，全民的計算機使用水平顯著提高，特別是具有較強學習能力的青年學生，已經通過多種渠道掌握了較多的計算機基本應用技能。在這樣的背景下，高職院校的《計算機應用基礎》課程形同雞肋。原本的課程設計已經不能滿足學生對計算機使用技術的需要，但更深、更難的計算機技術又不符合非計算機專業學生的培養目標。如何進行符合當前學生技能水平，并能為今后的學習工作服務的計算機應用基礎課程教學，是當前眾多高校計算機基礎教育的教學難題。經過許多地研究，國內許多高校在計算機應用基礎的教學中，引入“計算思維”的基本思想。2006年3月，美國卡內基·梅隆大學的周以真教授提出計算思維的概念，即運用計算機科學的基本概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。通過向學生介紹計算機如何模擬現實世界，如何利用運算速度快的優勢解決現實生活中人類需要花費大量時間和精力解決的問題，使學生在除實證思維、邏輯思維外，建立計算思維，無論學習何種專業，從事何種行業，都能夠在今后的學習和生活中使用計算機作為工具，進行本專業的學習和研究。這是作為信息化時代的年輕一代必需要掌握的基本技能之一。對基于計算思維的計算機應用基礎課程進行研究，確定需要學生理解計算思維的基本概念，基本思路及其重要作用；掌握計算機的重要工作原理：如數據糾錯、數據壓縮、程序設計、算法、網絡等。其中包含的程序設計、算法、排序、迭代與遞歸等內容，在教學方式、教學方法等方面不同于對一般的計算機技術專業的學生的教學，需要特別設計。計算機應用基礎課程授課對象為所有專業的大學一年級學生，不需要學習程序設計的具體的語言，不需要學習代碼的編寫。他們需要了解計算機程序是什么，以及通過怎樣的方式進行工作，以及一些典型的在計算機程序設計解決問題的方式方法。因此，對完全沒有程序設計基礎并不需要學習程序設計語言的學生，不能采用傳統的教學方式進行教學。需要選擇一個合適的載體，通過該載體可以使學生達到教學的目標，又不使用某種程序設計語言，增加學習困難度，打擊學習積極性。

二、研究思路

在基于計算思維的計算機應用基礎課程教學中，需要使學生建立計算思維，涉及的教學內容包括計算思維的基本概念，程序設計的基本思路等，如表1所示。

其中第4、5、6、7節中涉及計算機程序設計的內容，該部分內容不能采用計算機相關專業的教學方式——使用一種具體的程序設計語言作為載體，以上章節的教學目的是使學生掌握計算機解決問題的思路和方法，不需要具體的實現，使用計算機解決問題的思路指導進行本專業的學習研究和日常生活中問題解決，像計算機一樣的思考。因此，需要一個載體，既能使學生掌握計算機解決問題的方法和思路，又不需要學習具體的編程。Scratch軟件是美國麻省理工學院（MIT）設計開發的一款軟件，該軟件的開發目的主要為兒童學習程序設計。在世界的各國的中小學中廣泛使用，在我國的中小學也使用該軟件作為信息化學習的一種載體。當前有一些高校采用選修課的方式，對計算機專業進行Scratch編程教學，用以消除程序設計的恐懼感。Scratch軟件可以采用積木的方式進行動畫、游戲的制作，使用簡單，容易上手，形象生動。Scratch軟件是真正將“玩中學”理念用于實際的工具。Scratch操作簡單，通過簡單的拖拽方式可以實現動畫或是游戲的制作，其中涉及到程序設計中的變量、列表等結構；也具有多種選擇、循環等程序流程控制。通過Scratch，學生可以學習程序設計的基本思路、基本方法，但是不需要編寫一條語句。使用該軟件對于非計算機專業學生的學習程序設計的基本思路和基本方法是適用的。

三、教學設計

在計算機應用課程關于程序設計部分內容的教學中使用Scratch軟件對教學進行輔助，以在我校2014級計算機應用基礎課程教學中進行嘗試。Scratch軟件可以應用于“程序設計”、“算法”、“排序”及“迭代與遞歸”部分的教學中。

以“程序設計”部分為例，說明Scratch軟件在教學中的輔助應用。

1.授課內容。在“程序設計”部分，主要包含以下知識點：①什么是軟件？②計算機中軟件的分類；③什么是程序設計語言及其分類；④程序中常用流程：順序、選擇、循環。

2.教學設計內容。在授課內容中，第4點程序的常用流程，需要讓學生不具備程序設計語言的情況下，了解程序設計中的流程是如何模擬現實世界并解決相關問題的。在Scratch軟件中，完成“小貓走路”的案例，通過案例向學生展示程序流程的作用。使用任務驅動教學法，首先提出任務：完成一個小貓走路的動畫。分析小貓走路的實現步驟：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。改變小貓的坐標位置，使小貓前進。具體實現如下：

（1）小貓前進一步，當程序開始時，改變小貓的坐標，使X坐標增加10，小貓向右移動一定距離，并且切換為下一個造型，等待1秒。小貓則完成前進一步的動作，如圖1所示。

以上三個步驟按照順序依次執行，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“增加X坐標→換造型→等待”這樣的過程。以上三個步驟可以重復執行，小貓就實現一直向前走的功能了，如圖2所示。

以上三個步驟的重復執行即循環流程。

（3）小貓走出舞臺，執行上面的程序，小貓會走出舞臺，可以添加一個“如果”語句塊。當小貓碰到邊緣時，重新回到舞臺的左邊，如圖3所示。

這個“如果”模塊就是一個選擇流程，根據條件是否成立，會執行不同的模塊，得到不同的效果。

四、結論

在本校2014級學生中使用Scratch軟件輔助計算機應用基礎教學，獲得不錯的評價，獲得學生的肯定。使用Scratch軟件在計算機應用基礎課程教學中，能夠達到使學生具備基本計算思維的教學目的，也不增加學習難度，并且形象生動，可以激發學生的學習興趣，寓教于樂，獲得較好的教學效果。