Alice – среда визуального программирования

Alice – среда визуального программирования
Лилеков Владислав Андреевич
г. Новокуйбышевск, Самарская область
ГБОУ гимназия № 1
Ученик 9 класса,
эл.почта: [email protected]
Научный руководитель – Красакова О.Н.,
учитель информатики ГБОУ гимназии № 1
г. Новокуйбышевска
Информационные технологии в настоящее время развиваются очень быстро.
Уровень их развития определяет темпы научно-технического прогресса, а знания
специалистов в области информационных технологий оцениваются как
интеллектуальный ресурс развития общества.
В связи со значительным распространением в современном мире
вычислительной техники потребность в профессиональных программистах очень
высока. Профессия эта является престижной и востребованной на рынке труда.
В своей работе я хочу предложить инновационную среду разработки
трёхмерной мультипликации Alice с использованием объектно-ориентированного
синтаксиса. Процесс программирования происходит в увлекательной форме
творческого процесса. Мы можем помещать объекты из галереи в окно
трёхмерного мира и экспериментировать с ними.
В начале 1990-х годов профессор информатики Рэнди Пауш, доктор
философии по вычислительной технике в университете Карнеги-Меллон (США),
организовал работу над программным проектом Alice, который первоначально
являлся инструментом быстрого создания анимации в виртуальной реальности. Он
так характеризовал свою деятельность по работе над проектом: «…если у вас
большие амбиции и масштабы, то можно попытаться реализовать мечты
миллионов людей. Мне бы хотелось думать, что «Алиса», обучающая программа
университета «Карнеги-Меллон», над которой мне посчастливилось работать,
сможет это сделать. «Алиса» помогает студентам — и обычным людям, причем
любого возраста — с легкостью создавать анимацию любого сюжета, играть в
интерактивные игры или делать видеопрограммы. В ней используется трехмерная
графика и приемы перетаскивания, благодаря чему ею могут пользоваться и самые
неподготовленные люди. «Алиса» распространяется бесплатно. Это общественный
проект «Карнеги-Меллон»1.
Благодаря своему другу Стиву Сиболте из Electronic Arts профессор получил
разрешение использовать персонажи из популярнейшей видеоигры «The Sims».
Вместе с Доном Маринелли Рэнди Пауш являлся также основателем Центра
развлекательных технологий в университете Карнеги-Меллон и здесь же начал
читать курс «Построение виртуальных миров».
В конце 1990-х и начале 2000-х доктор компьютерных наук Ванда Данн и
доктор Стив Купер предложили профессору Рэнди Паушу сотрудничество для
разработки новой версии программной среды Alice и использования ее в качестве
инструмента обучения и преподавания вводных курсов программирования.
Результатом этого сотрудничества стала версия Alice 2. Учебники и учебные
материалы новой версии были первоначально созданы для профессоров
колледжей, но вскоре учебные материалы стали адаптироваться и
распространяться в средних школах США.
Кэйтлин Келлехер, бывшая студентка Рэнди Пауша, с самого начала работала
над проектом и задумалась, как сделать «Алису» интересной для девочек. Кэйтлин
поняла, что девочек легче всего заинтересовать увлекательными историями. Свою
докторскую диссертацию она написала на тему «Алиса» и интересные истории».
Дети строят свой виртуальный мир, рассказывают истории трехмерных моделей.
Alice 3 первоначально должна была заменить Alice 2. Но в настоящее время
полноценно существуют обе версии Alice 2 и Alice 3.
Последняя версия Alice 3.1 используются в школах США в качестве
начального обучения объектно-ориентированным языкам программирования и
постепенного перехода к языкам такого уровня, как Java, С++.
В своей книге «Последняя лекция» Ренди Пауш писал: «Для меня Alice — это
чрезвычайно масштабный проект. Я вполне могу представить себе десятки
миллионов детей, которые пользуются ею, воплощая с её помощью свои мечты».
К сожалению, в 2008 году после неизлечимой болезни не стало Рэнди Пауша,
но его мечты продолжают воплощаться благодаря его преданной команде.
Инновационная 3D-среда программирования
Alice - это объектноориентированный язык программирования с интегрированной средой разработки
(IDE). Данный продукт принадлежит корпорации Oracle и реализован на языке
программирования Java. Установка Alice использует JDK Java (Java SE
Development Kit).
1
Р.Пауш, Д.Заслоу. «Последняя лекция» - Москва: Эксмо, 2009 г
2
В объектно-ориентированном программировании базовыми единицами
программ и данных являются объекты.
Объект - это самостоятельный фрагмент кода, которая четко проявляет свое
поведение.
Объект состоит из следующих трех частей:
- имя объекта;
- состояние (переменные состояния);
- методы (операции).
Объекты с одинаковыми свойствами, то есть с одинаковыми наборами
переменных состояния и методов, образуют класс.
Каждый класс задается своим описанием на языке ООП, которое включает
информацию, необходимую для создания объектов данного класса и для их
существования (это информация о переменных состояния и операциях объекта).
Все языки ООП основаны на трех основополагающих концепциях,
называемых инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием.
1) Полиморфизм - означает присваивание действию одного имени или
обозначения, которое совместно используется объектами различных типов, при
этом каждый объект реализует действие способом, соответствующим его типу.
2) Наследование – это процесс, посредством которого, один объект может
приобретать свойства другого. Точнее, объект может наследовать свойства другого
объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него.
3) Инкапсуляция - это механизм, который объединяет данные и методы,
манипулирующие этими данными, и защищает и то и другое от внешнего
вмешательства или неправильного использования. Когда методы и данные
объединяются таким способом, создается объект.
Java (Java Runtime Environment) - язык программирования и вычислительная
платформа, разработанная в 1995 году компанией Sun Microsystems.
Это
исполнительная среда, на которой основываются многие современные программы
(в том числе утилиты, игры и бизнес-приложения).
Многие из сегодняшних видео игры, фильмы и смартфон-приложений
создаются с помощью языка программирования Java. От портативных
компьютеров до центров обработки данных, игровых приставок до научных
суперкомпьютеров, Сотовые телефоны в Интернет Java используется везде!
Alice распространяется бесплатно, что делает ее доступной обычному
школьнику. Преимуществом является также кроссплатформенность, т.к. работает
в различных операционным системах: Windows, Linux и Mac OSX
Рассмотрим основные возможности среды программирования Alice.
Для создания трехмерной компьютерной анимации используется технология
Drag-and-drop, то есть интерфейс Alice позволяет создавать программы путем
перетаскивания графических блоков-команд, что предупреждает появление
ошибок в синтаксисе, которые неизбежны для начинающих.
3
Виртуальный мир Alice содержит множество трехмерных объектов (людей,
животных и транспортных средств), которыми можно управлять путем создания
программ. Кроме того объекты для среды можно самостоятельно моделировать в
программах Blander и 3D Studio Max, а так же скачать на сайте http://alice.org/.
Изучение фундаментальных основ программирования идет более наглядно и
доступно. Учащиеся сразу же могут увидеть результаты выполнения команд в виде
анимированного объекта. Это позволяет им легко понять взаимосвязь между
программированием и поведением объектов виртуальной среды.
Возможность познавать азы алгоритмизации (структуры, действия) без
особых требований к математическим знаниям. В программе предусмотрены
возможности создания программ по линейным, разветвляющимся, циклическим
алгоритмам, а также использование вспомогательных алгоритмов.
Изучив возможности среды программирования Alice, я могу сделать вывод,
что она наиболее подходит в качестве первоначального знакомства с объектноориентированным программированием.
В процессе изучения среды Alice выявлены следующие ее преимущества:
 наглядность;
 простота интерфейса;
 независимость от платформы;
 полное
соответствие
канонам
объектно-ориентированного
программирования;
 Java-подобный синтаксис;
 распространяется бесплатно.
К, сожалению, в России «Алиса» не так популярна, как в Америке, поэтому
подготовленные во время работы материалы и выполненные проекты могут быть
полезны учащимся и учителям для кружков и факультативов, для уроков
информатики при изучении темы «Алгоритмизация и программирования», а также
для самостоятельного изучения трехмерной среды программирования Alice.
Литература
1. http://www.alice.org/ - сайт среды Alice.
2. Материалы Международной научно-практической конференции «Инфо-Стратегия 2014:
Общество.
Государство.
Образование».
Тезисы
выступления
по теме «Методическое сопровождение обучения школьников основам объектноориентированного программирования с использованием среды Alice». Козлочков С.А.,
Шацких К.О. (адрес ресурса http://www.infostrategy.ru/conf2014/tezis/4_kozlochkov.pdf).
3. Р.Пауш, Д.Заслоу. «Последняя лекция» - Москва: Эксмо, 2009 г.
4