基于Alice3的對象優先教學策略在Java課程中的實踐研究

袁梟翎

摘 要：本文針對Java教學中學生難以把握面向對象思想的難題提出了有效的解決方法。介紹了突破該難點的對象優先教學策略以及實行該策略所依托的Alice3編程環境。最后以Java中的循環結構為例，詳細闡述了相關教學環節的設計。

關鍵詞：Java; 程序設計; 對象優先; 教學策略

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2020）4-112-002

一、前言

Java是一門面向對象的程序設計語言，對面向對象思想的理解、掌握和應用是學好Java的關鍵。但在實際教學中，教師普遍注重學生對于程序語法細節的學習，而忽略了學生對面向對象思維和程序結構的理解。為了幫助學生更好的理解面向對象思想和相關概念，我們引入了對象優先教學策略，借助Alice3編程環境，輔助學生對Java面向對象概念的學習。

二、對象優先教學策略

對象優先教學策略是從一開始就強調面向對象的編程和設計原則，直接從對象和繼承開始，然后再介紹程序的結構和語法規則，且這些知識的學習總是在面向對象設計的環境中進行的[1]。在這種教學策略下，Java程序設計的學習更關注從整體結構和架構出發而進行編程。且學生的學習從對象出發，所有知識體系的講授也都是環繞對象進行，讓學生更容易接受面向對象的思想，更能學會運用面向對象的思維去解決問題。

采用對象優先教學策略，要借助面向對象的輔助學習軟件：如BlueJ、Greenfoot、Alice等。本文依托Alice3將對象優先教學策略應用于實際教學中。

三、Alice3概述

Alice3編程環境中提供不同類別的三維模型，使用者可以用這些模型在虛擬世界中構建不同的三維動畫場景。場景中每一個可視單元都是一個對象，針對不同的對象，Alice會提供基本的屬性和方法，通過偽代碼程序塊的拖拽就可以創作簡單的動畫或小游戲[2]，如圖1：

Alice3同時支持偽代碼和Java代碼，且兩者可互相轉化。在netbean中，也提供了Alice3的plugin（插件）[3]，學生可以針對每個對象在netbean編譯環境中編寫新的方法，實現更復雜、多功能的動畫設計。

四、以循環結構為例的教學實施過程

下面以Java程序設計中的循環結構為例，簡述對象優先策略和Alice3相結合的具體教學實施。

（一）激趣導入——入境激情

課前教師布置作業，要求學生觀察生活中周而復始循環往復現象。課上首先讓學生觀看《大話西游》中至尊寶利用月光寶盒不斷返回過去解救白晶晶的片段，結合課前作業，引出循環結構的教學內容。

（二）感知循環——探究動情

布置任務，借助Alice3結合netbean編程完成大魚吃小魚的三維場景的制作。學生利用舊知識順序結構完成任務，但同時也會提出問題：怎樣優化多次重復調用方法的代碼結構。此環節創建學習動機，經歷嘗試完成任務、遇到問題這兩個階段，學生迫切想要知道解決方法，為后續探索新知提供了動力。

接下來，教師引導學生觀察探究動畫中對象（大魚和小魚）一直重復的動作，直觀地讓學生體驗循環的過程，并在感性認識的基礎上引導學生抽象出循環相關概念。

了解了循環的相關概念后，教師組織學生在Alice中，拖動偽代碼程序模塊，用近似人類語言的偽代碼完成任務要求的內容，逐步形成循環思維，如圖2。在程序語言設計中，思維的培養更為重要，只有編程思維才真正具有遷移性。

（三）實現循環——解疑移情

學生利用Alice平臺，將上一環節中拖動的循環思維的偽代碼程序模塊轉換成Java代碼，將循環思想與Java中while循環語句相對照，嘗試總結出while語句的語法規則，如圖3。此環節的代碼轉換，為學生在循環思維和Java循環語句間搭建橋梁，讓學生自主探究有所依據，輔助學生建構新的理論知識;同時布置進階任務，讓學生通過知識的遷移，逐漸掌握循環語法規則;

（四）應用循環——實踐縱情

教師再給出幾個不同情景，學生在三維虛擬平臺中搭建虛擬場景，在Java編譯環境中編寫代碼，實現虛擬場景構建與編程的完美融合。在此環節通過動畫設計培養學生創造創新能力，又利用所學知識解決不同情景問題，鍛煉學生的聚合思維。

（五）展示評價——評述析情

最后小組代表展示組內優秀作品，教師依次對作品簡單點評。學生登錄教學平臺展開自主評價，并進行組間投票，選出最佳作品。本環節學生展示作品盡顯風采，也將過程性評價和總結性評價貫徹課堂始終。

五、結束語

在對象優先教學策略的運用和Alice3的輔助下，學生在課堂上表現出了濃厚的興趣，學習效率和積極性得到很大的提高，創新能力和自主學習能力也有所體現。課程設計中知識難度循序漸進，符合學生認知規律，降低了學習坡度，使得學生接受起來更加容易。但若想在課程中使用Alice3作為輔助軟件，需要提前花一定時間教授學生如何正確的使用。且如何能自然的從Alice過渡到Java內容的講解也需要教師更巧妙的思考和設計。

參考文獻：

[1]王秀平.試論計算機科學入門課程中的對象優先教學法[J]現代計算機，2008，（2）：50-51

[2]陳蕓.利用Alice三維虛擬世界進行程序設計入門教學[J]計算機教育，2007，（9）：160-162

[3]Dann W，Cosgrove D，Slater D，et al. Mediated transfer：Alice3 to java[C].technicalsymposium on computer science education， 2012： 141-146