如何制作易于理解的编程流程图

野性酷女 2023-10-04 15:19 5阅读 0赞

在向初学者教授编程时，重要的是您的学生了解如何制作流程图。流程图是一种使用形状、线条和箭头来排列步骤的图表。它是一种表示程序中发生的输入、输出、决策和计算的可视化方式。将流程图作为课程的一部分有很多好处。发现他们的教育价值和可以增强学习的有用策略。

### 用流程图建立真实世界的联系 ###

计算机科学单元应包括如何制作流程图。这是因为这项任务**与现实世界**形成了**有意义的联系**。在工作场所，程序员经常使用**[流程图][Link 1]**来组织和分享他们的想法。事实上，它们非常有用，以至于包括工程师、科学家、制造商、业务经理和医疗保健工作者在内的大多数专业人士都使用它们来交流流程的运作方式。

例如，在开始程序开发时，许多程序员发现以**视觉方式概述信息流和流程有助于设计编码解决方案**。流程图提供了一个粗略的轮廓。它成为识别变量、查明错误、连接代码和微调想法的实用工具。与程序员类似，学生在创建自己的流程图时也能获得同样的好处。

流程图在工作场所的另一个实际用途是，它们可以用作非程序员（例如客户或投资者）的视觉辅助工具。拥有一个记录在案的程序框架**将一个抽象的想法转化为每个人都能理解的有形的东西**。在解释设计如何工作时，流程图成为参考点。这也是注意缺失的元素或需要进一步澄清的区域的具体方法。对于学生来说，结果是相似的。制作流程图是向教师展示对编程概念的理解的一种直观方式。它还构建了关于设计元素和代码的讨论。

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### 流程图培养计算思维技能 ###

教师应该在他们的课程中包括如何制作流程图的另一个原因是**培养[计算思维][Link 2]**。计算思维是一个解决问题的过程，它有四个部分：分解、模式识别、抽象和算法。在设计流程图时，这些部分中的每一个都混合在一起以产生宝贵的学习机会：

*  **分解**：分解是将任务分解成更小的部分。在创建流程图来说明程序中的步骤时，学生必须将每个动作和触发器分成形状。他们将输入、输出和逻辑决策划分为单独的元素。然后使用带箭头的线将它们连接起来以显示信息流。
 *  **模式识别**：模式识别正在寻找相似之处。在绘制程序的各个部分时，学生必须注意重复的指令。在流程图中，他们将创建一系列步骤，用一条线将最后一步连接到第一步。这说明了代码中的循环。
 *  **抽象：**抽象关注重要信息，而忽略不相关的细节。设计流程图鼓励学生简明扼要。在这种形式的图形组织器中，形状内的空间有限，用于描述每个步骤。此外，通常存在基于屏幕或文档大小的限制。这些限制要求学生只关注相关细节。
 *  **算法**：算法是分步说明，概述了问题的解决方案。它们可以采用多种形式，例如书面描述、有序符号或图形表示。在流程图的情况下，算法被转换成一个可视化组织者，映射程序中的步骤。

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### 介绍流程图形状 ###

在教授如何制作流程图时，重要的是要解释**[形状的含义][Link 3]**。这些符号是标准的。例如，椭圆形用于说明程序的开始和结束，而菱形表示诸如是或否之类的决定。

![开始结束][3113b45a83eb0b33167057952a006844.png]

使用椭圆标记程序的开始和结束。

![输入输出][ad29ca25560c82c60f81554693dfeee1.png]

使用平行四边形来显示输入或输出。输入可以是用户输入信息。输出可能是屏幕上的消息。

![加工][a3a813d39d20d20b0b81f8fd7f69ee9c.png]

使用矩形来处理一个动作。它可以是计算值的公式，也可以是修改文本的步骤。

![决定][1deb432859fd6123b7076e25869aaac8.png]

使用钻石做决定。这个形状将有两条或更多条线来自它——每个结果一条。此步骤可能会提出问题或提供选项。结果可能是真或假，是或否，或选择（红色、蓝色或绿色）。

![流线][fcb50443c16bfc10758b846ba25dbb58.png]

使用线条连接形状。箭头表示台阶的方向。某些行应包含标签，例如是或否，以解释正在发生的事情。

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### 教学如何制作流程图的提示 ###

#### 从熟悉的任务开始简单 ####

在教授如何制作流程图时，建议从一个只有几个步骤的简单程序开始。如果序列是线性流并且不包括分支或循环，则最好。同样，任务应该是熟悉的，以便学生可以借鉴经验。

这是一个理想的起点，因为它以一种无威胁的方式引入了一项新技能。学生可以在没有太多复杂性的情况下练习计算思维。这使他们能够在将程序分解为单独的部分、按类型（开始/结束、输入/输出、过程、决策）对它们进行分类、消除不相关的细节并对步骤进行排序时获得信心。

初学者的一项有趣任务是创建一个将两个数字相加的加法机。计算器是熟悉的东西。它存在于每部手机和计算机上。由于它是可识别的，学生可以将他们现有的知识转移到任务中。这使他们能够将注意力集中在将程序组件组织成流程图。

![如何制作流程图][00fa717009b6e32098ea80345f5b1f66.png]

在学习如何制作流程图时，保持任务简单和熟悉。

#### 扩展知识以包括决策 ####

一旦学生理解了构建流程图的基础知识，他们就可以为更复杂的任务做好准备。现在是介绍包含决策制定的程序的时候了。这需要分支来说明不同选项的结果。此外，一些连接形状的流线将需要标签来标识其用途。为了逐渐培养专业知识，这个任务应该只有真假或是或否两个选择。

一项让学生参与的任务是猜谜游戏。玩家必须正确选择 1 到 10 之间的数字才能获胜。虽然这个程序只有几个步骤，但它使用了流程图中的所有标准形状并且有分支。

![猜谜游戏流程图][93eff89f0195f10168abe1f2928ab854.png]

扩展有关流程图的知识以包括分支决策。

### 将模式识别应用于循环指令 ###

既然学生对如何制作流程图有了深入的了解，他们应该添加一个循环。循环重复一组指令。在流程图中，一条线用于将系列中的最后一步连接到第一步。

设计带有循环的流程图需要学生应用模式识别来注意程序中的重复。流程图不是一遍又一遍地列出步骤，而是将它们列出一次，然后显示控制序列是否重复的决定。循环可以是预先确定的重复次数，例如欢呼“雅虎”三遍。或者，它可以通过一个值来控制，例如玩家是否选择再次播放。

一个简单的欢呼声是开始在流程图中制作循环的好地方。现在学生理解了标准形状和分支的含义，他们可以专注于线条的方向。由于只重复输出，因此任务很简单，非常适合初学者。

![简单循环流程图][984d2667caaacde1886950dbaf51fd26.png]

从一个只需重复一个步骤的简单循环开始。

下一步是添加一个循环来重复程序中的许多步骤。这个设计比较复杂。有许多类型的形状和线条向多个方向延伸。为避免混淆，此任务最好由对流程图有深刻理解的学生完成。一个好主意是在现有流程图中添加一个循环，例如上面提到的猜谜游戏。例如，玩家可以决定是否要再次玩游戏。

![在流程图中再次播放循环][c62b5cb5d05c0059de609a9497d7e0bc.png]

让学生识别作为循环的一部分重复的步骤。

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### 什么时候介绍如何制作流程图在发展上是合适的？ ###

从头开始设计流程图是一项具有挑战性的活动。这是一项不仅需要逻辑和分析推理的任务，还需要抽象思维的能力。可以使用[**广泛的学习策略**][Link 4]将计算思维引入幼儿。尽管如此，构建流程图的行为最适合初中和高中的孩子，或者 6 年级及以上的孩子。这是因为在发展上，年龄较大的学生处于可以**[理解抽象思想并探索复杂问题的多种解决方案][Link 5]**的阶段。

### 向学生教授流程图的学习策略 ###

为了为理解流程图打下坚实的基础，您可以逐步介绍这个概念。以下是一些想法：

*  **描述目的：**研究流程图以了解图示程序的目的。写一个简短的段落来描述程序的作用。
 *  **制作食谱**：将流程图转换为类似于食物食谱的编号列表。提供关于每一步发生的事情的书面描述。
 *  **填空：**阅读程序说明。然后研究说明每个步骤的流程图。完成空白形状以完成指令序列。为了简化任务，学生可以将缺失的说明放在正确的位置。
 *  **连接形状**：用箭头绘制线条以指示流程图中的指令序列。使用标识符（如是或否）标记行。
 *  **列出变量**：研究流程图以确定存储、计算或操作数据所需的变量。创建一个列表。
 *  **将配方转换为流程图：**将程序中的步骤编号列表转换为流程图。使用正确的形状来说明每个动作或过程。
 *  **代码连接**：将代码片段映射到流程图中的步骤。

[Link 1]: http://www.yspuniversity.ac.in/cic/algorithm-manual.pdf
[Link 2]: https://www.innovativeteachingideas.com/blog/five-reasons-why-computational-thinking-is-an-essential-tool-for-teachers-and-students
[Link 3]: https://creately.com/diagram-type/objects/flowchart
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[Link 4]: https://www.gettingsmart.com/2018/03/early-learning-strategies-for-developing-computational-thinking-skills/
[Link 5]: https://www.verywellmind.com/piagets-stages-of-cognitive-development-2795457