像堆积木那样学习程序设计

【摘 要】Scratch是美国麻省理工学院媒体实验室（MIT） 于2007年开发的图形化编程工具。在美国哈佛、加州大学伯克利分校等世界名校都开设了Scratch课程。我们于2012年将其引入，作为我校的校本课程。本文结合我们在Scratch教学中的一些做法与对程序设计的一些看法，阐述Scratch对青少年学习程序设计的意义。

【关键词】信息技术；Scratch；程序设计

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2013）06-50-02

程序设计是给出解决特定问题的程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。程序设计中，最重要的是对问题的分析、设计、测试和排错，编码只是程序设计的一部分，但平时我们在程序设计教学中，无论是教师还是学生，都把大量时间放在了编码这一环节上。

对于很多教师来说，他们总是认为，教会学生程序设计，首先就要学生掌握一门语言，让学生记住一大堆的保留字的拼写、各种程序结构的语言、语法。在这个基础上，补充一些数据结构和算法知识，使学生能够通过编程来解决一些生活中的现实问题。我们认为，这是一种偏见，是一种对程序设计理解的误区，也是我们教师作为学生时学习程序设计的次序所带来的误区。学生在程序设计的过程中，也把大部分时间浪费在正确的命令拼写和完整的语法结构之上，大部分的排错问题都是出在语言本身而不是程序设计上。换句话说，教程序设计成了教程序语言！对于高中、大学的学生，语言的学习障碍可能还不是太大，而对于义务教育阶段的学生，语言障碍是非常严重的。然而，也正是义务教育阶段的孩子，他们的创造性思维是最强的，不必也不应把宝贵的学习时间浪费在语言上。

在义务教育阶段教学程序设计这一分支内容，目的是让学生掌握程序设计的基本思想，而不是掌握一门程序设计语言的使用，更多的是让学生了解程序设计的核心内容。联合国教科文组织（UNESCO）在1994年委托国际信息处理学会（IFIP）编写的文件《中学信息学课程》中提到：“这里所指的程序设计是非技术性的程序设计。更确切地说，应该是把‘你自己做的事情’转变成‘别人能做的事情’。这就要求能详尽地描述完成任务的过程，以便其他人或其他设备能准确地重复这一项工作。”其实，当PC在20世纪70年代末80年代初首次出现时，教育界有一种教会全部学生如何编程的初始热情。成千上万的学校在教授数以百万计的学生在LOGO或者Basic上写一些简单的程序。Seymour Papert（著名的学习科学家、人工智能专家）在1980年出版的Mind Storms（《头脑风暴》）一书中提到，LOGO将成为重新思考教育与学习方式的基石。从那时起，计算机开始在儿童的生活中普及，但是很少学生会学习编程。在今天，很多人都将编程视为一种小众的、技术性的活动，只适合小部分人学习。

究竟是什么原因使教学编程偏离了它的初衷呢？

1.早期的编程语言难以应用，许多学生都不能掌握编程的语法。

2.编程一般与一些学生不感兴趣或没有相关经验的活动相联系，比如生成一个素数列表，或者简单地画一条直线。

3.一般缺乏对正确程序的深层次探索的鼓励以及对错误程序的指导。

Papert认为，编程语言应该 “地板要低”（Low Floor）、“天花板要高”（High Ceiling）、“墙体要宽”（Wide Walls），即低进入门槛和高创造空间。此外，编程语言需要支持众多不同类型的项目，以满足不同人群的兴趣和学习类型，使得他们可以参与进来。但要满足这三个要求，其实并不简单。

针对这些问题和要求，MIT媒体实验室的终身幼儿园小组在2007年开发了Scratch软件。它通过鼠标拖动指令模块，以搭积木的方式设计程序，并通过一个舞台，让设计者简单、直观地看到设计的结果，将抽象的程序设计可视化。Scratch包含动作、控制、外观、侦测、声音、数字和逻辑运算、画笔、变量这类指令模块，把建模、控制、动画、事件、逻辑运算等都包含在内。从动作指令到控制语句，从传感响应到面向对象，从数值运算到线程调度，涉及程序设计的方方面面。

其实，程序设计的目的是把我们想做的事情以算法描述的方式表达出来，而算法描述最直观和最简单的办法就是画流程图。当流程图画出来了，程序设计基本上也就完成了。如何让流程图变成可执行的程序，那是语言的事情，也是软件的事情。对于程序设计本身来说，这只是其中的一个环节。如果这个环节可以让软件代劳，那么我们就可以集中精力去做流程设计了。Scratch就能很好地实现这个功能。在Scratch程序设计中，学生们不需要再去为语言和语法头痛了，因为他们只是需要像堆积木一样来设计程序。这样的设计就使学生们能把更多的精力放在程序设计上，也使得程序设计的门槛大大降低。

我们经常看到，给孩子们一盒积木，他们马上就会开始把积木组装在一起，随后出现的结构又会给他们以新的灵感。当他们在玩的时候，计划和目标会随着进程而不断改变。Scratch是基于图形化的编程板块，让孩子们可以组合这些板块去创作他们的程序。与积木类似，孩子们可以先从简单的部件开始组装，通过不同的序列和组合方式来看究竟会发生什么事情。这里并没有传统编程语言那样晦涩的语言，进入的门槛很低，而且这样的经历充满了娱乐性。

由此，我们希望学生在使用Scratch编程的时候，也有类似的感觉。堆积木是不需要教的，我们只需要告诉孩子们，积木可以如何使用就行了。至于如何堆积、堆积出来什么，那就是孩子们自己的事情了。经过一个学年的校本课程实验，我校在第二个学年就开始把Scratch引入到常规教学中，代替了原来的VB程序设计教学。为了解决程序设计语言问题，我们完全抛弃了以往语言教学的方式，而改为采用基于项目的方式来进行程序设计教学。同时，我们并没有把Scratch当成一门程序设计语言来教，从Scratch官方介绍上来看，MIT把Scratch定义为一种程序设计工具，而不是语言，因此，我们就需要改变一下思维定势，我们教的是工具而不是语言，重点应该在流程设计，而不是语法上。

Scratch教学，所面临的最大挑战并不是来自于技术上的，并不是教会孩子们如何去使用组件，如何去组装组件；而是来自于文化和教育理念上的，是教会孩子们思考问题的方式与良好的思维习惯。更广阔的是，我们需要改变孩子们以及成年人对编程的观念、对计算机的看法，使得现在的年轻人不再是只对发短信、玩在线游戏和浏览网页非常在行。我们不仅仅需要他们会交谈、浏览和交互，更需要他们拥有通过媒体进行设计、创造、发明的能力。程序设计能极大地扩大孩子们用计算机创作的范围、扩大孩子们学习到的内容的范围，尤其能够支持孩子们用“计算思维”来帮助他们学习重要的问题解决方式和设计策略（比如模块化和交互设计），还能够提供让孩子们反思自己的想法的机会。

（作者单位：广东顺德一中德胜学校信息资源部）