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信息技术的发展和普及,使越来越多的儿童有机会使用计算机,计算机的恰当使用能够指导和帮助儿童提高其认知及创造能力。编程过程可以有效地提高儿童的逻辑思维能力、想象力和创造力。现有的面向儿童的编程工具,有的基于文本和符号的编程语言,儿童理解和使用起来很不方便。有的采用图形化形式,但是没有做到完全的图形化,或者图形化表示不够清晰直观,给儿童带来很大的认知负担。
本文将针对儿童编程软件存在的问题,研究适于儿童的图形化编程语言,深入研究图形化编程的实现方法,设计开发图形化编程原型系统,将面向对象编程和函数思想融入到软件设计中。本文力图为具有一定汉语知识的儿童(8~14岁)提供一种易学易用的图形化编程系统,使儿童在娱乐的同时提高分析和解决问题的能力。
本文的主要工作如下:
1.面向儿童的图形化编程研究现状分析
针对近年来国内外面向儿童的图形化编程领域研究做了追踪调查,对比分析了用于实现图形化编程系统的几种方案,分析了面向对象编程思想学习软件的研究现状,为图形化编程系统的设计和开发提供借鉴。
2.面向儿童的图形化编程语言的设计
分析了儿童编程的需求,设计出动作类、外形类、声音类、分支结构类、逻辑类、条件类以及变量类等编程语言,基本涵盖了儿童常用的操作块。代码的图形化设计采用儿童熟悉的管道拼图方式,儿童在进行管道拼图的同时完成编程活动。同时将函数和面向对象编程思想通过图形化形式展示出来。
3.基于事件驱动的图形化动态解释技术
分析了用于实现图形化编程的方案,提出了面向儿童编程的基于事件驱动的图形化动态解释技术。阐述了编程语言的形式化表示和总体框架,重点介绍了基于树深度优先遍历的解释运行机制和面向对象编程及函数的实现。
4.原型系统的设计实现与可用性评估
在前面工作的基础上,采用适合儿童的用户界面与笔式交互方式,设计开发了图形化编程环境。充分借鉴MVC框架、分层架构方式来提高系统的可维护性和可扩展性。最后给出使用实例与可用件评估来验证系统的可用性。