Alice在java程序設計教學中的應用

陳強

摘要：本文介紹了職業學校中計算機專業學生的特點以及在java程序設計教學中所面臨的困難，進而探討了針對困難的解決方案。然后闡述了Alice三維程序設計仿真平臺，在此基礎上，嘗試將該平臺引入到實際課堂教學中，最后，評估了基于該平臺的教學效果。

關鍵詞：alice java 編程 教學

一、問題背景

職業學校中計算機專業的學生一般來說學習習慣相對比較差，非常討厭呆板枯燥的理論知識，熱衷于電子游戲。傳統的計算機java[1]程序設計課程中課堂教學往往是先解決java各種術語概念和語法規則，不僅枯燥無味，而且晦澀難懂，使很多學生望而生畏，敬而遠之，教學效果可想而知。即使部分學生在意志力的驅使下堅持學會了術語和語法規則，到了實際動手寫程序階段，也存在問題：一是已經在語法上花了大把的精力，剩下放在實際動手編程上的精力是有限的；二是這些編程練習僅僅是為了鞏固之前學習的講法，忽視了編程思維、編程思想的培養和訓練；三是練習中使用的例子大多是“為了練習而練習”的簡單的輸入輸出，與程序要解決的實際問題關聯較少甚至沒有關聯，不利于學生解決實際問題的能力的培養。這些都與程序設計課程的培養目標是相背離的，程序設計課程變成了程序語法課，學生最終只掌握了java語言的語法，編程思維、編程技能這些應該掌握的核心技能卻嚴重缺乏，更不用說那些被java復雜語法擋在門外的那部分學生了。所以，有必要讓java程序設計回歸其本源，那就是該課程是技能培養課，不是理論課，最終目標是培養有編程思維和編程思想的java技能的學生，而不是培養出掌握java語法的學生。

二、解決思路

為了解決以上問題，本文認為需要從以下幾個方面著手：

（一）必須讓java程序設計教學的重心放在編程思維和編程思想的培養和訓練上，如今的編程語言非常多，語法各異，但是它們的編程思想是相同的，而編程思維是學生解決實際問題必不可少的。否則，語法覺得再好，也不能很好的用程序設計的思維解決現實中的問題。

（二）必須把教學著重于學生動手能力的培養，僅僅依靠當前書本掌握的知識和技能與現實世界中要解決的問題是不同的，他們中間存在著巨大的鴻溝，如何讓學生學以致用，提高解決實際問題的能力，需要在書本與現實中搭建橋梁。

（三）必須讓程序設計課富有趣味，讓學生獲得即時的成就感。學生喜歡電子游戲，就是因為電子游戲不僅有趣，而且能讓學生獲得成功的滿足感和自豪感，如果程序設計課堂教學也能讓學生得到這兩方面的滿足，便能提高學生的學習積極性，使學生的主觀能動性得以發揮，學生的主體作用才能真正體現出來。

三、解決方案

我們引入了Alice[2]三維動畫仿真平臺，它是對現實世界的高度仿真，在書本和現實之間搭建了一座橋梁。能夠讓學生在有趣的環境中做出類似游戲的作品，同時讓學生在平臺中先去解決具體問題，培養解決問題的思維和能力，它能把學生完成的作品生成java代碼，學生在問題解決后，通過對比代碼習得語法規則，事半功倍，水到渠成。

四、Alice簡介

Alice是三維虛擬仿真編程環境，由美國卡耐基梅隆大學開發，是專門為了程序設計入門教學而研制的軟件，學生可以使用平臺提供的工具創建三維動畫和游戲。平臺以java類的方式提供了大量的三維模型，這些類實例化后組成一個虛擬世界。學生可用拖拽的方式進行虛擬物體的創建，這樣就有效避免了初學者創建對象和調用對象方法時常犯的語法錯誤。同時，學生在平臺完成虛擬任務后能馬上看到對象（程序）的運行結果是否符合預期，他們通過動畫很容易就能理解對應語句和程序結構與對象的行為之間的關系。另外，學生的作品完成后，可以把作品轉換成java的原生代碼，學生此時已經理解任務的邏輯和算法，對照學習java原生代碼是，就非常容易接受和理解。

在課堂教學過程中，學生根據教師布置的任務在平臺上可完成動畫場景的制作，即時看到自己的作品和運行的反饋，可以獲得玩電子游戲時體驗到的趣味與成就感。同時，通過平臺生成的與作品對應的java原生代碼，學生無需記憶復雜的語法規則，只需對比歸納就能掌握語法規則，并且還能看到java語句在實際程序中的使用。這樣，學生就可以在輕松有趣的學習氛圍中，不但鍛煉了自己解決問題的思維和程序設計思維，同時習得了java語法規則。這樣做也更符合人的認知規律，即先具體后抽象，降低了學習坡度，化難為易。

五、教學設計

傳統的教學設計是先語法后問題，先抽象后具體，不符合當前職業教育人才的培養方案和程序設計課程的培養要求。因此，本文提出先問題后語法、先具體后抽象的教學設計思路。利用Alice三維仿真平臺，先讓學生完成三維環境的創作，發揮了學生的創造力和自主探究的能動性。學生通過小組探究與討論，小組間的比賽，使競爭與合作落實到實處，小組成員只有通過緊密的合作，才能在小組間的競賽中獲勝。這階段的學生爭強好勝心強，但他們在競爭中就會發現，人與人之間不是只有競爭，還有合作，競爭促進合作、合作為了更好的競爭，為他們以后走上工作崗位后面對社會的競爭做好準備。

六、教學效果

引入Alice平臺，為課堂教學設計提供了更廣闊的空間，寓教于樂。學生在新的教學模式下，精神面貌煥然一新，學習興趣盎然，即使采用傳統的上機加理論測評作為評價手段，教學效果亦進步明顯，尤其是女生，效果更為突出。后續工作將引入更加多元的評價機制和手段，積累實驗數據，對使用新的教學模式前后學生的學習效果作進一步的研究和探討。

參考文獻：

[1]http：//www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html

[2]http：//www.alice.org/

（作者單位：江蘇省相城中等專業學校）