單機版記憶游戲的設(shè)計與實現(xiàn)
——Java語言任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法應(yīng)用案例＊

田春婷

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息處理與控制工程學(xué)院，甘肅 蘭州730060）

1 引言

大數(shù)據(jù)時代，java語言[1]作為一門老牌通用編程語言，有著成熟的社區(qū)生態(tài)，依然是互聯(lián)網(wǎng)各個專業(yè)領(lǐng)域最熱門的編程語言之一。在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的人才占有率和使用率，以絕對優(yōu)勢穩(wěn)居世界第一。人工智能[2]、云計算[3]、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動開發(fā)等數(shù)字化新技術(shù)較常用的編程語言也是java語言。

Java語言作為一門純面向?qū)ο缶幊陶Z言，面向?qū)ο缶幊趟枷牒退惴ㄊ撬撵`魂。教學(xué)難點是如何提高學(xué)生的算法分析能力和編程能力。將小游戲的設(shè)計與實現(xiàn)融入到j(luò)ava語言課程的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法應(yīng)用案例中，在提高學(xué)生對編程的興趣方面尤為重要。

2 java語言任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

在java語言的整個教學(xué)過程中，主要采取任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法[4]等多種教學(xué)方法，以更好樹立學(xué)生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想，提高學(xué)生的算法分析能力和使用面向?qū)ο笏枷虢鉀Q實際問題的能力。

全面推行“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，通過精選案例、分解任務(wù)、講練有機融合，將java語言相關(guān)知識點融入案例。學(xué)生通過學(xué)習(xí)趣味游戲等案例[5]，掌握java語言技術(shù)，并對面向?qū)ο缶幊逃幸粋€直觀和更加感性的認識，激發(fā)學(xué)生積極參與整個教學(xué)過程，更好建立起面向?qū)ο蟮木幊趟枷搿?/p>

在教學(xué)過程中，采用“感知與聯(lián)想→引入與模擬→實戰(zhàn)演習(xí)→總結(jié)提高”模式，實現(xiàn)任務(wù)分層次教學(xué)，以滿足不同水平學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。

3 java語言實現(xiàn)單機版記憶游戲案例總體設(shè)計要求

通過對單機版記憶游戲案例[6]進行任務(wù)分解，分層次逐步實現(xiàn)該游戲功能的設(shè)計要求，將java語言相關(guān)知識點有機融合到游戲?qū)崿F(xiàn)的各個環(huán)節(jié)中，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的同時享受設(shè)計游戲的樂趣，將學(xué)習(xí)和娛樂有效結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的程序設(shè)計興趣。

本文討論的記憶游戲教學(xué)案例為單機版，總體設(shè)計要求及功能如下：①該游戲設(shè)計要求有一組網(wǎng)格按鈕，代表玩家可以翻轉(zhuǎn)的卡片。所有按鈕的初始顏色都是空白或灰色的，玩家不知道卡片背面所隱藏的顏色。每次翻兩個，一個一個，如果匹配，就能得分。②在窗體頂部和底部分別設(shè)計有標簽，用來指定輪到哪位玩家以及玩家得分和他們應(yīng)該做什么。③游戲期間，一位玩家會先選擇一個按鈕，然后再選擇另一個。當(dāng)玩家選擇按鈕的時候，按鈕會顯示它隱藏的背面顏色。如果玩家選擇的兩個按鈕顏色相同，游戲會告訴玩家，然后當(dāng)他再次點擊任何一個按鈕（繼續(xù)）時，選擇顏色相同的兩個按鈕時，卡片匹配成功，按鈕顏色會變成黑色。玩家再次嘗試選擇兩個其他按鈕；如果玩家選擇的兩個按鈕顏色不同，卡片匹配不成功，則輪流到另一位玩家點擊按鈕玩游戲。④玩家不能選擇同一個按鈕兩次，也不能選擇一個黑色按鈕。當(dāng)所有的按鈕都是黑色的時候，游戲會告訴玩家誰贏了（或者是平局），當(dāng)按下確定按鈕，游戲就會重新開始。⑤在任何時候，游戲都通過使用兩個標簽告訴玩家發(fā)生了什么——一個標簽位于窗口頂部的玩家0，另一個標簽位于窗口底部的玩家1。活躍玩家消息有一個綠色的背景，另一位玩家消息有一個紅色的背景。

4 記憶游戲教學(xué)案例分層次設(shè)計要求及java實現(xiàn)

為了滿足不同能力水平學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，在java語言教學(xué)過程中，為更好地實現(xiàn)游戲功能，采用由易到難的分層次教學(xué)設(shè)計模式，給出由簡單到難的不同要求階段案例。

根據(jù)單機版記憶游戲設(shè)計要求及功能要求，可以將記憶游戲案例教學(xué)目標分為以下兩個階段。

4.1 單擊用命令按鈕實現(xiàn)一組標簽顏色的隨機切換

4.1.1 設(shè)計及java語言實現(xiàn)要求

創(chuàng)建一個最終類ColorLabel，向類中添加一個setDrawColor( )方法，這個方法帶有一個Color類型的參數(shù)，ColorLabel類中還要求有一個Color類型的成員變量drawColor，這個成員變量用來給標簽著色，改變drawColor的值則會改變標簽的顏色，setDrawColor( )方法的參數(shù)用來給變量drawColor傳值。

java語言代碼實現(xiàn)如下：

創(chuàng)建一個名為Main的類，添加主方法main( )。

向Main類中添加三個非靜態(tài)成員變量：①名為guiFrame的JFrame對象引用；②名為arrayLabels的64位一維數(shù)組，數(shù)組元素類型為ColorLabel的對象引用；③名為rand的Random的對象引用，Random類型來自java.util包，Y成員變量rand用來產(chǎn)生隨機數(shù)。

Java語言代碼實現(xiàn)如下：

Main類中添加返回類型為void且無參的非靜態(tài)成員方法createGUⅠ( )。

createGUⅠ( )方法體內(nèi)容設(shè)計要求如下：①給guiFrame賦值為一個新創(chuàng)建的JFrame對象；②當(dāng)程序運行結(jié)束時，設(shè)置窗體默認關(guān)閉；③設(shè)置窗體標題為“Label demo”；④創(chuàng)建64個ColorLabel對象，并且將其存儲在arrayLabels數(shù)組中，給每一位數(shù)組元素賦值為rand對象產(chǎn)生的隨機數(shù)值，這個隨機數(shù)代表一種顏色；⑤向面板添加64個ColorLabel對象，運用布局管理器，向窗體頂端和底部分別添加一個8×8的網(wǎng)格和命令按鈕。

Java語言代碼實現(xiàn)如下：①在主類Main中創(chuàng)建一個適當(dāng)?shù)姆椒╪otification( )，用來告訴命令按鈕，當(dāng)它被單擊時，通知主類，該方法將被告知執(zhí)行了命令按鈕的單擊操作（需要在主類中執(zhí)行操作界面）。②在主類中實現(xiàn)notification( )方法。這樣，當(dāng)按鈕被單擊時，每一個標簽顏色會被隨機改變。

Java語言代碼實現(xiàn)如下：測試程序代碼。實現(xiàn)當(dāng)單擊命令按鈕時，8×8網(wǎng)格的標簽顏色會被隨機改變。

4.1.2 程序設(shè)計要求

程序設(shè)計要求如下：①創(chuàng)建期望的主類；②窗體、數(shù)組和隨機對象引用是成員變量，并在適當(dāng)?shù)奈恢脛?chuàng)建；③需要創(chuàng)建creategui方法并且起到適當(dāng)作用；④8×8網(wǎng)格標簽為數(shù)組元素；⑤標簽有隨機顏色；⑥主類處理按鈕通知事件（即操作處理程序是在主類中，而不是內(nèi)部類或其他類）；⑦單擊命令按鈕則改變每一個標簽顏色；⑧程序演示正確。

4.2 在4.1基礎(chǔ)上，實現(xiàn)記憶游戲功能

4.2.1 程序設(shè)計部分的要求

程序設(shè)計部分的要求如下：①確保在代碼中使用的常量（static final int）有要使用的不同顏色的數(shù)量、每種顏色的按鈕數(shù)量、網(wǎng)格的寬度和高度（在按鈕中）、每個按鈕的大小（以像素為單位）；②確保在網(wǎng)格中的每個按鈕都是自己創(chuàng)建的JButton子類，按鈕大小與代碼中給定常量的值相匹配。當(dāng)要求更改按鈕的尺寸時，程序仍可以正常運行；③確保當(dāng)按鈕被單擊的操作能被監(jiān)聽到；④每個按鈕應(yīng)該知道自己的狀態(tài)，即應(yīng)該繪制什么顏色、是否繪制完成、是否點擊過（即應(yīng)該顯示其顏色）、是否沒有點擊過（即顯示灰色）或者已經(jīng)被匹配（應(yīng)該是黑色）等，即將這些信息保存在按鈕中，而不是保存在其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

4.2.2 程序?qū)崿F(xiàn)部分的要求

程序?qū)崿F(xiàn)部分的要求如下：①顯示具有指定行數(shù)和列數(shù)（常量）的正方形網(wǎng)格（指定的大小，常量）。②每個正方形最初應(yīng)顯示為灰色，直到它已被點擊，但應(yīng)顯示其被單擊之后真正的顏色。③使用正確數(shù)量的不同顏色，可用的顏色數(shù)量是在一個常量中指定的。每個正方形從可用的顏色中給定一個隨機（隱藏）的顏色。④每種顏色都應(yīng)該創(chuàng)建若干給定個數(shù)的正方形（這個數(shù)字應(yīng)該在代碼中定義為一個常量）。每一個方塊會分配若干個隨機的顏色（顏色的數(shù)量乘以每個顏色的方格）必須相等（行乘以列）的網(wǎng)格（即總方格數(shù)量）所以網(wǎng)格大小設(shè)置為適當(dāng)?shù)某Ａ俊＂莓?dāng)前玩家只能夠點擊兩個正方形，顯示他們的顏色。只有灰色方塊可以點擊，玩家不能點擊一個完成的方塊（黑色），或點擊同一個方塊兩次。⑥如果選擇兩個相同的正方形，那么當(dāng)前玩家獲得兩分（每個正方形一分），正方形變黑（不能再點擊），當(dāng)前玩家繼續(xù)點擊方塊。⑦如果兩個不同顏色的方塊被選中，方塊再次變成灰色，當(dāng)前玩家回合結(jié)束，另一個玩家開始新的回合（得分狀態(tài)標簽應(yīng)該更新）。⑧如果所有的方塊都是黑色的，表示游戲結(jié)束，則應(yīng)彈出一個消息框說明哪個玩家獲勝。⑨當(dāng)單擊確定按鈕關(guān)閉消息框時，操作盤應(yīng)被重置，所有方塊會被重新設(shè)置為新的隨機顏色，被顯示的最初顏色都是灰色。在按下確定按鈕之前，操作盤不應(yīng)該被重置。應(yīng)該改變現(xiàn)有按鈕的存儲顏色，而不是創(chuàng)建新的按鈕。⑩程序要求被演示的是一個完整的游戲，可以被重置開始新一局游戲（要求相同的大小但不同的按鈕顏色）等。

5 總結(jié)

在Java語言教學(xué)過程中，把單機版記憶游戲的實現(xiàn)作為任務(wù)驅(qū)動教學(xué)案例，將學(xué)生玩游戲的興趣向開發(fā)游戲方面引導(dǎo)，在編寫小游戲的過程中，學(xué)生能夠更容易理解面向?qū)ο笏枷耄螒虼a也使學(xué)生能夠更容易理解和接受Java語言復(fù)雜的知識要點和算法；在寓教于樂的教學(xué)過程中，能夠更好提高學(xué)生思考問題和解決實際問題的能力，進而大大提高學(xué)生的算法分析能力與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的編程能力，達到較好的教學(xué)效果。