[发明专利]一种面向合作的实物编程方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向合作的实物编程方法及系统。本方法为：角色初始化阶段，编程系统根据目标任务加载并显示对应的虚拟故事环境；编程系统根据接收到的角色编程块和属性编程块发出的数据更新虚拟故事环境中相应角色的属性信息；编程阶段，编程系统在该虚拟故事环境中根据该目标任务分别依次生成不同角色的指示任务，其中，每一参与者根据自己选取的角色当前对应的指示任务摆放行为编程块和同步编程块；编程系统根据当前接收到的行为编程块、同步编程块发出的数据得到对应的程序队列，如果当前程序队列符合设定的语法规则，则执行当前程序队列并生成后续指示任务；否则给出相应的反馈信息。本发明能够增强儿童计算思维的同时加强儿童的团队意识。

技术领域

本发明属于人机交互领域，具体涉及到一种面向合作和基于故事环境的实物编程方法及系统。

背景技术

随着计算技术的飞速发展，面向早期教育的编程系统日渐普及。在已有研究证明儿童在早期接触编程有助于发展计算思维的大环境下，设计一种成熟的面向儿童的编程系统显得尤为重要。实验证明，实物编程系统在易学易用性，趣味性相较于其他系统都有着明显的优势。同时，合作编程有助于发展儿童的团队意识，根据上述现状，本发明设计一种面向合作编程的实物编程系统，提供培养儿童计算思维，合作意识的编程工具。

专利ZL 201210251967公开了一种基于红外和无线传输技术的实物编程方法和系统，其通过与电脑连接的无线处理模块通过不断向编程模块发送请求信号获取实物编程语义，再通过语义映射完成相应动作。ZL 201510695893公开了一种基于多语义的实物编程系统，应用了实物编程的二维编程特性。上述专利有以下不足之处：不能提供合作编程的接口，因而不能发展儿童的合作编程能力，编程反馈内部设计缺失。

发明内容

在当今实物编程的大环境下，本发明提出一种面向合作和与基于故事环境的实物编程方法及系统，包括基于RFID技术的实物编程模块和unity3D虚拟场景(参考：一种基于多语义的实物编程系统，申请号：201510695893)，系统架构如图2所示。在此基础上，本发明提供同步动作模块为用户提供了合作编程接口。同时，基于故事环境的3D模型增强了用户沉浸体验，与实际动作结合的实物编程模块增强了系统的易学易用性。本发明的编程模块语义与虚拟场景相结合，同时基于故事环境，方便儿童理解。

本发明分为三个阶段：角色初始化阶段，编程阶段和运行阶段。角色创建阶段儿童可以使用相应模块根据自己的喜好创建角色，编程阶段儿童根据任务摆放正确的模块序列完成相应任务，运行阶段虚拟系统读取模块序列语义结合背景故事给出相应反馈。

本发明的技术方案为：

一种面向合作的实物编程方法，其步骤包括：

角色初始化阶段，编程系统根据目标任务加载并显示对应的虚拟故事环境；编程系统根据接收到的角色编程块和属性编程块发出的数据更新虚拟故事环境中相应角色的属性信息；其中，每一参与者根据从该目标任务中选取的角色选取对应角色编程块及属性编程块；

编程阶段，编程系统在该虚拟故事环境中根据该目标任务分别依次生成不同角色的指示任务，其中，每一参与者根据自己选取的角色当前对应的指示任务摆放行为编程块和同步编程块；编程系统根据当前接收到的行为编程块、同步编程块发出的数据得到对应的程序队列，如果当前程序队列符合设定的语法规则，则执行当前程序队列并生成后续指示任务；如果当前程序队列不符合设定的语法规则，则给出相应的反馈信息；所述同步编程块包括等待编程块和通知编程块。

进一步的，编程阶段，若该虚拟故事场景中的一角色A需要另外一角色B完成设定动作之后才能继续进行，则编程系统在该角色A上给出等待标识，该角色A对应的参与者在当前摆放的行为编程块后摆放一等待编程块，当角色B对应的参与者根据收到的指示任务摆放完对应的行为编程块和通知编程块后，编程系统生成该角色A的指示任务，提示该角色A根据当前指示任务继续编程。