流程圖在Scratch編程教學(xué)中的應(yīng)用策略研究

陳龍倩 徐慧 楊元超

摘要：教師可以借助流程圖來幫助學(xué)生梳理Scratch編程程序思路框架。流程圖在Scratch編程教學(xué)中有著邏輯性嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)構(gòu)簡單、易講解易理解等教學(xué)價值。流程圖主要有順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種基本結(jié)構(gòu)，這三種基本結(jié)構(gòu)能夠?qū)Υ蟛糠諷cratch編程程序進行程序思維框架繪制，并根據(jù)三種基本結(jié)構(gòu)在Scratch編程的教學(xué)進行了應(yīng)用策略研究，說明了流程圖的應(yīng)用能夠幫助學(xué)生解決編程問題，培養(yǎng)邏輯思維能力。

關(guān)鍵詞：流程圖;Scratch編程;編程教學(xué);應(yīng)用策略

美國麻省理工學(xué)院為迎合時代需求而研發(fā)了Scratch編程軟件，讓孩子通過Scratch編程培養(yǎng)邏輯思維能力、動手能力以及解決問題的能力。[1]如何讓學(xué)生在教學(xué)中理解Scratch程序，梳理解決問題的思路，明白其暗含的邏輯是大多數(shù)教師所忽略的教學(xué)重點。在計算機領(lǐng)域中，流程圖原本是通過系統(tǒng)的信息流、思想流或組件流的圖形來表示的。流程圖能夠構(gòu)建出編程程序的可視化思維框架和清晰脈絡(luò)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，而Scratch編程教師往往忽略了流程圖所起到的教學(xué)作用及其重要性，在教學(xué)中引用流程圖會使編程程序由抽象到具體、由難到易、由繁到簡，是教學(xué)語言更加容易理解。

一、流程圖在Scratch編程教學(xué)中的價值

流程圖由若干簡單的圖形符號及特殊的說明組成，用以描述程序執(zhí)行算法，它和結(jié)構(gòu)化編程思想有關(guān)系。流程圖與編程程序有異曲同工之處，流程圖是可視化編程的思維框架，具有形象直觀的特點，方便學(xué)生理解程序中所含有的邏輯意義。流程圖的缺點主要是占用篇幅大，修改不方便。Scratch編程的學(xué)習(xí)意義在于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，不側(cè)重代碼積木的編碼，因此，代碼積木的篇幅不會過長。[2]流程圖結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，在程序操作中若發(fā)生問題學(xué)生也可以根據(jù)流程圖來解決。流程圖簡單規(guī)范，帶入Scratch教學(xué)中會使學(xué)生易操作，教師易講解。流程圖本身邏輯思路清晰，帶入Scratch教學(xué)中能促進學(xué)生理解，幫助掌握編程知識。

1.結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，問題易查找

流程圖的各版塊之間有特定的執(zhí)行順序，每一種圖形也有特定的執(zhí)行口令與含義，在執(zhí)行過程中不會錯也不會亂，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯清晰。在Scratch編程教學(xué)中經(jīng)常會出現(xiàn)程序運行出問題的情況。學(xué)生需要多次反復(fù)運行才能夠找出漏洞，不僅復(fù)雜而且不容易找出漏洞所在。在流程圖各版塊結(jié)構(gòu)的梳理中就能夠找到漏洞所在，解決疑問。教師借助流程圖進行直觀講解，便于學(xué)生掌握。因此，教師可借助流程圖結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)來發(fā)現(xiàn)程序漏洞，直觀地解決問題。

2.簡單規(guī)范，教師易教學(xué)

流程圖由四種簡單的基本圖形構(gòu)成，每一種簡單的基本圖形有其特指的說明，四種基本圖形可以構(gòu)建出順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)。[3]流程圖本身結(jié)構(gòu)規(guī)范，教師繪制也較易上手，不會因為在課堂中引入流程圖導(dǎo)致課堂重點偏移、教學(xué)時間壓縮。流程圖本身結(jié)構(gòu)簡單，教師易教學(xué)，教師講解也較簡單，不會因為引入流程圖而造成學(xué)生編程學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因此，教師在Scratch教學(xué)中只需要將四種基本元素講解清楚就可以使教學(xué)事半功倍。

3.邏輯清晰，學(xué)生易理解

流程圖是描述編程的具體過程和步驟，能夠?qū)⒊绦蚍殖蓭讉€板塊，而每一個版塊又細(xì)分為幾個小步驟，各個步驟環(huán)環(huán)相扣，思路清晰。[4]一般繪制流程圖主要是以時間為線索，與學(xué)生生活貼近。學(xué)生掌握更加快速，更加便于應(yīng)用，同時還能夠?qū)⒕幋a程序的思路理清晰。這樣，流程圖轉(zhuǎn)化成可視化編程程序也更加簡單、直觀，不易出錯。因此，教師使用流程圖來進行教學(xué)能夠幫助學(xué)生梳理清楚編碼程序的邏輯順序，快速將流程圖轉(zhuǎn)化成可視化編程。

二、流程圖在Scratch編程教學(xué)中的應(yīng)用策略

在Scratch編程教學(xué)中，教師可以借助流程圖對編碼程序進行直觀又精確地分析。學(xué)生能夠借助流程圖構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)體系。流程圖主要有循序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)，就可將Scratch編程課堂所遇到的編程程序轉(zhuǎn)化成可視化編程框架，促進學(xué)生理解與掌握。而且流程圖不拘泥于某種形式，學(xué)生通過主題對作品進行分析、繪制流程圖，就可以有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、提高學(xué)生的信息技術(shù)操作能力，加強理論與實踐的結(jié)合，讓學(xué)生在教師引導(dǎo)中，能動地學(xué)習(xí)Scratch編程。[5]

1.順序結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程結(jié)構(gòu)更嚴(yán)謹(jǐn)

順序結(jié)構(gòu)是將程序分成很多個小的版塊，各板塊之間按照一定的邏輯順序組合在一起。前一板塊任務(wù)得到執(zhí)行后，才可以執(zhí)行后一版塊的任務(wù)，而流程圖中的箭頭則是執(zhí)行的方向。流程圖中的圓角矩形表示“開始”，對應(yīng)著Scratch編程中的事件代碼積木版塊，流程圖中的矩形表示普通工作環(huán)節(jié)，對應(yīng)著Scratch編程中的一般代碼積木。而與流程圖中不同的是Scratch編程中不需要箭頭，將代碼積木按照一定邏輯搭建起來即可。

在Scratch編程入門教學(xué)中主要以順序結(jié)構(gòu)為主。借助順序結(jié)構(gòu)流程圖可以讓學(xué)生理解編程結(jié)構(gòu)必須要按照編碼的順序進行執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)是必須要理解與掌握的算法，貫穿于每一個編程程序中。在《海底小動畫》動畫中，小魚媽媽看到鯊魚寶寶是先問，“你好，小鯊魚！”再問，“你看到我的小魚寶寶了嗎？”。該動畫所表達的意思是較簡單的，動畫背后的Scratch編程程序編寫也是較容易的，但對于易出錯的初學(xué)者查找問題是相當(dāng)復(fù)雜的。在教學(xué)中教師借助順序結(jié)構(gòu)流程圖能幫助學(xué)生將編程程序結(jié)構(gòu)編寫嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)生對于編程程序結(jié)構(gòu)的理解也更加清晰與直觀。即使學(xué)生出現(xiàn)程序邏輯上的疑問，也可根據(jù)直觀的順序流程圖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)編程邏輯問題所在。讓學(xué)生在教師引導(dǎo)、主動思考、自主動手中完成對Scratch編程程序結(jié)構(gòu)的邏輯理解與梳理，實現(xiàn)邏輯思維能力的鍛煉。

2.選擇結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程簡單易講解

選擇結(jié)構(gòu)則是根據(jù)該板塊輸出的結(jié)果經(jīng)過一定的條件來進行判斷，再根據(jù)判斷的結(jié)果來選擇執(zhí)行的走向，從而控制流程的走向。[6]選擇結(jié)構(gòu)分為單向選擇結(jié)構(gòu)和雙向選擇結(jié)構(gòu)兩種，分別對應(yīng)著Scratch編程中的“如果……那么……”、“如果……那么……否則……”代碼積木。而判斷的條件則對應(yīng)著Scratch編程中的偵測板塊中的代碼積木，學(xué)生根據(jù)程序的要求進行選擇與適配。

在Scratch編程進階課程中會以選擇結(jié)構(gòu)來教學(xué)。選擇結(jié)構(gòu)的流程圖能將抽象知識點化繁瑣為簡單，便于學(xué)生理解與教師教學(xué)。在《歡樂吃豆人》游戲中，如果吃豆人碰到小紅豆就會變成一下個地圖場景，再加上判斷條件“是否碰到紅色”代碼積木，就完成了選擇程序的講解。但，邏輯思維能力較弱的小學(xué)生僅通過教師枯燥的語言來理解單向選擇程序會很困難。讓學(xué)生通過小組合作繪制單向選擇結(jié)構(gòu)的流程圖，在探討中完成對流程圖的修改與理解，再將流程圖轉(zhuǎn)化成Scratch編程程序，也不易出現(xiàn)錯誤，教師教學(xué)也更加簡單易操作。[7]教師可以根據(jù)學(xué)生單向選擇結(jié)構(gòu)的理解情況進行雙向選擇結(jié)構(gòu)的引入與講解，引入可通過提問，“如果增加游戲難度，讓吃豆人沒碰到小紅豆之前一直掉分，怎么做呢？”來引發(fā)學(xué)生對于雙向選擇程序的思考。促進學(xué)生對于選擇結(jié)構(gòu)程序的理解與運用，提升學(xué)生的邏輯思維能力。

3.循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖的教學(xué)應(yīng)用使編程邏輯更清晰

循環(huán)結(jié)構(gòu)則是為了重復(fù)執(zhí)行某一程序所設(shè)置的一種程序結(jié)構(gòu)。而Scratch編程中執(zhí)行該結(jié)構(gòu)時會出現(xiàn)三種情況，從易到難分別是：一是不需要判斷，只需要執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行。二是先執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行再判斷是否滿足輸出的條件。三是先判斷條件是否滿足重復(fù)執(zhí)行的要求再進行重復(fù)執(zhí)行。分別對應(yīng)著Scratch編程中的“重復(fù)執(zhí)行”、“重復(fù)執(zhí)行直到……”以及“如果……重復(fù)執(zhí)行直到……那么……”三種代碼積木。

在Scratch編程教學(xué)中，教師為了引導(dǎo)學(xué)生更好地掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)，一般會從最簡單的“重復(fù)執(zhí)行”代碼積木開始講解。在《幸運王》游戲中就需要使用“重復(fù)執(zhí)行”代碼積木結(jié)合旋轉(zhuǎn)代碼積木讓轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)起來。在流程圖的繪制中，學(xué)生能夠梳理清楚《幸運王》游戲程序思路，培養(yǎng)邏輯思維能力。接著加深難度，讓轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)直到空格按下。僅僅在流程圖上面加了一個判斷條件，學(xué)生就掌握了第兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)。教師根據(jù)學(xué)生對于前兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)程序理解情況引出第三種循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，教師可提問“如何完成空格按下轉(zhuǎn)盤開始旋轉(zhuǎn)，再次按下空格轉(zhuǎn)盤停止旋轉(zhuǎn)？”引導(dǎo)學(xué)生思考。讓學(xué)生在自主探究、教師講解中明白循環(huán)結(jié)構(gòu)的三種情況的編程邏輯，培養(yǎng)邏輯思維能力。

流程圖有著結(jié)構(gòu)簡單、表達清晰、邏輯性強以及易轉(zhuǎn)化成可視化編程的優(yōu)勢[8]。在Scratch編程中運用流程圖引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)編程，可以使理解程序事半功倍，也可以促進學(xué)生對Scratch程序語言的理解與掌握，同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、提升編程思維。

參考文獻：

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[3]梁宇恩，鄒會來，戴堅鋒.流程圖在程序設(shè)計語言教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2018（44）：186-187.

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[7]王倩倩，劉長征，劉圓，張?zhí)?思維導(dǎo)圖和流程圖在Scratch教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計算機，2020（17）：79-84.

[8]衛(wèi)夢婷，錢耀剛.流程圖助力小學(xué)生Scratch編程解決問題能力培養(yǎng)[J].中國信息技術(shù)教育，2019（19）：52-54.

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