基于Scratch3.0的在線編程教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

朱廣賀 李娟

摘要：為了改變過去編程教學(xué)的限定性和突出如今信息化教學(xué)的便利性，文章基于Scratch3.0開發(fā)了一個在線編程教學(xué)交互系統(tǒng)。通過對不同用戶的需求進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)所需的功能需求;系統(tǒng)采用B/S模式架構(gòu)體系，將各個功能模塊進(jìn)行細(xì)化設(shè)計然后實(shí)現(xiàn)，目的是給用戶提供一個更加開放的移動學(xué)習(xí)交流平臺，更快速地解決過去編程教學(xué)中存在的一些問題。隨后連續(xù)在三屆計算機(jī)專業(yè)學(xué)生中對系統(tǒng)進(jìn)行試用，結(jié)果表明系統(tǒng)效果良好。學(xué)生使用其設(shè)定的權(quán)限可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，完成在線測試;教師也能利用此系統(tǒng)進(jìn)行課堂教學(xué)創(chuàng)新。最后驗證了該系統(tǒng)在交互性教學(xué)中的實(shí)用性，對提高教學(xué)效果有一定的作用。

關(guān)鍵詞：編程教學(xué);B/S架構(gòu);Scratch;輔助教學(xué)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）13-0070-03

Scratch是麻省理工學(xué)院終身幼兒園小組開發(fā)的一款圖形化編程工具，專為8至16歲的兒童設(shè)計[1]。目前，傳統(tǒng)編程教學(xué)存在過多的問題，容易導(dǎo)致學(xué)生對編程學(xué)習(xí)失去興趣，比如：教學(xué)內(nèi)容的枯燥乏味無法提起學(xué)生的興趣、老師與學(xué)生之間的溝通交流較少，這些情況都會大大降低教學(xué)的效果，因此迫切需要對其進(jìn)行教學(xué)改革。而另外，隨著信息化技術(shù)的普及以及普遍化的使用，基于Scratch3.0開發(fā)的在線編程教學(xué)也將會被大眾所接受[3]，因為該系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)教學(xué)在地域方面的限制和時間方面的制約，良好的交互性更是它的特點(diǎn)。要怎么樣去快速對知識完成更新、學(xué)生與老師之間進(jìn)行良好溝通是解決傳統(tǒng)編程教學(xué)問題的關(guān)鍵，為此，如何設(shè)計一個良好溝通交互的系統(tǒng)也是在線編程教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵。Scratch是一種開源教育軟件，擁有強(qiáng)大的功能，將其嵌入在線編程教學(xué)系統(tǒng)之中，通過二次開發(fā)來更好地滿足需求，也能對每個學(xué)生不同情況進(jìn)行針對性的教學(xué)。本文開發(fā)了一套基于Web的Scratch在線系統(tǒng)，通過瀏覽器就可以直接打開Scratch軟件，并且系統(tǒng)集成教學(xué)素材分發(fā)、作業(yè)批改、班級管理等功能，極大減少了學(xué)生接收教學(xué)素材和提交作業(yè)的時間，同時教師可在系統(tǒng)中批改學(xué)生作品，在系統(tǒng)中打分，系統(tǒng)自動將成績匯總。

1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

基于Scratch的在線編程教學(xué)系統(tǒng)主要有三類用戶：管理員、教師、學(xué)生。其中管理員通過權(quán)限、資源管理等為系統(tǒng)提供運(yùn)行支撐，而教師與學(xué)生則通過各自所擁有的權(quán)限，打開自己所屬于的用戶模塊來完成各自的任務(wù)。該系統(tǒng)根據(jù)不同用戶所需要的不同需求，將該系統(tǒng)設(shè)計為具有以下三大版塊：1）系統(tǒng)管理員板塊：擁有該系統(tǒng)的最高權(quán)限，可對系統(tǒng)進(jìn)行任何操作，例如：對學(xué)生進(jìn)行添加、刪除、編輯及搜索操作，學(xué)生信息包括：序號、姓名、賬號名、添加時間等。2）教師板塊：教師作為系統(tǒng)的主要使用者之一，可根據(jù)自身的登錄使用權(quán)限進(jìn)入系統(tǒng)對課件進(jìn)行操作，也可以通過課程管理頁面對課程素材進(jìn)行管理，例如：對課程名稱、工程文件、壓縮文件、發(fā)布班級、創(chuàng)建時間等信息修改及添加。3）學(xué)生版塊：學(xué)生可在線查看老師所下發(fā)的任務(wù)、學(xué)習(xí)老師當(dāng)前下發(fā)的課程進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，查看所有課程信息。也可進(jìn)入我的班級頁面查看所在班級信息，了解班級名稱、班級碼、創(chuàng)建時間以及班級人數(shù)等信息，此外還可進(jìn)行其他操作。

2 系統(tǒng)總體框架

2.1 開發(fā)環(huán)境及工具

在在線編程教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)中，Scratch平臺自身功能在某些方面還無法完全滿足教學(xué)應(yīng)用需求，因此，需要對其進(jìn)行二次開發(fā)滿足日常教學(xué)。其中選用MySQL數(shù)據(jù)庫，使用Windows+Scratch+MySQL+PHP技術(shù)下來搭建系統(tǒng)環(huán)境。

2.2 總體架構(gòu)設(shè)計

在線編程教學(xué)系統(tǒng)是一種輔助教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)工具，其利用Scratch平臺資源的豐富性、功能的多樣性以及操作的簡便性，在使用該系統(tǒng)的時，只需安裝一個瀏覽器就能完成操作，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

其中，表示層是代表面向用戶的應(yīng)用層;數(shù)據(jù)層的功能是用來保存不同用戶的個人信息、班級信息、課程信息等數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶在發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，該層可以不同用戶發(fā)送的不同請求將存儲好的數(shù)據(jù)反饋給用戶。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

基于Scratch平臺為支撐的在線編程教學(xué)交互系統(tǒng)通過簡單的操作界面即可為管理員、教師及學(xué)生提供不同功能，其發(fā)出命令框圖如圖2所示。

在該系統(tǒng)中，進(jìn)入教師端后，教師可以通過班級頁面對所在班級進(jìn)行管理。進(jìn)入學(xué)生端后，學(xué)生可以通過班級頁面查看所在班級信息、通過任務(wù)頁面對所查看教師發(fā)布的任務(wù)、通過課程管理頁面的目錄下查看所有課程信息等，其功能流程如圖3所示。

獲取權(quán)限：用戶權(quán)限判定是在線編程系統(tǒng)各功能操作最基礎(chǔ)的部分，通過權(quán)限判定函數(shù)來判定用戶是否具權(quán)限。

管理員模塊功能：系統(tǒng)采用的是B/S模塊化結(jié)構(gòu)，在某種程度上系統(tǒng)功能模塊的增加、修改等方面可以更加方便，管理員可根據(jù)實(shí)際情況考慮是否對系統(tǒng)做出更改、維護(hù)等。

教師模塊功能：教師可以在系統(tǒng)中對班級信息進(jìn)行管理，設(shè)置教學(xué)任務(wù)、管理學(xué)生個人信息。

學(xué)生模塊功能：利用模塊化結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，學(xué)生可根據(jù)管理員分配的權(quán)限登錄系統(tǒng)進(jìn)行當(dāng)前學(xué)習(xí)任務(wù)查詢、最新課程查看等功能操作。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用及分析

4.1 課程管理應(yīng)用

管理員登錄在線編程系統(tǒng)后，可點(diǎn)擊課程管理，在其中添加課程，如圖4所示。此外還可進(jìn)行搜索操作，并能通過課程名稱對課程進(jìn)行搜索，同時可以查看該課程的發(fā)布情況。

4.2 學(xué)生管理應(yīng)用

管理員登錄系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行管理，通過系統(tǒng)可以對學(xué)生進(jìn)行添加、刪除、編輯及搜索操作，并能通過學(xué)生姓名對學(xué)生進(jìn)行搜索，同時可以修改學(xué)生登錄密碼、查看學(xué)生發(fā)布作品。如圖5所示：

4.3 教師管理應(yīng)用

管理員登錄系統(tǒng)對教師進(jìn)行管理，通過系統(tǒng)可以對教師進(jìn)行添加、刪除、編輯及搜索操作，并能通過教師姓名對教師進(jìn)行搜索，同時可以修改教師登錄密碼。如圖6所示：

5 結(jié)束語

在線編程教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于使教與學(xué)相輔相成，針對不同用戶教學(xué)之間的需求，利用Scratch平臺的優(yōu)勢性，構(gòu)建了一種在線編程教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以B/S為架構(gòu)支撐，利用了互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時、快捷等優(yōu)勢，在該系統(tǒng)中教師可對自己所需的課程資源進(jìn)行實(shí)時更新，針對某一階段學(xué)生的不同情況做出一些教學(xué)上的調(diào)整來提高教學(xué)效果。該系統(tǒng)操作界面簡潔、操作簡單，學(xué)生可通過瀏覽器進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行在線自主學(xué)習(xí)，而老師則可通過其進(jìn)行教學(xué)，真正發(fā)揮了信息技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢，因此系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。

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【通聯(lián)編輯：王力】