Ο αντικειμενοστραφής προγραμματισμός μέσω του προγραμματιστικού περιβάλλοντος "Alice" και ανάπτυξη διδακτικού υλικού

Abstract

Η εργασία αυτή αποτελεί μια προσπάθεια για την ανάπτυξη εκπαιδευτικού υλικού για την κατανόηση βασικών εννοιών του αντικειμενοστραφή προγραμματισμού μέσω του προγραμματιστικού περιβάλλοντος 'Alice". Ο στόχος της πτυχιακής εργασίας ήταν η δημιουργία και η παρουσίαση μιας σειράς σεναρίων για την κατανόηση των θεμελιωδών εννοιών και βασικών δομών του αντικειμενοστραφή προγραμματισμού, χρησιμοποιώντας ως βασικό εργαλείο το Alice (πχ σενάριο που μέσα από τις κινήσεις των ηρώων γίνεται η κατανόηση της έννοιας το υπολυμορφισμού). Το Αlice είναι ένα προγραμματιστικό περιβάλλον σχεδιασμένο για να αποτελέσει την πρώτη επαφή ενός εκπαιδευόμενου με τον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό . Το Αlice στοχεύει, μέσα από την εύχρηστη διεπαφή και τα ελκυστικά τρισδιάστατα γραφικά του, να προσελκύσει το ενδιαφέρον των μαθητών για τον προγραμματισμό. Το πρόγραμμα 'Alice" έχει δημιουργηθεί από μια ομάδα ερευνητών του πανεπιστήμιου Carnegie Mellon το 1999 μεταξύ των οποίων είναι και οι Wanda Dann, Stephen Cooper, Randy Pausch. Πιο συγκεκριμένα στο πρώτο μέρος παρουσιάζεται η διδασκαλία του προγραμματισμού και τι μπορεί να προσκομίσει κάποιος που θα ασχοληθεί, καθώς και εκπαιδευτικά εργαλεία και προγραμματιστικά περιβάλλοντα για τη διδακτική του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται ο αντικειμενοστραφής προγραμματισμός και το προγραμματιστικό περιβάλλον Alice . Αναφέρεται ποίες από τις θεμελιώδεις έννοιες του αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού μπορούν να διδαχτούν με το Alice . Επίσης περιλαμβάνει έναν οδηγό χρήσης (tutorial) για το Alice, με οδηγίες εγκατάστασης του λογισμικού, βοήθεια σε περιπτώσεις προβλημάτων και τη διαδικασία δημιουργίας μιας ολοκληρωμένης εφαρμογής. Σε αυτή τη διαδικασία ο χρήστης ακολουθεί μια σειρά βημάτων και δημιουργεί μια ολοκληρωμένη εφαρμογή χρησιμοποιώντας τις βασικότερες δομές που υποστηρίζει το περιβάλλον του Alice. Στο τρίτο μέρος παρουσιάζεται η ανάπτυξη εκπαιδευτικών σεναρίων που είναι σχεδιασμένα για τη διδασκαλία και την εκμάθηση βασικών αρχών του προγραμματισμού, που περιλαμβάνοντα ι στο Αlice. Πιο συγκεκριμένα τα μαθήματα είναι for, if, polymorphism, priνate- public, and creating classes/inheritance. Οι προγραμματιστικές έννοιες διδάσκονται μέσα από τη διαδικασία δημιουργίας ενός "κόσμου " (εφαρμογή). Με την χρήση της ιστορίας η Αλίκη στη χώρα των θαυμάτων και την μεταφορά της στο δικό μας Alice in JAVALAND γίνεται η προσπάθεια για την κατανόηση βασικών εννοιών και αρχών προγραμματισμού. Μέσα από περιπέτειες μαθαίνει τη σημασία σημαντικών εννοιών του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού. Το σχέδιο μαθήματος παραθέτει τους εκπαιδευτικούς στόχους που επιδιώκονται να επιτευχθούν κατά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας και καθοδηγεί τον καθηγητή. Τα παραδείγματα είναι από απλές κινήσεις χαρακτήρων σ' ένα κόσμο όπου ο κάθε χαρακτήρας αλληλοεπιδρά με τον χρήστη. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα με το πάτημα ενός κουμπιού , με την εισαγωγή χαρακτήρων ή με το κλικ του ποντικιού να προκαλέσει την κίνηση ενός χαρακτήρα ή ενός αντικειμένου. Στο τέταρτο μέρος γίνεται μια σύνοψη της παρούσας διπλωματικής εργασίας και παρατίθενται ορισμένα συμπεράσματα που προέκυψαν από την μελέτη του προγραμματιστικού εκπαιδευτικού υλικού Αlice. Τέλος επιδιώκεται με τα μαθήματα οι μαθητές να μάθουν να δημιουργούν μεθόδους και συναρτήσεις, να χρησιμοποιούν λίστες και πίνακες, να κατανοούν τη Boolean λογική, να κάνουν σωστή χρήση των τοπικών και καθολικών μεταβλητών και να μάθουν τις δομές επιλογής και επανάληψης . Επίσης είναι πολύ βασικό ότι μαθαίνουν να προγραμματίζουν με αντικείμενα και διδάσκονται τις έννοιες των κλάσεων και της κληρονομικότητας που αποτελούν βασικές έννοιες του αντικειμενοστραφή προγραμματισμού .