Учебные среды программирования: Alice, Etoys, Scratch

УЧЕБНЫЕ СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ: ALICE, ETOYS, SCRATCH

Alice

Alice занимает промежуточное положение между конструктором и языком программирования для создания 3D игр.

Alice представляет собой среду, в которой можно манипулировать 3D-объектами (двигать, вращать, менять цвет и т. д.) и создавать программы, генерирующие анимацию в виртуальных мирах.

В среде Alice используется собственный встроенный язык программирования, приближенный к синтаксису языков современных объектно-ориентированных языков программирования таких, как Java, C++ или Visual Basic.

Основные возможности среды программирования Alice. 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 Blender и 3D Studio Max, а также скачать на сайте.

Интерфейс. Рабочая область разбита на несколько окон: в одном в реальном времени отображается виртуальный мир, в другом – присутствует дерево объектов, и для каждого из них предоставляется набор доступных свойств.

Процесс написания игры напоминает игру «Пазлы», когда необходимо состыковать между собой программные элементы, из которых собирается вся программа.

В Alice объекты разделены на классы, их можно выбрать и добавить по нажатию на кнопку Setup Scene.

Для построения программы нужно перетаскивать в окружение программные элементы, такие как условные операторы (do in order, do together, if), циклы (count, while), а также примитивные методы и пользовательские методы.

Блоки, имеющиеся в распоряжении пользователя, для реализации алгоритмических структур показаны на рисунке.

Примитивные методы являются частью каждого объекта Alice и обеспечивают простое поведение объектов, например: перемещение, поворот, вращение.

В программу можно подключать различные мультимедийные элементы, содержащие видео, графику и звук (*.mov, *.gif, *.jpg, *.bmp, *.png, *.tif, *.mp3, *.wav). Также допустим импорт готовых моделей из других программ, в том числе из графической программы «3DS.MAX», при этом сохраняя доступ к отдельным частям модели.

Виртуальный мир Alice имеет три измерения пространства (и времени), и каждый объект имеет свойства: цвет, размер, позиция, направление, в которой объект стоит и т.д. В Alice есть также камера, которая позволяет увидеть виртуальный мир на экране компьютера в разных положениях.

Реализация линейного алгоритма с помощью метода Do in order.

Пример 1. Создание объекта «Заяц», который прыгает на 1 метр вверх, поворачивается и идет на 2 метра вперед.

Алгоритм выполнения.

Метод Do in order позволяет выполнять действия друг за другом.

Шаг 1. Выбор фона.

Выбрать фон для анимации (есть 12 вариантов) (рис. 7).

Шаг 2. Добавление объектов.

Добавить объект (object) к миру. В Alice много различных видов объектов, которые можно добавить в мир.

В папке biped classes выбрать Зайца (Bunny), нажать на него или перенести объект в мир методом drag-n-drop. Заяц появится в мире (рис. 8).

Начальное положение Зайца добавить c помощью команды One Shots (рис)

Шаг 3. Поиск методов. Добавление методов.

На экране Alice – редактор методов (method editor) (рис. 10).

Метод (method) является командой, которую можно сообщить своему выбранному объекту. Объект уже знает определенные команды.

Перетащить метод Do in order в нижней части редактора метода в редактор кода. Теперь перенесенные методы внутрь Do in order будут выполняться один за другим, в том порядке, в котором перечислены.

Шаг 4. Добавление команд.

Поместить внутрь метода команду move. Она предлагает несколько вариантов для метода, в каком направлении (direction) двигалась панда и на какое расстояние передвинулась. Move up (движение вверх) – 1 meter. (рис)

Таким же способом поместить команду move down (движение вниз) – 1 meter под предыдущей командой.

Команда turn left – 0,5 (повернуть влево на пол поворота).

Команда move forward – 2 meter (движение вперед на 2 метра).

Запустить мир. Посмотреть, как работает программа.

Пример 2. Созданный объект «Белка» одновременно вырастает в размерах в 2 раза и выполняет 2 поворота вокруг себя.

Реализация линейного алгоритма с помощью метода Do Together.

Алгоритм выполнения.

Шаг 1. Выбор фона.

Шаг 2. Добавление объектов.

Кнопка Setup Scene.

В папке all classes выбрать Белку (Squirrel), нажать на нее или перенести объект в мир методом drag-n-drop. Белка появится в мире.

Начальное положение Белки.

Кнопка Edit Code, чтобы начать работу с объектом Заяц.

Шаг 3. Добавление методов

Перетащить метод Do Together в нижней части редактора метода в редактор кода. Теперь перенесенные методы и команды внутрь Do Together будут выполняться одновременно.

Шаг 4. Добавление команд.

Поместить внутрь метода команду resize – 2 (объект вырастает в размерах в 2 раза).

Таким же способом поместить команду turn left – 2 (2 поворота объекта вокруг себя).

Шаг 5.

Запустить мир. Посмотреть, как работает программа.

Etoys

Среда программирования Etoys позволяет разработчикам реализовать простые, и одновременно мощные, сценарии для многих видов объектов, созданных пользователями. Это включает 2D и 3D графику, изображения, текст, частицы, презентаций, веб-страницы, видео, звука, возможность совместного использования Рабочего стола с другими пользователями Etoys в режиме реального времени (в том числе по Интернет).

Самым главным управляющим проекта является панель навигации, которая содержит следующее: помощь, имя проекта, создание нового проекта, возврат к предыдущему проекту, рисование объекта, дополнения, смена языка, масштабирование экрана, открытие/закрытие проекта, сохранение, закрытие программы, спрятать/показать панель навигации.

Проекты могут содержать вставленные рисунки, видео и фотографии (bmp или jpg). При создании рисунка с помощью встроенных средств Etoys используются инструменты рисования Etoys. Эти инструменты выводятся, если щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке панели навигации Make a painting.

После сохранения рисунка он превращается в объект. Эти объекты можно запрограммировать так, чтобы они вели себя так, как вы хотите. Для сохранения рисунка достаточно щелкнуть на кнопке Keep(Запись) в панели рисования. При этом режим рисования завершится.

Проект может содержать несколько объектов. Каждый объект создается после сохранения (записи) его рисунка.

Пример. Создать проект, в котором герой мультфильма «Винни Пух» отпускает в голубой шарик в небо. При этом, улетая, шарик уменьшается в размерах.

Рабочий стол программы Etoys так и называется World (Мир).

Для создания нового проекта надо щелкнуть на облаке Make a project (Создай проект). На экране появится поле с названием проекта, данным по умолчанию.

Шаг 1. Необходимо добавить на поле Винни Пуха.

Вставка рисунка, созданного в другом графическом редакторе, выполняется в Etoys очень просто. Для этого необходимо перейти в режим рисования объекта (кнопка в панели навигации). Затем открыть документ, в котором изображен рисунок, либо открыть папку, в которой находится файл с рисунком. Методом перетаскивания добавляем рисунок с Винни Пухом на поле проекта.

По условию необходимо, чтобы Винни отпускал шарик в небо. Добавляем шарик таким же способом, как и Пуха.

Шаг 2. Для того что бы шарик летел в небо, необходимо открыть скрипт и добавить движение шарика «вперед» его «направление» и «масштаб уменьшения».

Шаг 3. Что бы привести шарик в движение необходимо щелкнуть на зеленные часы. Повторным щелчком на часы или же щелчком по кнопке ticking (таймер) и выбором действия pause (пауза).

Scratch

Среда программирования Scratch позволяет создавать собственные анимированные и интерактивные проекты: игры, мультики и другие произведения. Ими можно обмениваться внутри международной среды, которая постепенно формируется в сети Интернет.

Мы можем взять любой объект и осуществить над ним действия:

•        видоизменить его внешний вид при помощи фиолетовых команд-кирпичиков внешнего вида;

•        переместить его при помощи синих команд кирпичиков перемещения;

•        поместить команды перемещения и видоизменения внутрь оранжевых блоков управления;

•        добавить к управляющим блокам фиолетовые кирпичики звуков;

•        и т.д.

В результате выполнения простых команд может складываться сложная модель, в которой будут взаимодействовать множество объектов, наделенных различными свойствами.

Команды движения (синий ящик)

Звуки

Нота или инструмент могут быть выбраны только из списка существующих нот и инструментов. Любые значения внутрь звуковых кирпичиков не запихнешь. К разным объектам в Скретче можно добавлять свои музыкальные партии. Таким образом можно собирать музыкальные дуэты, трио, квартеты.

Графика (фиолетовый ящик)

Команды управления Скретч (желтый ящик)

Сенсоры (голубой ящик). Сенсоры Скретч

Вычисления (зеленый ящик)

Кирпичики вычислений можно использовать только внутри строительных блоков. Сами по себе, как строительный материал, эти кирпичики использовать нельзя. Они возвращают результат.

Все арифметические и логические блоки используются вместе с блоками управления.

Рисование (темно-зеленый ящик)

Переменные(оранжевый ящик)

Изначально в этом ящике лежат 2 блока: создать и уничтожить переменную.

После того как переменная создана можно изменять, устанавливать ее значение и передавать это значение другим исполнителям.

Мы видим на экране акулу, которая безмятежно плавает в море. Для того, чтобы получить такую картинку необходимо воспользоваться командами движения и управления:

·                 when clicked ()- когда нажмут на (зеленый флажок, на форму героя)

·                 move - пройти вперед указанное число шагов. Например: move(-10) – сделать десять шагов назад

·                 if on edge, bounce - если попадаешь в край экрана, то отразись от него

·                 wait() - команда ожидания. Параметр указывает сколько секунд следует ждать.

·                 Forever – блок команд, заключенных внутрь конструкции будет выполняться постоянно.

Но акула не может жить в море одна и у нее появляются соседи - другие жители моря. Для этого мы добавили еще несколько агентов из папки “со звездочкой”. Теперь мы можем видеть, что акула приняла злобный вид (видимо она проголадалась). Чтобы добиться такого эффекта, мы использовали команды:

·                 switch to costume () - перейти к костюму (можно выбрать костюм героя)

·                 when clicked ()- когда нажмут на (зеленый флажок, на форму героя)

·                 move - пройти вперед указанное число шагов. Например: move(-10) – сделать десять шагов назад

·                 if on edge, bounce - если попадаешь в край экрана, то отразись от него

·                 wait() - команда ожидания. Параметр указывает сколько секунд следует ждать.

·                 Forever – блок команд, заключенных внутрь конструкции будет выполняться постоянно.
Злая и голодная акула приметила для себя жертву - бедного красного крабика. Во время своей охоты акула меняет свои костюмы: сначала она обозленная, затем она открывает рот и съедает краба, а потом с чувством выполненного долга и с сытым желудком умиротворенно плывет дальше.

·                 switch to costume (shark1-a) - перейти к костюму (можно выбрать костюм героя)

·                 when clicked ()- когда нажмут на (зеленый флажок, на форму героя)

·                 move - пройти вперед указанное число шагов. Например: move(-10) – сделать десять шагов назад

·                 if on edge, bounce - если попадаешь в край экрана, то отразись от него

·                 wait() - команда ожидания. Параметр указывает сколько секунд следует ждать.

·                 Forever – блок команд, заключенных внутрь конструкции будет выполняться постоянно.

·                 If () – условие, при выполнении которого должны выполняться команды, заключенные внутри конструкции if Если не выполняется, то никаких действий

·                 broadcast() - Передать сообщение. Переданное сообщение может запускать активность другого исполнителя. У нас акула сначала говорит “Пора обедать”, а потом, увидев краба восклицает: “Вот и еда!”

Вот в таком духе с помощью замечательной программы Скретч вы можете создавать свои абсолютно индивидуальные, оригинальные и интересные истории и мультики.