程序设计智能教学软件PICAI的集成及应用研究

论文摘要

目前许多程序设计教科书和教学软件均不能给出从需求解的问题到可执行程序的设计过程。这给讲授和学习程序设计均带来极大的困难。薛锦云教授率领软件形式化和自动化课题组在国家863,973和国家自然科学基金等近10项国家课题连续资助下,经过长期系统的研究,形成了算法程序设计的PAR方法及其支撑环境[42]。应用PAR方法,可以给出从需求解的问题,到可执行程序的具体设计过程。本文的目的是遵循PAR方法提供的算法程序设计模式将基于JATLITE代理平台的程序设计ICAI实验进行完善和扩充,和已经研制成功的PAR平台进行链接,构成集成化程序设计智能教学软件PICAI,并基于PICAI和现代教育理念实现了程序设计基础的辅助教学。 在系统的研制过程中,本文主要开展了以下工作: 1.研究了系统重构的理论知识,仔细分析了已有PAR平台的结构和功能,并遵循PAR方法提供的算法程序设计模式将基于JATLITE代理平台的程序设计ICAI实验系统进行完善和扩充,并和已经研制成功的PAR平台进行链接,构成集成化程序设计智能教学软件PICAI; 2.对PAR方法进行了研究与总结,用PAR方法推导了多个典型算法程序,总结出其中规律;将适合用PAR方法开发的算法程序进行分类,并运用于本系统; 3.研究了现代教育技术的相关知识,并在现代教育理论的指导下将本系统应用于PAR方法为核心的程序设计基础课程的教学中。 4.深入研究了现代学习理论,运用知识链接的方法将教学过程从传统的逻辑体系中分离出来,使讲授转变为学生发现问题、探究问题的意义建构过程。使学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象成为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。真正的让学习者在学习过程中,产生对学习的兴趣与主动性,满足了其个性化的需求。更能体现出PICAI因材施教的特点。 本研究主要进行了如下创新: 1.首次实现将计算机辅助教学系统和PAR平台集成,使PAR平台应用于程序设计课程的教学,起到了教学代理的作用。 2.尝试将教学内容用知识链接的方式呈现给学习者,而不是以往的“书本搬家”,“黑板搬家”等外部灌输的教授模式,学习者经过自身的发现问题、探究问题,可以变被动为主动,成为真正的知识意义的建构者。 3.运用多媒体、动画等技术设计并实现了人性化界面

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引论
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文的工作和组织
• 第二章 ICAI发展概述
• 2.1 ICAI的发展
• 2.1.1 从CAI到ICAI的发展历史
• 2.1.2 ICAI的理论基础
• 2.1.3 ICAI系统的主要形式
• 2.1.4 ICAI系统特征
• 2.1.5 典型ICAI的系统结构
• 2.2 国内外ICAI研究概况
• 2.2.1 国内外研究工作总结
• 2.2.2 典型ICAI系统介绍
• 2.3 ICAI系统的发展趋势
• 2.4 程序设计ICAI发展现状
• 2.4.1 程序设计ICAI发展现状
• 2.4.2 程序设计ICAI系统介绍
• 第三章 程序设计智能教学软件PICAI基础理论及相关学科知识
• 3.1 程序设计的知识体系
• 3.1.1 程序设计概念
• 3.1.2 算法开发方法简介
• 3.2 基于PAR方法的新型程序设计课程体系
• 3.2.1 一种新的计算机程序设计课程体系
• 3.3 PAR方法和PAR平台
• 3.3.1 PAR方法综述
• 3.3.2 算法设计语言Radl
• 3.3.3 抽象程序设计语言Apla
• 3.3.4 用PAR方法开发实例
• 3.3.5 PAR平台
• 3.3.6 本节小结
• 3.4 运用现代教育技术构建新型教学模式
• 3.4.1 新型教学模式
• 3.4.2 现代教育技术在形成和发展过程中应用的理论基础
• 3.4.3 现代教育技术发展动态及趋势
• 3.4.4 实现智能教学软件的新技术
• 第四章 程序设计智能教学软件PICAI的集成
• 4.1 系统集成的思想
• 4.1.1 对集成的概述
• 4.1.2 设计思想
• 4.2 系统集成的目标
• 4.3 基于JATLITE代理平台ICAI环境的重构及扩充
• 4.3.1 原教学环境已有功能
• 4.3.2 原教学平台的运行和使用
• 4.3.3 原教学平台有待完善之处
• 4.3.4 对原有系统的重构及扩充
• 4.4 与PAR平台的链接
• 第五章 程序设计智能教学软件PICAI的应用
• 5.1 现代教育理论的指导下的系统应用
• 5.2 系统功能介绍
• 第六章 系统运行效果
• 6.1 注册界面
• 6.2 登陆界面
• 6.3 基础知识教学环境
• 6.4 简单程序设计教学环境
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 独创性声明
• 论文使用授权说明