Karel在面向对象程序设计课程教学中的应用

总结整理。参与调查问卷的为学习该课程的学生，有效的问卷为58份。其中，63.8%为男性，36.2%为女性；曾经学习过一门编程语言的占67.2%；100%的参与者认为在课程中引入竞赛机制使用Karel比较有意思。问卷调查统计后部分结果如图3所示，其中支持Karel用于教学的支持度（10%～30%、30%-60%、60%-90%、>90%）的比例如图3 （a），支持度在90%以上的占调查人群的65.40%；在教学中引入Karel之后，学生的兴趣显著提高（图3（b）），兴趣大增的占调查人群的52.80%。

另外，我们分析了编程基础与引入Karel后编程兴趣提高之间的关系，以及参与者编程基础对于Karel的支持程度的影响。从图3（c）和3（d）可知，没有编程基础的参与者在引入Karel后编程兴趣明显提高，有编程基础的有5.4%的参与者认为Karel没有提高他们的编程兴趣，其余的人则认为有提高；在对Karel的支持度方面，同样也是没有基础的参与者给予的支持力度比有基础的参与者高。从两个结果可知，Karel对于入门级编程者的作用更大一点。

在引入Karel后，40%的学生对Java的集成开发环境（IDE）工具Eclipse有了更深一步的了解，26.7%的参与者认为自己对Java语言的语法规范有了更深的认识，22.7%的人了解了Java原理。对于面向对象程序设计中的基本概念如类、对象、方法、继承性、多态性等，70.7%的参与者有模糊、基础的认识，20.7%的人则认为非常了解。通过这些数据和分析，我们发现Karel在面向对象程序设计课程中对于提高学生学习兴趣和教学效果有积极的作用。

4 相关讨论

面向对象的基础概念（如对象实例化、方法调用、继承等）在课程中出现的时机往往很难把握。过早地介绍概念，学生没有足够的时间消化，过晚地介绍使得很多其他的概念得不到很好地解释，因此在整个课程教学中，教师往往需要不停地讲解这些概念。学生虽然可能熟知名词，但是不一定能真正理解面向对象的设计理念。

我们在授课过程中发现给编程初学者进行入门介绍非常关键。如果入门介绍过多地关注理论概念，学生的接受程度不是很高；而启发式或案例式的教学方式需要合适的案例供学生进行讨论和分析，为入门级概念选取合适的案例具有一定挑战性。目前，也有用教育编程软件为初学编程者提供入门级介绍。教育编程软件Karel在斯坦福大学计算机一年级课程CSI上的成功应用给了我们启发，我们在面向对象的程序设计课程中引入Java版的Karel。由于用Karel编程降低了编程初学者所面临的复杂细节，提供了对象的设计方法以及可视化的界面，因而可以降低初学者在入门初期的学习难度。在授课过程中，采用竞赛的方式介绍理论知识还比较少见，我们认为竞争意识和游戏会给学生带来激情和创造力，也能吸引学生注意力。通过问卷调查，学生对课程中引入Karel的支持度也得到了证实。在后期的工作中，我们将在课程中完善基于Karel的程序设计实践部分，不止是单纯的迷宫找路线游戏，还会将引入Karel之后的学生成绩进行分析，通过统计分析更确凿地验证课程中引入Karel后的实质作用。

5 结语

在面向对象的程序设计这门课程中，面向对象的基础（如类、对象、继承等）和传统过程式编程基础（如循环、迭代、选择等）给教师和学生都带来了挑战。我们介绍了在课程入门阶段引入教育编程软件Karel，通过问卷调查的方式对其在编程初学者接纳编程语言时的作用进行了统计分析，结果证明Karel给教师和学生都带来了学习编程的快乐，使学生更容易理解编程语言的设计理念，提高了编程初学者对编程的兴趣，取得了一定的教学效果。

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