情境式编程教学方法与流程

本发明涉及一种编程教学方法，特别是一种通过与使用者互动的情境式编程教学方法。

背景技术：

时至今日，使用程序语言开发或修改应用软件是许多行业的基本工作。尤其面对即将进入的”机器人制造”时代，编程不再是大学生才需面临的课题，向下(小学)扎根学习编程已经是许多先进国家教育政策的共识。然而，对于幼小学童或初学者来说，编程学习有很大的阻碍。首先，一般程序语言都会以英文单字或特定字符串作为指令或变量来架构程序，对于母语不是英文的学生来说，同时学习编程及英文单字，甚至没有对照字义的字符串，挫折感高但接受度低。其次，编程注重逻辑性，而这逻辑性要架构在对应用场景的确切理解上，这对幼小学童又是一道高门坎。此外，许多面向对象的程序语言，编程过程中要考虑到许多的接口，甚至是与串连的硬件互动。这种抽象到实体的应用，即便在多次的实作中，也难很快领悟个中诀窍。因此，幼小学童或初学者的编程教学在运作上，一直存在成效不佳的困扰。

除了传统藉由教科书或上课学习编程外，近来学习的方式变得更加多元。学生可以上网，观看老师事先预录的视频，该视频中也会加入计算机屏幕的截图，让学生同步了解程序代码及执行结果。如此一来，学习时间可以压缩，并针对不了解的地方反复观看学习。更进步的学习方式，是可以随时随地学习；也就是藉由下载编程学习app，在平板计算机或手机上学习。这种方式不同于观看视频，由于平板计算机或手机的屏幕不大，学习的内容要分成许多细项，在不同的窗口及课程中操作，慢慢累积学习成果。这些编程学习app一般还是针对各种语法及指令应用来分章节，其中也有提供整合型的案例参考。这对有心学 习编程的人来说非常方便，但没办法解决以上的三个问题，对幼小学童及初学者的学习并没有帮助。

情境式学习，顾名思义就是在场域中直接观察并且在交流及互动中来学习各种实际的操作。在许多的教学领域中，情境式学习的效果非常好。可惜的是，在编程教学这方面并没有相关的应用及发明成果。本发明即是引入情境式学习于编程教学的具体研发成果。

技术实现要素：

本段文字提取和编译本发明的某些特点。其它特点将在后续段落中被揭露。其目的在于在不脱离本发明构思的前提下，各种的修改及类似的排列均在本发明的保护范围内。

为了解决上述的问题，本发明提供一种情境式编程教学方法，该方法包含步骤：

a、在电子设备的屏幕上提供交互消息框与虚拟对象，其中所述虚拟对象具有可修改的虚拟对象特征；

b、在所述交互消息框中显示将要进行编程教学的虚拟对象特征的修改说明；

c、在所述交互消息框显示所述虚拟对象特征的修改程序代码；

d、由所述虚拟对象显示所述虚拟对象特征的修改；及

e、在所述交互消息框显示所述虚拟对象特征的全部或部分的修改程序代码供学习者进行进一步修改。

在其中一个实施例中，进一步包含一步骤f：

f、由所述虚拟对象显示所述虚拟对象特征的进一步修改。

在其中一个实施例中，在步骤a之后包含步骤a1，及在步骤e之后包含步骤f1：

a1、提供实体对象，所述实体对象独立于所述电子设备之外、与所述电子设备无线连接、由所述电子设备控制，并具有与所述虚拟对象特征对应的实体 对象特征；及

f1、由所述实体对象展示对应所述虚拟对象特征的进一步修改的实体对象特征变动。

在其中一个实施例中，所述电子设备包括笔记本电脑、平板计算机或智能型手机。

在其中一个实施例中，所述虚拟对象包括所述实体对象的单一影像、所述实体对象的连续影像、单一示意图像，或连续示意图像。

在其中一个实施例中，所述修改说明为所有对应虚拟对象特征的修改程序代码的文字说明。

在其中一个实施例中，步骤a进一步提供情境导引对象。

在其中一个实施例中，所述情境导引对象随交互消息框中显示的信息而有不同的显示态样。

在其中一个实施例中，所述显示态样可为单一示意图像，或连续示意图像。

本发明的有益效果至少包括：

上述通过情境导引对象与交互消息框的文字变化，让学习者可以很快理解应用场景，了解编程的逻辑性。交互消息框内还可以让学习者反复熟悉特定的语法、字码或参数，让母语不是英文的学习者可以逐渐熟悉编程所使用的特定英文单字或字符串。最后，程序代码执行的接口被简化，让学习者不再害怕由抽象到实体的接口应用。

附图说明

图1为一个实施例中的情境式编码教学方法的流程示意图；

图2为第一实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图3为第二实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图4为第三实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示 意图；

图5为第四实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图6为第五实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图7为第六实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图8为第七实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图9为第八实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图10为第九实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图11为第十实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图12为第十一实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图13为第十二实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图；

图14为第十三实施例中使用情境式编码教学方法的行动应用软件接口操作示意图。

具体实施方式

本发明将参照下述的实施方式而更具体地描述。

请参阅图1，该图为一个实施例中的情境式编程教学方法的流程图。在对该情境式编程教学方法进行进一步的说明前，要说明的是本发明并无限制应用的程序语言。然而对于效用来说，面向对象程序语言是的较佳的程序语言。目前 有许多已开发并广为世人接受的面向对象程序语言，比如java、objectivec、c#、livecode…等，都是本发明可以应用的程序语言。因为本发明的重点之一在于提供”情境式编程教学”，这样可以使幼小学童或初学者更快接受编程课程内容，并乐于学习。因此，具有自然语法(即程序代码近于一般文字与口语对话表达，便于人们直觉地理解程序代码内容)的第四代程序语言，比如livecode，是最好的程序语言。在以下实施例中，所有的教学内容皆以livecode语法为例进行说明。

首先，在一个实施例中，s01，情境式编程教学方法在电子设备的屏幕上提供交互消息框与虚拟对象，而前述的虚拟对象具有可修改的虚拟对象特征。为了协助说明，请见图2。本发明可通过在电子设备上安装上述情境式编码教学方法的程序实现。这里所谓的电子设备可以是笔记本电脑、智能型手机，或是如图2所示的平板计算机100。当然，电子设备也可以是一台专门为编程教育而设计，具有交互式屏幕的自定义硬件。由于是在平板计算机100上运作，前述的情境式编码教学方法相当于行动应用程序(app)。该行动应用程序执行后，在触控屏幕110上显示交互消息框111与虚拟对象112。交互消息框111内可以显示配合教学情境的对话，以及编程教学内容，比如程序代码。学习者也可以透过触控屏幕110修改某些被容许修改的程序代码内容，进行互动学习。

在一个实施例中，虚拟对象112是一个会发各种颜色光的小球，用来显示教学程序代码或者学习者修改后的程序代码的功用(发出特定颜色的光)。当然，虚拟对象112不限定只能是发光小球，在其它的实施例中，虚拟对象112可以是一台音响，接受不同的程序代码而拨放不同的歌曲；它也可是一个玩具机器人，接受不同的程序代码而有不同的动作。应用在不同的课程中，虚拟对象112有不同的形态，本发明并不限定。然而，虚拟对象112一定要具有可修改的虚拟对象特征，这些虚拟对象特征可以依照不同的程序代码而变化。比如前述的各种光线、不同的歌曲以及玩具机器人的动作，都是虚拟对象特征。

在图2中，行动应用程序执行后还会在触控屏幕110上显示其它的对象，诸如”重新开始”按键、”discovery”按键、情境导引对象113，及情境导引对象 说明框(图中为显示情境导引对象113名字”jack”的名字框)。在本实施例中，这些对象中较为重要的是情境导引对象113，情境导引对象113可以随交互消息框111中显示的信息而有不同的显示态样。在本实施例中，情境导引对象113是一个兔子图像，随着不同的显示信息而有不同的动作或表情(显示态样)，可以引导学习者融入学习课程的情境中。情境导引对象113也可以是不变的背景(显示态样为单一示意图像)，但这样的学习效果会差一点。当然，显示态样也可以是连续示意图像，或者是具有变化背景音乐的连续示意图像，这样的学习效果最好。

在图2的交互消息框111中显示”请点击开始对话”，引导学习者开始学习编程。在学习者点击交互消息框111后，画面转换成图3所示。从图3可以发现，触控屏幕110上显示的画面主要有两个变化：情境导引对象113的形状变化以及交互消息框111中显示文字变为”小朋友，你会变rainbow的颜色吗？”。前者的变化规则已在前文说明，此处不再赘述。因为交互消息框111的更新文字，学习者渐渐融入教学情境中。通过对任务的认知，学习者会对接着要学习的编程内容有更进一步的理解。

由此开始，启动第二个步骤：s02，在交互消息框111中显示将要进行编程教学的虚拟对象特征的修改说明。此处是提供学习者发光小球(虚拟对象112)的发光方式。如此，触控屏幕110上显示的画面进一步变成图4：交互消息框111中的文字则显示为“请仔细看我对rainbow说了什么？”。

接着，s03，在交互消息框111显示该虚拟对象特征的修改程序代码。请见图5。交互消息框111显示了让发光小球(虚拟对象112)发红光的程序代码”setthecolorofcontrol“rainbow”tored”。(rainbow发光小球的对象名称)同时或稍后，在触控屏幕110上发光小球(虚拟对象112)由不发光转为发红光，也就是，s04通过虚拟对象显示虚拟对象特征的修改。值得说明的是：第一，因为是用于情境教学，程序代码本身越简短越好，以凸显程序代码中的主要指令或变量的应用。然而，熟悉编程的技术人员都知道，仅凭单一行程序代码来控制对象的变化是不可能的。光是触控屏幕110的画面本身就需要一组以上的接口 及控制逻辑，何况是接口中组件的控制。因此，本发明是视一组完整程序代码为输入，在触控屏幕110上显示对应的动作。换句话说，为了将该行程序代码转换为实际的虚拟对象112的操作，在行动应用程序背景中需要许多其它程序代码运作来处理，这是学习者看不到的。然而这些对应的技巧，即一段输入文字改变接口中的图像，属于常规技术手段，不属于本发明的范畴。第二，前述程序代码的内容读起来近似口语用法，这也是本发明利用自然语法的优点。当理解应用场景后，记忆相对的程序代码，能加速幼小学习者或初学者编程学习。

在完成一段程序代码的学习后，也要让学习者动手学习。画面会通过图6与图7的交互消息框111文字导引，进入下一阶段。s05，在交互消息框111显示该虚拟对象特征的全部或部分的修改程序代码，供学习者进行进一步修改()。请见图8，行动应用程序会将原程序代码的部分语法、字码或参数隐藏，让学习者输入正确的语法、字码或参数来执行。学习者可以依照前面教学的方式，将red填入底线位置，也可以自行试试其它的参数，比如blue，看看有没有不同的变化。须强调的是，隐藏的部分语法、字码及参数是教学的重点，要学习者记忆或应用的部分，必须配合虚拟对象112的虚拟对象特征。如果将与颜色变化无关的语法隐藏，即便学习者输入正确，最后得到的结果与情境无关，就不符本实施例的宗旨了。

最后，s06，由虚拟对象112显示该虚拟对象特征的进一步修改。执行时可以点击新出现的执行框(内有do文字者)。若如同图9般输入red，发光小球(虚拟对象112)就会发红光；若输入blue，发光小球也会发蓝光(事先定义)。但如果输入的参数没有定义，比如输入fly，交互消息框111的文字可以显示诸如”您输入错误参数，请再输入一次”；交互消息框111也可不做任何反应，直到正确的参数输入后，才以对应的虚拟对象特征的修改做结束。其做法可以依照不同的设计有不同的变化。在结束一段学习后，交互消息框111的文字可以如同图11，显示”小朋友，有没有把setthecolorofcontrol“rainbow”tored背起来？”等文字，用以激励幼小学习者与初学者的学习心态。

在另一实施例中，上述应用可以延伸到实体对象，也就是通过程序代码控 制实体对象的变化。这样的作法，会引发学习者更多的学习兴趣。具体的作法，是在前述步骤s01与步骤s02间加入新的步骤：提供实体对象200，该实体对象200独立于平板计算机111(电子设备)之外、与平板计算机111(电子设备)无线连接、由平板计算机111(电子设备)控制，并具有与虚拟对象特征对应的实体对象特征。这里的实体对象200，配合发光小球(虚拟对象112)，是一个实体发光球。实体发光球可以视为一个iot(internetofthings)应用，通过与平板计算机111无线设定，比如bluetooth或wi-fi，与透过特定程序代码而受其控制。此处，实体对象特征指的是实体对象200可以改变的颜色，而虚拟对象特征指的是虚拟对象112可以改变的颜色。如前所述，要是仅用触控屏幕110上单一行的程序代码，是无法对实体发光球进行发光控制的，必须要有很多其它硬件的控制程序配合行动应用程序的背景运作逻辑，才能完成这个工作。这种控制硬件的技巧并非特殊技术，一般熟悉硬件控制的技术人员都能针对特殊硬件架构而设计，此处不再赘述。

当如同前一实施例所描述，完成步骤s02到步骤s05后，学习者就可以先在平板计算机111的触控屏幕110上完成程序代码学习及模拟操作。依照本发明的精神，此时要在实体对象上进行程序代码的实际应用成果展现。因此，原本的步骤s06要修改为：由实体对象200(实体发光球)展示对应该虚拟对象特征的进一步修改(发光小球发光)的实体对象特征变动(实体发光球发光)。如图12所示，当学习者输入正确的参数并点击执行框，发光小球并不会变化，新的变化是实体发光球发出红光。

需要说明的是，首先，虚拟对象112可以是实体对象200的单一影像，也可以是该实体对象200的连续影像(或一段影片)。不强调对应外观，虚拟对象112可以是单一示意图像或是连续的示意图像。其次，步骤s02中的修改说明为所有对应虚拟对象特征的修改程序代码的文字说明。关于这一点，可以图13与图14来说明。图13对应图3，其修改说明就是将所有可以变化的颜色，通通列举出来，图14就是相对应的程序代码。当然，修改说明不限于单一项目或所有项目，任意列举开发者想要学习者学习的项目，也在本发明的应用之列。最后，交互消 息框111可以让学习者反复熟悉特定的语法、字码及参数，让母语不是英文的学习者可以渐次熟悉编程所使用的特定英文单字或字符串，这是学习编程之外的另一个收获。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

符号说明：

100平板计算机；110触控屏幕；111交互消息框；112虚拟对象；113情境导引物件；200实体对象。