积木式编程引导法在大学《程序设计基础》课程教学中应用的思考

郭堂瑞

摘要：随着国家对信息化的日益重视，大学生的计算机素养也越来越突出基础理论的加强和培养计算思维能力，但程序设计启蒙在全国各地的发展并不均衡，这就造成大学生学习《程序设计基础》时出现了一些问题，为了解决这些问题，结合了STEAM教育中常用的积木式编程法，作为主修语言的引导辅助，设计了相关案例，从而加强程序设计方法、算法、逻辑结构等基础理论的理解，同时培养学习兴趣和计算思维能力。

关键词：积木式编程；Scratch；《程序设计基础》教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0122-02

1 问题的提出

我校非计算机文科专业的通识教育必修课《程序设计基础》选用ACCESS，主要功能是作为数据库管理系统，其中一个重要部分，是学习VBA语言。VBA语言是VB的子集，也是Microsoft Office的内嵌语言。它的实践性很强，学生要掌握程序设计的基本方法、编程技能与上机调试能力，并尝试通过编程解决简单的应用问题。学生在学习VBA语言的过程中，出现了一些问题：

（1）学习动力不足。未认识到计算机作为一项工具的重要性，在学习动力上显得不足，多数为了考试而学习，对程序设计的方法没有深入的理解。

（2）内容量大，消化不了。VBA语言只作为《程序设计基础》的一个章节，计划10学时，在这10学时里，需要讲授数据类型、运算符、表达式、语句、函数、数组，还有程序控制结构、变量的作用域、过程调用参数传递、面向对象编程和数据库编程，虽然典型的用例可以帮助学生提高学习的效率，但却达不到理想效果。虽然VBA语言10个学时比较极端，但我校《程序设计基础》其他教学语言学时也并不多，同样需要面对这个问题。

（3）计算思维能力较差。对日语专业某班统计大学入校前学习过《信息技术》的人数，结果显示不到10%，反映出我校文科生生源地区计算机启蒙教育发展不足，普遍未养成抽象话语模式，对问题的求解、系统设计找不到准确的切入点。

鉴于以上问题，需要在教学中开辟新的途径来弥补不足。

2 积木式编程的意义

积木式编程是把流程、过程库等都变成“积木”，使用者可以使用“搭积木”的方法，通过拖放“积木块”来构建程序。这种方法完全可视化，生动有趣，即使完全不懂编程语言，也能快速完成作品，具有零基础、无门槛的特点，中小学STEAM教育常用这种方式，同样非常适合无编程基础的大学本科生。

比较出名的积木式编程软件有App inventor、Scratch、各种可编程机器人的图形化编程环境如乐高的LMEE等。本文案例采用Scratch软件，这种软件简单、开源，可以把作品分享给所有人，它的项目负责人曾说：“我们的目的不是要创办电脑程序编写大军，而是帮助电脑使用者表达自己。”它的定位既符合提高程序素养的目的，又符合文科生感性、想象力丰富、做事灵活的特性。

3 实施案例

积木式编程引导法用在教学中的做法是：根据不同知识点设计针对性案例，定位在引导入门上，每个案例的设计脚本都短小精悍，“积木块”的堆砌时间不超过10分钟，教学顺序和特点用以下两个案例来说明。

（1）循环结构实现小猫跳舞

本案例的课堂教学顺序如下：

第一步：提出问题，确定算法。在舞台中央选择小猫角色，带领学生想象小猫跳舞的场景，然后引导设计跳舞时的动作，用相应的积木块来构建脚本。

第二步：学生自由改变脚本。可以改变x，y坐标轴的初值、重复执行的次数、特效的选项，动手能力强的学生还可以选用其他“积木块”来改变跳舞的动作和效果。

第三步：学生互相展示自己的作品，交流“积木块”的功能。

第四步：思考如果用VBA的语法，应该怎么写。

第五步：总结赋值语句、循环语句的语法规则，并复习For...Next，Do While…Loop的特点。

教学过程中，学生可以参与提出解决方案，脚本搭建起来不超过5分钟，把可预测次数的循环、没有条件的循环，以及嵌套循环的执行顺序在轻松搭建积木时加以说明，再用对照法来引入VBA语言循环结构的语法规则，从易到难，水到渠成。

（2）绘制“花团锦簇”图来理解过程调用

该案例的教学顺序跟前述案例类似，所以此处只介绍程序绘制“花团锦簇”图的具体方法：

第一步：使用Scratch的“绘制新造型”功能绘制出一片矢量花瓣，如图2所示，确定十字准线的位置。

该案例的教学过程中，可以引导学生学习领会自顶向下、逐步求精的程序设计方法，再通过过程调用来优化代码，比普通的案例更能产生视觉冲击力。VBA语言主要是为应用程序扩展功能，在图形库方面并不突出，这个案例也能够让学生开阔一下思路。如果是用在C ++、python等有强大图形库的语言教学中，也能够起到迅速提高兴趣的作用。

从以上两个案例的设计可以看出，用积木式编程来引导，对于初次接触程序设计的学生来说，不必在一开始就面对语法规则、语句书写的问题，能够把注意力放在理论基础里，再把理论指导应用在具体的编程语言中。而且Scratch编程可以把艺术、研究和工程技术相结合，对学生全面发展有一定好处。

4 总结

《程序设计基础》如果选用其他教学语言，也可以用适合的积木式编程软件来设计引导案例，比如App inventor能够快速开发安卓应用，可以用以辅助学习java语言。

积木式编程软件虽然简单易学，但功能不够全面，在《程序设计基础》教学中，作为主修语言的引导辅助，重点在程序设计方法、算法和逻辑思想的教学上，再用对照法引入主修语言的相关语法规则。在《程序设计基础》课程结束后，学生也可以使用积木式编程软件设计程序，达到以“积木”促理解，理解后自发“玩积木”的良性循环，从而认识到计算机作为工具的重要意义。

参考文献：

[1] [美]Majed Marji.动手玩转Scratch2.0编程——STEAM创新教育指南[M].于欣龙，李泽，译.中国工信出版集团，2015.

[2] 石杨.“为创作而教”的Scratch主题教学研究[J]. 考试周刊， 2016（17）：174-174.

[3] 肖如，顾倩颐.面向Steam教育的App Inventor課堂教学研究[J].中国信息技术教育，2016（17）：61-64.