基于Scratch3.0的在线编程教学系统开发与应用

朱广贺 李娟

摘要：为了改变过去编程教学的限定性和突出如今信息化教学的便利性，文章基于Scratch3.0开发了一个在线编程教学交互系统。通过对不同用户的需求进行分析，确定了系统所需的功能需求;系统采用B/S模式架构体系，将各个功能模块进行细化设计然后实现，目的是给用户提供一个更加开放的移动学习交流平台，更快速地解决过去编程教学中存在的一些问题。随后连续在三届计算机专业学生中对系统进行试用，结果表明系统效果良好。学生使用其设定的权限可进行自主学习课程内容，完成在线测试;教师也能利用此系统进行课堂教学创新。最后验证了该系统在交互性教学中的实用性，对提高教学效果有一定的作用。

关键词：编程教学;B/S架构;Scratch;辅助教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）13-0070-03

Scratch是麻省理工学院终身幼儿园小组开发的一款图形化编程工具，专为8至16岁的儿童设计[1]。目前，传统编程教学存在过多的问题，容易导致学生对编程学习失去兴趣，比如：教学内容的枯燥乏味无法提起学生的兴趣、老师与学生之间的沟通交流较少，这些情况都会大大降低教学的效果，因此迫切需要对其进行教学改革。而另外，随着信息化技术的普及以及普遍化的使用，基于Scratch3.0开发的在线编程教学也将会被大众所接受[3]，因为该系统打破了传统教学在地域方面的限制和时间方面的制约，良好的交互性更是它的特点。要怎么样去快速对知识完成更新、学生与老师之间进行良好沟通是解决传统编程教学问题的关键，为此，如何设计一个良好沟通交互的系统也是在线编程教学系统的关键。Scratch是一种开源教育软件，拥有强大的功能，将其嵌入在线编程教学系统之中，通过二次开发来更好地满足需求，也能对每个学生不同情况进行针对性的教学。本文开发了一套基于Web的Scratch在线系统，通过浏览器就可以直接打开Scratch软件，并且系统集成教学素材分发、作业批改、班级管理等功能，极大减少了学生接收教学素材和提交作业的时间，同时教师可在系统中批改学生作品，在系统中打分，系统自动将成绩汇总。

1 系统功能模块设计

基于Scratch的在线编程教学系统主要有三类用户：管理员、教师、学生。其中管理员通过权限、资源管理等为系统提供运行支撑，而教师与学生则通过各自所拥有的权限，打开自己所属于的用户模块来完成各自的任务。该系统根据不同用户所需要的不同需求，将该系统设计为具有以下三大版块：1）系统管理员板块：拥有该系统的最高权限，可对系统进行任何操作，例如：对学生进行添加、删除、编辑及搜索操作，学生信息包括：序号、姓名、账号名、添加时间等。2）教师板块：教师作为系统的主要使用者之一，可根据自身的登录使用权限进入系统对课件进行操作，也可以通过课程管理页面对课程素材进行管理，例如：对课程名称、工程文件、压缩文件、发布班级、创建时间等信息修改及添加。3）学生版块：学生可在线查看老师所下发的任务、学习老师当前下发的课程进行课程学习，查看所有课程信息。也可进入我的班级页面查看所在班级信息，了解班级名称、班级码、创建时间以及班级人数等信息，此外还可进行其他操作。

2 系统总体框架

2.1 开发环境及工具

在在线编程教学系统开发中，Scratch平台自身功能在某些方面还无法完全满足教学应用需求，因此，需要对其进行二次开发满足日常教学。其中选用MySQL数据库，使用Windows+Scratch+MySQL+PHP技术下来搭建系统环境。

2.2 总体架构设计

在线编程教学系统是一种辅助教学的网络工具，其利用Scratch平台资源的丰富性、功能的多样性以及操作的简便性，在使用该系统的时，只需安装一个浏览器就能完成操作，其结构原理图如图1所示。

其中，表示层是代表面向用户的应用层;数据层的功能是用来保存不同用户的个人信息、班级信息、课程信息等数据，当用户在发送数据请求时，该层可以不同用户发送的不同请求将存储好的数据反馈给用户。

3 系统功能设计与实现

基于Scratch平台为支撑的在线编程教学交互系统通过简单的操作界面即可为管理员、教师及学生提供不同功能，其发出命令框图如图2所示。

在该系统中，进入教师端后，教师可以通过班级页面对所在班级进行管理。进入学生端后，学生可以通过班级页面查看所在班级信息、通过任务页面对所查看教师发布的任务、通过课程管理页面的目录下查看所有课程信息等，其功能流程如图3所示。

获取权限：用户权限判定是在线编程系统各功能操作最基础的部分，通过权限判定函数来判定用户是否具权限。

管理员模块功能：系统采用的是B/S模块化结构，在某种程度上系统功能模块的增加、修改等方面可以更加方便，管理员可根据实际情况考虑是否对系统做出更改、维护等。

教师模块功能：教师可以在系统中对班级信息进行管理，设置教学任务、管理学生个人信息。

学生模块功能：利用模块化结构优势，学生可根据管理员分配的权限登录系统进行当前学习任务查询、最新课程查看等功能操作。

4 系统的应用及分析

4.1 课程管理应用

管理员登录在线编程系统后，可点击課程管理，在其中添加课程，如图4所示。此外还可进行搜索操作，并能通过课程名称对课程进行搜索，同时可以查看该课程的发布情况。

4.2 学生管理应用

管理员登录系统对学生进行管理，通过系统可以对学生进行添加、删除、编辑及搜索操作，并能通过学生姓名对学生进行搜索，同时可以修改学生登录密码、查看学生发布作品。如图5所示：

4.3 教师管理应用

管理员登录系统对教师进行管理，通过系统可以对教师进行添加、删除、编辑及搜索操作，并能通过教师姓名对教师进行搜索，同时可以修改教师登录密码。如图6所示：

5 结束语

在线编程教学系统的优势在于使教与学相辅相成，针对不同用户教学之间的需求，利用Scratch平台的优势性，构建了一种在线编程教学系统。该系统以B/S为架构支撑，利用了互联网的实时、快捷等优势，在该系统中教师可对自己所需的课程资源进行实时更新，针对某一阶段学生的不同情况做出一些教学上的调整来提高教学效果。该系统操作界面简洁、操作简单，学生可通过浏览器进入系统进行在线自主学习，而老师则可通过其进行教学，真正发挥了信息技术的教学优势，因此系统具有良好的应用前景。

参考文献：

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[3] 李文光，刘也.基于Moodle社交模块功能聚合的个人学习空间功能设计[J].现代远距离教育，2017（3）：3-9.

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[6] 王春红.基于Moodle网络教学中交互性学习活动的设计研究[J].微型电脑应用，2012，28（2）：28-30，70.

[7] 王霆.基于Moodle平台职业高中心理健康课程设计与在线教学交互研究[D].上海：上海师范大学，2011：45-67.

[8] 李梦军.中国香港：用技术进行创造性思考[J].上海教育，2014（8）：43.

【通联编辑：王力】