基于Alice3的对象优先教学策略在Java课程中的实践研究

    袁枭翎

    

    

    

    摘 要：本文针对Java教学中学生难以把握面向对象思想的难题提出了有效的解决方法。介绍了突破该难点的对象优先教学策略以及实行该策略所依托的Alice3编程环境。最后以Java中的循环结构为例，详细阐述了相关教学环节的设计。

    关键词：Java; 程序设计; 对象优先; 教学策略

    中图分类号：G642 ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? 文章编号：1006-3315（2020）4-112-002

    一、前言

    Java是一门面向对象的程序设计语言，对面向对象思想的理解、掌握和应用是学好Java的关键。但在实际教学中，教师普遍注重学生对于程序语法细节的学习，而忽略了学生对面向对象思维和程序结构的理解。为了帮助学生更好的理解面向对象思想和相关概念，我们引入了对象优先教学策略，借助Alice3编程环境，辅助学生对Java面向对象概念的学习。

    二、对象优先教学策略

    对象优先教学策略是从一开始就强调面向对象的编程和设计原则，直接从对象和继承开始，然后再介绍程序的结构和语法规则，且这些知识的学习总是在面向对象设计的环境中进行的[1]。在这种教学策略下，Java程序設计的学习更关注从整体结构和架构出发而进行编程。且学生的学习从对象出发，所有知识体系的讲授也都是环绕对象进行，让学生更容易接受面向对象的思想，更能学会运用面向对象的思维去解决问题。

    采用对象优先教学策略，要借助面向对象的辅助学习软件：如BlueJ、Greenfoot、Alice等。本文依托Alice3将对象优先教学策略应用于实际教学中。

    三、Alice3概述

    Alice3编程环境中提供不同类别的三维模型，使用者可以用这些模型在虚拟世界中构建不同的三维动画场景。场景中每一个可视单元都是一个对象，针对不同的对象，Alice会提供基本的属性和方法，通过伪代码程序块的拖拽就可以创作简单的动画或小游戏[2]，如图1：

    Alice3同时支持伪代码和Java代码，且两者可互相转化。在netbean中，也提供了Alice3的plugin（插件）[3]，学生可以针对每个对象在netbean编译环境中编写新的方法，实现更复杂、多功能的动画设计。

    四、以循环结构为例的教学实施过程

    下面以Java程序设计中的循环结构为例，简述对象优先策略和Alice3相结合的具体教学实施。

    （一）激趣导入——入境激情

    课前教师布置作业，要求学生观察生活中周而复始循环往复现象。课上首先让学生观看《大话西游》中至尊宝利用月光宝盒不断返回过去解救白晶晶的片段，结合课前作业，引出循环结构的教学内容。

    （二）感知循环——探究动情

    布置任务，借助Alice3结合netbean编程完成大鱼吃小鱼的三维场景的制作。学生利用旧知识顺序结构完成任务，但同时也会提出问题：怎样优化多次重复调用方法的代码结构。此环节创建学习动机，经历尝试完成任务、遇到问题这两个阶段，学生迫切想要知道解决方法，为后续探索新知提供了动力。

    接下来，教师引导学生观察探究动画中对象（大鱼和小鱼）一直重复的动作，直观地让学生体验循环的过程，并在感性认识的基础上引导学生抽象出循环相关概念。

    了解了循环的相关概念后，教师组织学生在Alice中，拖动伪代码程序模块，用近似人类语言的伪代码完成任务要求的内容，逐步形成循环思维，如图2。在程序语言设计中，思维的培养更为重要，只有编程思维才真正具有迁移性。

    （三）实现循环——解疑移情

    学生利用Alice平台，将上一环节中拖动的循环思维的伪代码程序模块转换成Java代码，将循环思想与Java中while循环语句相对照，尝试总结出while语句的语法规则，如图3。此环节的代码转换，为学生在循环思维和Java循环语句间搭建桥梁，让学生自主探究有所依据，辅助学生建构新的理论知识;同时布置进阶任务，让学生通过知识的迁移，逐渐掌握循环语法规则;

    （四）应用循环——实践纵情

    教师再给出几个不同情景，学生在三维虚拟平台中搭建虚拟场景，在Java编译环境中编写代码，实现虚拟场景构建与编程的完美融合。在此环节通过动画设计培养学生创造创新能力，又利用所学知识解决不同情景问题，锻炼学生的聚合思维。

    （五）展示评价——评述析情

    最后小组代表展示组内优秀作品，教师依次对作品简单点评。学生登录教学平台展开自主评价，并进行组间投票，选出最佳作品。本环节学生展示作品尽显风采，也将过程性评价和总结性评价贯彻课堂始终。

    五、结束语

    在对象优先教学策略的运用和Alice3的辅助下，学生在课堂上表现出了浓厚的兴趣，学习效率和积极性得到很大的提高，创新能力和自主学习能力也有所体现。课程设计中知识难度循序渐进，符合学生认知规律，降低了学习坡度，使得学生接受起来更加容易。但若想在课程中使用Alice3作为辅助软件，需要提前花一定时间教授学生如何正确的使用。且如何能自然的从Alice过渡到Java内容的讲解也需要教师更巧妙的思考和设计。

    参考文献：

    [1]王秀平.试论计算机科学入门课程中的对象优先教学法[J]现代计算机，2008，（2）：50-51

    [2]陈芸.利用Alice三维虚拟世界进行程序设计入门教学[J]计算机教育，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