拔河游戏机课程设计实验报告（推荐9篇）
课程名称：题
数字电子技术课程设计
班级： 姓名： 学号： 同组人：
目：拔河游戏机
设计任务书
一、设计题目
拔河游戏机
二、主要内容及要求
1．设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。
2．电路使用15个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极亮。
3．比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，发光的二极管就向谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位。4．亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此后双方的按钮都应无作用，状态保持，只有当裁判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。
5．用七段数码管显示双方的获胜盘数。
三、进度安排
1.认真思考和理解所选题目的有关要求，大致知道要求做什么。
2.根据实验的设计要求，到图书馆或上网查找相关的资料，了解拔河游戏机的工作原理。3.学习数字电路中触发器、计数器、译码显示器等单元电路的设计及综合应用，掌握逻辑电路的设计与测试方法，等。
4.综合相关的资料，设计实验方案。
5．根据所设计方案，用仿真软件进行电路仿真。6．根据要求撰写实验报告。
设计过程
一、设计任务分析
本课题的主要任务是让拔河游戏机的电平指示灯由中点向我方延伸，而阻止其向对方延伸。可以设想用可预置的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制电平指示灯的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的电平指示灯向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的电平指示灯向相反方向移动。当移动到一方的终点就就把电路锁定，此时双方按键均无作用，只有裁判员按了复位按键双方才能继续下一盘的比赛，而计数器就记录双方的获胜的次数。
二、总体方案设计
2．1 设计思路：
(1)本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，开机之后只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。(2)当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。
(3)控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。2．2 电路原理图：
2．3 电路工作原理：
可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只电平指示灯Y0点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动电平指示灯点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。
将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器74ls160的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。2．4 各单元电路的设计： 1.编码电路的设计：
由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加／减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：
2.译码电路：
由2个38译码器组成4线－16线译码器。译码器的输出Y0～Y15中选15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。电路图如下图所示：
3.胜负显示：
由计数器74ls160和译码显示器构成。将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个74ls160计数器的EN端，74ls160的两组4位BCD码分别接到实验箱中的两组译码显示器的8、4、2、1插孔上。当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，产生一个上升沿，使相应的计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数的显示，若1位数不够，则进行2位数的级连。电路图如下
4.复位控制：
74LS193的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。
74ls160的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。其中74ls160功能表下表所示
5.仿真结果：
三、元器件的使用：
3．1元器件的选用：
74ls138 3线—8线译码器 2片 74ls160 同步十进制计数器 4片 74LS193 同步二进制可逆计数器 1片 74LS04 六非门
1片 电阻：
若干
电容
若干 发光二极管
15个 LED显示器
4个 3个 开关
四、总结
4．1 实验评价：
本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯组成“电子绳”，由可逆计数器74LS193构成编码电路，由译码器74ls138构成译码器电路，由计数器74ls160作为胜负的显示。但不难想象，73LS193可以由两片的74LS192组成16进制计数器所代替，这一点是可以改进的。还有电路的主体部分还可以用移位寄存器所代替，由于时间紧张，留待以后思考。4．2 心得体会：
这次的课程设计虽然短暂，但让我们学到了很多，那是课本上无法学到的。通过这次课程设计，我明白了理论与实践相结合的重要性，理论固然重要，但是实践才是检验真理的唯一标准，使我们加强了动手、思考和解决问题的能力，了解了一般电子电路的设计方法，培养了初步独立设计的能力。在设计过程中，通过查阅书籍和文献资料，进一步熟悉了常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，进一步掌握了电子仪器的正确使用方法。还记得在设计的时候曾经遇到过各种各样的问题，比如；在设计计数器时计数器并没有像我们想象的那样计数，经过了很多次的更改和尝试，我们才逐渐一步一步的接近最终结果，比如；触发器的运用还不怎么熟悉，对73LS193计数器的逻辑功能还是不怎么了解，对于自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，现在有些温故知新的感觉。
通过这次的课设，我觉得自己在数电的理论知识上，又成长了许多，也对芯片本身能与书本上的真正结合了起来，实验的成功让我收获了喜悦。同时，也让我明白了我们每一个人永远不能满足于现有的成就，我们应该在课堂中与实验中学会总结，学会自我认知，向着更高的目标努力，经过这次的课程设计,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了我的实验，操作能力，让我受益匪浅。
参考文献：
1、《电子技术基础 实验与课程设计》 高吉祥主编 电子工业出版社
2、《电子线路实验》(第二版)方建中主编 浙江大学出版社
3、《数字电路 设计与制作》 彭军译主编 科学出版社
4、《电子技术基础（数字部分）》第四版 康华光主编 高等教育出版社
1.1 问题的提出
1) 目前在美国、日本等国家, 都在中小学开设了机器人课程。机器人教育是创新精神和动手能力的载体, 已经逐渐进入我国中小学课堂, 我校也就VEX机器人设计方面作为校本课程有所实践。
2) 中国正在实施创新驱动发展战略, 大力推动大众创业万众创新、互联网+和中国制造2025, 这将有力促进机器人新兴市场的成长, 创造世界上最大的机器人市场。
3) 我市中小学机器人竞赛活动从2003年开始起步, 在市教委、市科协的高度重视和大力培育下, 已经初见成效, 在国际、国内各类赛事上取得了优异成绩, 部分项目发展水平走在了全国前列。从2010年开始, 市教委、市科协整合了“全国中小学信息技术创新与实践活动”“全国中小学电脑制作活动”和“中国青少年机器人竞赛”三项全国赛事的学生机器人竞赛项目。其中VEX机器人比赛项目是机器人竞赛的一个重要项目。
4) 近年来, 我校参与了南岸区牵头的课程改革和课程领导力建设, 在校本课程设计方面有了一点尝试, 但还不系统, 不成体系。另一方面我校参加全国、市、区组织的各级VEX机器人工程挑战赛已有7年, 成立了机器人工作室, 有6套VEX机器人, 专业辅导教师2名, 在这段时间, 我校参加区、市、全国各类比赛也取得了比较好的成绩, 如全国青少年机器人竞赛初中组二、三等奖, 市机器人大赛连续几届一等奖等, 这些成绩在重庆市内有较大影响。近三年, 我校也在这一项目的校本教材编写、课程标准制订、课程评价体系方面做了一些尝试。但是这一项目还没能形成一门成熟校本课程。因此我们选择了这一课题进行研究, 希望通过此立项课题的研究, 可以改变我校没有正规的机器人课程学习的现状, 使我校的学生有一门正规可以选修的校本课程, 让学习机器人技术的学生在学习机器人课程时有正规化的课程内容和严谨的学习标准。另外, 可以通过此校本课程的开发, 提升研究教师的课程理论研究水平, 同时让VEX机器人的学习有课程体系作支撑, 丰富VEX机器人的学习内容。
1.2 研究意义
1) 理论意义。
(1) 校本课程开发尽可能地反映社区、学校和学生的差异性, 及时融进最新的科技成果、社会问题, 充分考虑到教师的积极参与、学生的认知背景与需要, 为学生提供多样化的课程选择, 它在一定范围内可以补充国家课程开发的不足。
(2) 使创新教育理论与创新教育实践有机结合。在《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010~2020) 》中明确提出了创新人才的培养模式, 并曾40多次提到“创新”一词。机器校本课程的开发和实施, 正为创新教育理论与创新教育实践的有机结合以及创新成果的保护提供了有效的平台。
(3) 为培养学生具备“21世纪技能”提供了有效的平台。适应能力、多种交流能力、非公式化的问题解决能力、自我管理及自我发展能力、系统化的思维能力被称为“21世纪技能”的组成部分。机器人课程以它自身具有的鲜明特点, 能为培养学生具备“21世纪技能”提供有效的平台。
2) 实践价值。
(1) 学生发展的需要。在中小学机器教学活动中, 学生必须亲手设计与制作机器人, 自己决定在组装机器人的过程中用到哪些零部件。在电脑上设计程序, 然后再不断地进行试验, 不断地修改相关设备参数, 实现最优化的实施效果。在这个过程中, 学生可以得到很多方面的锻炼。
(2) 提升学生参加机器人竞赛能力的途径。通过本课题的研究, 让没接触过VEX机器人工程挑战赛的学生从零起点学起, 以参加比赛为目标之一, 在搭建VEX比赛机器人的过程中, 以解决一个接一个的问题为目标, 以小组为单位分析问题、解决问题, 在实践中设计方案, 在解决问题的过程中逐步成长。最终在大赛中取得好成绩。
(3) 学校科研兴校的需要。实现科研兴校是我校近几年发展规划目标中十分重要的一个方面, 也是教师队伍内涵发展的关键环节, 更是我们学校能否再上一个新台阶的关键。抓住课题研究这个机会, 通过专家的引领, 教师参与教育科研活动, 从而提高全体教师的素质, 解决教育教学中的实际问题, 提高教育质量和效益, 高效优质地实现学校内涵发展。
(4) 有利于教师的专业发展。校本课程开发赋予了教师一定的自主权, 充分调动了教师积极参与课程开发的热情, 为教师提供了发挥创造性空间和大显身手的机会。教师参与课程开发有助于提高教师的专业水平和课程意识, 对实施国家课程和地方课程也有促进作用。机器人是全新的信息技术教学领域, 在开展机器人课程开发过程中, 教师不仅是实施者, 更是教学的设计者、教材的编制者。这些都要求教师在教学过程中不断地去探索规律, 提高自身的理论素养。不仅要有扎实的基本功, 专业的学科知识, 精湛的教学艺术, 还要有整合贯通的综合能力。
2 理论基础与依据
2.1 皮亚杰建构主义理论
教育心理学家强调, 在建构主义看来, 认识是一种适应性活动, 皮亚杰认为, 学习并不是个体获得越来越多外部信息的过程, 而是学到越来越多有关他们认识事物的程序, 即建构了新的认识图式。VEX机器人课程涉及的内容广泛, 有着许多交叉领域的知识, 结构比较复杂, 因此学生无法按照一个固定的路径或模式来接收相应内容, 也不能将待解决的实际问题按照其特点归类, 再逐步分类解决。从硬件的搭建、编写程序、调试程序, 到运用各学科知识完成某项任务, 都由学生在相互的对话、讨论以及尝试中逐渐形成, 在此过程中, 学生不仅能共享提供的资源、工具, 还能在协商中分享各自的经验、观点, 相互学习、取长补短。
2.2 多元智能理论
霍华德·加德纳的多元智能理论认为, 儿童天生有八种智能:视觉空间智能、数理逻辑智能、语言智能、音乐智能、身体运动智能、人际交往智能和自我认识智能、自然观察者智能。这八种智能互相合作, 发挥功能, 又同时独立地存在。儿童会利用这八种智能认识这个世界和创造知识。机器人课程对促进学生的多元智能也是有帮助的, 机器人制作活动透过真实的情境, 亲身的体验, 使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计和制作自己的机器人, 并为机器人编写程序, 使它完成指定的动作。机器人制作也是一个跨学科的课程, 要灵活运用各种学科 (包括物理、逻辑、机械、电子和软件编程等) , 不但能培养学生的共通能力, 对多元智能的开发也有一定的作用。
2.3 合作学习理论
合作学习现在已成为当代教育理论、研究和实践领域中影响最大和成果最多的改革之一。它要求以学生为主体, 围绕教学的主题, 以合作的学习方式, 由学生进行合作互助、探索研究, 通过学生能动性、主动性发挥, 利用合作性人际交往, 促成学生认知、情感和社会性的全面发展, 培养发展学生的创新精神和实践能力。中小学生虽然对机器人所涉及的各个学科领域的知识都知之甚少, 甚至可以说连新手都谈不上。但如果能提供了一个合作学习的环境, 让他们参与到机器人的设计与制作活动中来, 并在个体之间的对话、协作、冲突中互动, 组成一个实践共同体, 具有共同的目标、协商的意义、实践、形成相互依赖的系统, 从而能把新知识和现有的知识整合起来, 明确阐述问题和推论, 不断地评论和重组他们的思维, 促进调节。所以机器人的课堂教学中, 在完成基本的知识把握之后, 关键是同学们以小组合作为形式, 进行创新设计、编制程序、组装部件、演习实验研究、研究反思等。
2.4 认知-发现学习理论
认知心理学家布鲁纳认为, 学生不是被动的知识接受者, 而是积极的信息加工者。学生的学习包括三个几乎同时发生的过程:获得新信息;转换信息;评价、加工处理信息。布鲁纳发现的学习教学模式强调内部学习动机的作用。本课题中, 合理的VEX机器人设计, 能够让学生边做边想, 教师提供给学生独立思考的条件, 而不是提供结果和知识, 从而让学生成为知识的主动吸收者。
3 核心概念界定
VEX机器人设计:是学生学习机器人、进行科技创新活动的平台。通过对这一机器人的学习与开发, 学生可以更好地掌握科学、技术、工程与数学的知识, 同时利用VEX机器人平台, 可以让教师和学生了解并开展与STEM有关的课程, 从而更好地发挥他们的聪明才智。涵盖内容主要包括:移动机器人, 机械臂, 机械化自动, 机械系统, 安防系统模拟装置, 小型住宅结构设计, 人工智能等。
校本课程开发:是指学校为了达到教育目的或解决学校的教育问题, 依据学校自身的性质、特点、条件以及可以利用和开发的资源, 由学校教育人员与校外团体或个人合作开展的课程开发活动。校本课程开发是促进教师专业发展的又一条重要途径, 因为校本课程开发不仅对教师提出了新的要求, 还为教师的专业发展提供了可能性。本课题所指的校本课程开发是专指以VEX机器人设计方法为主的学习课程内容。
4 同类课题的国内外研究现状述评
4.1 研究现状
截至2016年1月, 在中国学术期刊网络出版总库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要报纸全文数据库以关键词检索, VEX机器人设计校本课程相关研究文献如下:
1) “VEX机器人课程”的相关文献0篇;
2) “VEX机器人”的相关文献5篇;
3) “机器人课程”的相关文献11篇;
4) “机器人”相关文献28 956篇;
5) “机器人教育”的相关文献42篇。
4.2 主要研究成果
1) 机器人教育理论。如彭绍东在《电化教育研究》上发表的《论机器人教育》 (上) 和 (下) 是对机器人教育较为系统、完整的研究。
2) 机器人教学的探索。对机器人教学的探索主要集中在两个方面: 一是对机器人学科教学的探索, 二是机器人教育与其他课程的整合方面。如董艳秋的探究式学习的实践探索——机器人在物理实验探究中的应用, 彭丽文的“高中机器人探秘教学设计”。
3) 对机器人竞赛的研究。由于目前机器人竞赛在机器人教育中的作用与影响, 国内学者也对机器人竞赛做了一些研究。研究内容主要集中于对竞赛的剖析, 竞赛器械的制作等等。例如赵玉良的“中小学足球机器人系统设计”, 何智的“中小学生机器人竞赛的教育价值述评”, 浙江宁波市的鄞州中学把VEX机器人开设为校本课程, 名为VEX机器人工程建设。
4) 教育资源的建设。由于机器人教育刚起步, 机器人教育资源较匮乏。主要有:关于机器人优秀主题网站展台——小学机器人教育专题研究;中小学机器人教学资源网站推介;优秀主题网站展台——机器人教育在线等。
4.3 现状述评
从已有的研究我们发现:
在数量上, 机器人教育的研究目前相对来说都比较少。多数的文献都是一些简单的论文, 真正把机器人教育作为课题来研究的只有几个。
在研究角度上, 机器人教育的研究主要是对机器人教育价值的挖掘, 教学实验的开展, 机器人教育理论的阐述, 机器人教育经验的介绍。但把机器人教育作为校本课程来开发的还没有。关于VEX机器人设计方面的校本教材, 校本课程更是没有。
我校的机器人校本课程研究刚刚启步, 以往属于课外活动开展, 前两年我们编写了相关的校本教材与课程标准, 而本课程还没有一个成熟的开发体系, 所以有必要针对校本课程的开发设计一个成熟的体系。
5 研究的创新及研究的假设
5.1 研究的创新
我校的VEX机器人校本课程的开发拟完整的开发一整套有关学生学习VEX机器人设计的技术型课程, 有着完备的课程开发的体系建设, 与以往很多学校的兴趣活动小组的建设有着本质的不同。更为重要的是我们主要是把VEX机器人的内容开发为成熟的校本课程体系, 为以后的教学实施找到了正规化的方向。
5.2 研究的假设
通过本课题的研究能探索出通过机器人设计提高学生创新能力、实践能力的策略, 构建与之相适应的课程标准、教学模式, 丰富和完善学生的创新能力、实践能力提高的理论体系。
6 研究的目标及内容
6.1 研究的目标
1) 提升教师课程研究的理论水平, 提高教师的VEX机器人教学能力。
2) 形成我校的科技类特长, 有正规的VEX机器人课程体系, 提升学生的自我创新设计能力, 良好的团队合作意识。
3) 提升学生的机器人竞赛能力。
6.2 研究的内容
1) VEX机器人设计校本课程标准研制。
2) VEX机器人设计校本课程开发研究。
3) VEX机器人设计校本课程实施研究。
4) VEX机器人设计校本课程评价体系研究。
7 研究的对象及范围
本课题研究的对象为科技类特长学生, 范围为我校学生中有兴趣、长期坚持学习VEX机器人技术的学生。
8 研究思路及方法
8.1 研究思路
8.2 研究方法
1) 文献研究法:在思考选题背景、拟定研究题目、课题研究进行过程中使用。
2) 调查法:对学生的知识基础及后期学习能力进行调查。
3) 行动研究法:本课题在行动研究中不断地探索、改进和解决在课题研究中的实际问题。
4) 经验总结法:在本课题研究过程中, 不断总结, 归纳规律。
5) 观察法:观察学生在学习本课程过程中的能力提升情况。
9 研究计划及步骤
10 预期成果
1) 研究报告。
2) VEX机器人校本课程标准一套。
3) VEX机器人设计校本教材一套。
4) VEX机器人校本课程评价体系一套。
5) 竞赛成果。
11 课题组构成及分工
略
12 课题经费预算
07415
林珅（13）
071401 07415
刘磊（18）
071406 07415
李鸿（19）
071407
一、系统概述
1)运行环境：windows XP
2)编译：
Microsoft visual C++ 6.0 3)使用方法:
a)使用ipconfig/all，记下当前DNS服务器，例如为211.68.71.4 b)使用下页的配置界面，将DNS设置为127.0.0.1(本地主机)c)运行你的dnsrelay程序(在你的程序中把外部dns服务器设为前面记下的211.68.71.4)d)正常使用ping，ftp，IE等，名字解析工作正常
二、系统的功能设计
设计一个DNS服务器程序，读入“域名-IP地址”对照表，当客户端查询域名对应的IP地址时，用域名检索该对照表，三种检索结果：
1)检索结果为ip地址0.0.0.0，则向客户端返回“域名不存在”的报错消息（不良网站拦截功能）
2)检索结果为普通IP地址，则向客户返回这个地址（服务器功能）
3)表中未检到该域名，则向因特网DNS服务器发出查询，并将结果返给客户端（中继功能）
考虑多个计算机上的客户端会同时查询，需要进行消息ID的转换
三、模块划分
DNS服务器主模块包含三个子模块，分别如下：
1)命令行参数处理模块：该模块用来处理通过命令行提示符来启动这个DNS服务器时所输入的命令行参数，管理员通过设置不同的参数可以使DNS服务器显示不同程度的提示和调试信息。所以这模块主要是依照输入的参数设置标志数据，以控制最后的各种信息的输出。
2)本地解析模块：本模块是在本DNS服务器本地保存的曾经解析过的或者需要屏蔽额域名和其对应IP信息文件中查找从应用程序来的请求解析的域名，在这个文件中查到需要的域名后取出对应的IP地址，并构造DNS应答数据包返回给发送此DNS域名解析请求的应用程序。
3)外部DNS服务器解析模块：当本地解析失败时，本DNS服务器会调用外部DNS服务器解析模块。此模块将应用程序发送的DNS请求报文转发给外部DNS服务器，然后接收外部服务器返回的应答信息，并根据这个信息给予应用程序相应的DNS应答。
三个模块与主模块的关系图如下，主模块调用这三个并列的模块，而本地解析模块调用文件查找子模块：
DNS服务器主模块调用命令行参数处理模块本地解析模块半调用外部DNS服务器解析模块调用文件查找子模块
四、软件流程图
开始创建套接字初始化接收缓冲命令行参数处理初始化设置UDP连接和套接字信息套接字绑定是否退出程序否接收UDPDNS数据包获取DNS包头参数是请求包DNS包类型应答包域名格式转换还原DNS数据包头ID设置外部DNS应答数据包向应用程序发送DNS响应数据包本地文件解析是找到对应IP？否设置DNS包头转换DNS数据包头ID设置外部DNS请求数据包向指定外部DNS转发请求设置应答结果发送DNS应答结果清除socket关闭套接字结束
五、主要数据结构
unsigned long upDNSaddr = inet_addr(DNS_SVR);
//外部DNS地址
unsigned short oID,nID,ID = 0,TYPE,CLASS,RDLENGTH,RDATA,flag,qdcount,ancount;
// oID,nID,ID为数据报ID // TYPE,CLASS,RDLENGTH,RDATA, flag,qdcount,ancount为报文的相应标志位
char initxt[100] = “C:dns.txt”,name[50];
// initxt[100]为配置文件路径，name[50]为保存文件域名或IP int opt = 0,isfind = 0,TTL,len = 0,leng,strlen = 512;
//opt为用户选项，isfind标志是否在本地文件找到记录的布尔变量 // TTL为生存周期,len 接收的数据报长度,leng发送的数据报长度 //strlen为保存接收到的sockaddr的长度
WSAData wsaData;
//套接口
WORD wVersionRequested;
//使用的套接口版本
struct sockaddr_in server,from,to,temp;
//server用于本地监听DNS数据报,from用于接收外部数据报
//to用于发送数据报,temp是保存发送请求的浏览器信息
char sendbuf[256],recvbuf[256];
//发送缓存和接收缓存
char *ptr = recvbuf
//以ptr的增减来达到在数组中指针移动的效果
六、测试用例以及运行结果
a)测试本地解析功能
请求一个本地DNS对照表中已有的某一记录，如2qq.cn：
在本地DNS对照表中找到记录，将相应的IP地址返回给用户：
调试信息级别0：dnsrelay
调试信息级别1：dnsrelay –d
调试信息级别2：dnsrelay –dd
b)测试中继功能：
请求一个本地DNS对照表中没有的记录，如。本地DNS没有找到相应记录，向外部web服务器转发请求，并接收相应的应答报文并转发给用户：
调试信息级别0：dnsrelay
调试信息级别1：dnsrelay –d
调试信息级别2：dnsrelay –dd c)
测试拦截功能：
请求一个不良网站，如:
向用户返回IP地址0.0.0.0，告知用户“域名不存在”的报错信息：
调试信息级别0：dnsrelay
调试信息级别1：dnsrelay –d
调试信息级别2：dnsrelay –dd
d)请求一个不存在的。当外部web服务器找不到相应的域名时返回超时信息，本地DNS服务器将此信息返回给用户。
调试信息级别0：dnsrelay
调试信息级别1：dnsrelay –d
调试信息级别2：dnsrelay –dd
e)请求一个不合法的域名，如123：
本地DNS服务器返回给用户“找不到该域名”的报错信息。
七、调试中遇到并解决的问题
1)使用socket连接的时候，刚开始只用了一个socket作为所有发送和接收的接口。在实际调试的过程中发现一个不能满足软件需求的实现，所以用一个socket负责发送数据报，另一个socket负责接收数据报。2)回应报文中域名是使用偏移指针的方式实现的，这是由于在域名段写入需要请求的域名时会与问题报文中的域名字段重复从而造成不必要的浪费，用偏移指针的方式既可以防止重复，也可以节省空间。
3)使用sendto函数时，一开始使用的是sizeof（sendbuf）来确定发送的数据报大小，但是实际操作中发现发送消息时只需要发送有用的部分，如果使用原来的方法会造成发送数据的冗余，需要精确确定发送数据的有效位数。
4)在编程过程中，对于指针的掌握不当造成了多次错误，例如在对于不同的标志位要转换成不同长度的指针进行赋值。
5)对于请求包的域名还原问题，需要注意数组下标与实际位数的区别。6)当请求的域名为不带www开头的域名时，本机会自动在其尾部追加“.localdomain”来形成新的域名，导致在本地解析工作中无法找到该域名对应的记录，从而转发给外部web服务器，这与本地解析工作是相违背的。所以后来每当在接收到写有“.localdomain”域名的时候，强行进行字符匹配并将其删除，从而完成本地解析工作。
八、心得体会
本次大作业为实现一个DNS中继服务器。通过完成本地域名解析、中继功能以及不良网站拦截等基本的三个功能，来实现用户访问外部服务器的需求。这次大作业的完成，需要我们阅读并了解RFC 1035文档。一开始的时候对RFC完全没有一个清晰地概念，只知道这是一个规格说明，而且初读其中的内容也觉得一头雾水。但后来在老师的提点下抓住了重点，然后一遍一遍反复的阅读，不懂的地方借助网络和图书资料，渐渐发现对DNS的原理和实现方法有了更加全面和深刻的理解，这对后期的程序编写起到了非常大的帮助作用。
通过本次网络实验，对小型网络应用程序的实现有了一定程度的理解，同时更加熟悉了winsock函数库。通过抓包分析UDP数据报文、DNS数据报文，对传输层和应用层的数据包发送和接收等工作原理也有了更深的理解。
在本次大作业中，让我感触最深的就是这三年来编程实力的反映。在编程的过程中就不断的被一些低级错误影响了软件实现的进度，而且对在大一大二学到的知识点，例如文件的读取，不同进制数的转换等掌握不牢，导致需要花额外的时间去弥补以前遗忘的知识。在最终验收的阶段，通过比较其他组同学的程序就可以很明显的看出，自己程序的功能上比较单一，实现的方法也没有他们来的精妙。继而通过老师质疑的几个问题，也可以发现我们的程序还存在许多不足，例如思考的方面不够全面，思考的角度不够多向。细节反应一个程序的健壮性，而我们没有尽可能的考虑每一个可能的情况，导致仍存在许多漏洞。所以这次的大作业告诉了我们，在以后的学习与实践中，要时刻注意“细节”的重要性。这个不仅要在软件分析的时候要注意，在编程的时候要注意，在调试测试的时候要注意，在最后维护阶段也不能放松。这次的收获想必对未来从事的网络工作很有益处。
今天的活动课上，我们四（1）班玩起了男生女生拔河大比拼的游戏。游戏的规则很简单：男生队和女生队每轮各派出一名选手参赛，三轮过后，看哪队赢的次数多，就胜出，输的那队要全体做50个俯卧撑。
第一轮比赛开始了，只见大操场中间放着一根又粗又长的绳子，像条大蟒蛇一样躺在地上。男生队派出了实力最强大的.周天乐，他可是我班的“大力士”，而我们女生队却派出了身材弱小的董洋。我疑惑不解地看着站在我身边的黄佳伶，沮丧地说：“呀，这样安排入选我们输定了！黄佳伶神秘地对我说：“戴晓雯，我们派出董洋是因为男生队派出了实力强大的周天乐，我们要让他先赢一次，等他们没有最好的人选时，我们再派出女生队中最强的梁佳悦，你现在明白了吗？”我听了她的话后，恍然大悟。原来我们女生队用了《田忌赛马》里孙膑的办法：用出场顺序调换一下，就可以转败为胜。我不由得佩服起想出这个办法的人来。心想：你们男生虽然在力气方面比我们占优势，但以我们女生的智慧一定能赢你们。
等周天乐和董洋都准备好后，拔河比赛就开始了。“预备”，老师的口令一响，他们俩都死死地攥着绳子，脚下恨不得深深地钉进地里，眼睛瞪得滚圆，脸儿憋得通红。“加油！加油！”女生们尖尖的嗓音和男生们大大的嗓门混在一起，响彻校园，汇成一曲充满激情的美妙乐章。由于实力悬殊，周天乐轻而易举地赢了董洋。“赢喽！赢喽！”男生们神气地叫喊着。
接着进行第二轮比赛，女生们派出了最强大的梁佳悦，对男生队实力中等的潘其杨。不出所料，我们女生队赢了第二轮，现在比分是一比一，平局。
第三轮又开始了，胜负的关键时刻来到了，同学们个个精神抖擞，热血沸腾。这轮女生队选出由我肩负这个重任，男生队派出了李俊超。“预备开始！”口令声一响，我赶紧拉紧绳子，身子微微向后靠，前腿用力蹬着地，脚底像生了根，用尽吃奶的力气。对手李俊超也拼命着僵持了一会，李俊超终于坚持不住了，被我拉了过来。这下，男生们都目瞪口呆了。上的那根粗绳看着我们，也好像缤开了胖胖的笑脸。输的男生们只能乖乖地在操场上做起了俯卧撑。看着他们狼狈不
“我们胜利啦！”女生们在操场上欢腾了起来，我们蹦呀跳呀，躺在操场堪的样子，女生们都笑得直不起腰来。
一、飞渡绳索
(一) 目的
培养学生吃苦耐劳的意志品质, 发展学生的四肢力量。
(二) 准备
画两条相距4～8米的平行线做河流, 将一条拔河绳等分横放于河上。
(三) 方法
把学生分成人数相等的甲乙两队, 要求他们分别站于河岸两侧, 然后将拔河绳放于腰部以下高度后用手拉直。游戏开始后, 甲队一人手脚并用从绳的甲端攀爬到乙端, 并用手触及乙队拉绳的第一人后, 下绳站在乙队拉绳第一人处加入到拉绳行列, 其他拉绳者依次后移, 乙队拉绳的最后一人快速跑至队前成第二个渡河人, 如此往返, 直至最后一人渡河完毕。
(四) 要求
1. 攀爬者手脚并用交替爬行, 双手不得同时离线。
2. 攀爬时脚不得落地, 否则为“牺牲”。
3. 拉绳人的脚不得越线触及“河水”。
(五) 拓展
可变为分两组渡河比赛, 以用时最少队胜出。为此, 脚触地一次可加罚5秒。
二、孤岛救援
(一) 目的
培养学生的团队合作意识。
(二) 背景
某地发生水灾, 有几位学生被困于一条河中的小岛上, 等待救援, 由于水流湍急, 无法从水上靠近营救, 只能通过空中施救。
(三) 准备
如图1所示, 先在地上划两条长为20米、相距3～4米的平行线, 作为河流;学生分成两组, 男女生混合, 一组作为受困者站于岛上, 另一组作为营救队持绳站于出发线前。
(四) 方法
发令后, 营救队根据事先的商定分两组迅速跑到两岸的小岛对应的救援位置, 将绳子横拉通过小岛上方的河面上, 待岛上一受困者抓稳抓牢绳子后, 迅速拉动绳子将其救到安全区 (或出发线的位置) 后, 再回来救下一人, 直到将岛上的受困者全部救出为止。然后两队互相交换角色继续进行游戏。
(五) 规则
1. 受困者必须采用手脚固定法来抓紧抓牢绳子, 营救者可用手、肩拉直绳子, 保持平衡。
2. 在营救过程中, 受困者的身体不能碰到“河面 (地面) ”, 否则即为单次营救失败。
3. 营救队队员的脚不能触到河水 (线内) , 否则视为落水变为受困者。
(六) 建议
1. 可安排比赛, 全班分两组, 每组自行协商决定作为受困者和营救队, 看哪队最快营救成功。
2. 营救队的绳子横拉方法自定, 可在出发之前拉好, 或者跑到救援位置上后再抛拉绳子。
(七) 拓展
将游戏改为孤岛取宝, 方法基本相似, 不同的是小岛上不是受困者, 而是“宝” (可以用毽球等小物品代替) , 每人交替做取宝者, 一人取一件“宝”。
三、找圆心
(一) 目的
培养学生的团队协作精神。
(二) 准备
将一根拔河绳两头连接并打结从而形成一个大绳圈。
(三) 方法
全班学生面向圆心等距地围在大绳圈外面, 双手握绳于腹部形成一个大圆圈, 教师手持一排球 (作为大圆圈的圆心点) 站于圆心。开始后, 教师前后左右移动手中排球的位置, 围在大绳圈外的学生跟着“圆心”的变化而移动, 移动中尽量保持大绳圈的完整。
(四) 说明
大绳圈的学生要围着排球“圆心”转, 如排球放于地面, 大绳圈下蹲着地;排球上举, 大绳圈也上举;排球向右移动, 大绳圈也要随之向右移动;排球原地顺时针转动, 大绳圈也顺时针转动, 以此类推。
(五) 建议
本游戏适宜于作为课的准备活动内容。
四、打辫子
(一) 目的
培养学生的团结合作的精神和精益求精的品质。
(二) 准备
如图2所示, 将三根拔河绳的一头都固定在篮架立柱上 (固定点高于地面约1米) , 并拉直绳子平放于地面;在离固定点20米处画一条线作起点线。
(三) 方法
学生每六人为一组, 第一组站于起点线后。发令后, 第一组六人迅速跑向固定点, 根据事先商量的分工开始打辫子, 直到将绳子打完为止, 记下比赛用时和辫子节数。然后第二组继续, 以此类推, 直到最后一组结束比赛。看哪组用时少且打的辫子节数多即为优胜。
(四) 说明
固定点可安排在排球立柱、足球立柱或校园的树林上。
五、同心同德
(一) 目的
培养学生合作互助、敢于吃苦的精神, 形成信任意识。
(二) 准备
将一根拔河绳两头打结从而形成一个大绳圈。
(三) 方法
全班学生面向圆心等距地围在大绳圈外面, 双手手心向上握绳于腹部形成一个大圆圈。游戏开始后, 请一位学生在保护下登上绳子, 然后用手扶拉绳学生的肩, 移行一圈, 然后换一人上绳行走, 以此类推, 直到每人都尝试一次。
(四) 建议
1. 拉绳人的双手要分开握绳, 并与左右两侧人的手相连, 以免被踩伤。
2. 行走人在绳上行走时, 脚要踩住空当处, 手不要扶拉绳人的头部。
3. 加强安全保护, 防止掉落。
(五) 拓展
可变为同时上两人按顺逆时针方向移行, 途中完成交叉换位不掉落;可以让更多的人绳上行走 (在确保安全的前提下) ;也可以让行走人蒙住眼睛行走, 以增加难度。
六、团团圆圆
(一) 目的
发展学生的上肢力量, 使学生体验相互配合的重要性。
(二) 游戏方法
先将拔河绳成圆形摆放在地, 所有人面向圆心沿着绳边保持一定的间隔站立, 然后用双手将拔河绳拿起, 绳的两个头必须紧靠在一起。裁判员发令后, 大家双脚都不移动, 同时用手让绳的两个头始终靠在一起向顺 (逆) 时针方向传动拔河绳。在规定的时间内, 绳头不断开, 传动圈数多的队为胜。
(三) 建议
可将绳头用小绳捆在一起, 降低难度;也可比规定圈数的用时。
(四) 拓展
可让部分学生蒙上眼进行比赛。
七、万众一心
(一) 目的
培养学生的团结一致的精神。
(二) 准备
将一根拔河绳两头打结从而形成一个大绳圈。
(三) 方法
全班学生面向圆心等距地围在大绳圈外面, 双手拉紧绳子形成一个大圆圈, 然后原地坐在地上。在喊出“1、2、起”口令时, 全体学生在同一时间起身, 学生能够同时站起来为成功。
(四) 说明
刚开始总会有学生先后不一地站起, 通过鼓励、协调、商议, 经过几次努力, 最后定会成功。
(五) 建议
最好安排在草坪上做, 若没有草坪, 尽量找干净的地面进行。
八、传绳乐
(一) 目的
培养学生诚实守信、敢于展示自我的优良作风。
(二) 准备
将一根拔河绳两头打结从而形成一个大绳圈。
(三) 方法
全班学生面向圆心等距地围在大绳圈外面, 双手握绳形成一个大圆圈, 然后原地坐在地上, 选一名学生做指挥员, 且蒙住双眼坐在圆心。发令后, 大绳圈的学生将手中的绳子做连续顺 (逆) 时针方向传递, 一定时间后, 指挥员发出“停”时, 学生立即停止传动, 此时查看绳结停在谁的手上或两手之间, 谁就出列表演一个节目, 之后, 表演者与指挥员交换角色继续游戏。
(四) 要求
1. 绳子必须保持匀速自然地传递, 任何人不得故意拉扯绳子来控制绳子的节奏。
2. 绳结停止时, 若绳结停在两人之间时, 则该两人出列表演。表演后两人猜拳, 胜者做指挥员。
3. 表演者要大胆地展示自己的风采。
(五) 建议
1. 可不设指挥员, 让全班学生齐唱歌曲, 边唱边传, 当唱到歌曲最后一个字时, 即为停止传递指令。
2. 为了更好地传递接力, 绳子两头不宜打结, 可采用交叉平放, 然后用细绳系牢或用胶布缠紧, 这样的接头平整, 不会影响游戏。
3. 若没有草坪或干净的地面, 学生可站着进行游戏。
4. 指挥员可以固定而不用交换。
九、蜈蚣行走
(一) 目的
培养学生的团结协作、挑战困难的精神。
(二) 准备
平坦场地, 画两条相距10～30米的平行线作起终点线。
(三) 方法
全班学生成一路纵队站立于起点线后, 一根拔河绳从胯下穿过, 每人两手握住拔河绳, 像一只蜈蚣。发令后, “蜈蚣”步调一致, 以最快的速度向前行走, 以排头学生的脚触及终点线为止。
(四) 要求
行走中每人的两手不得离开绳子, 若出现有人离手, 则鸣哨停止, 判为失败回到起点重新开始。
(五) 建议
1. 可以统一单手握绳进行行走。
2. 比赛场地可设置多个标杆, 让“蜈蚣”
绕标杆完成任务, 这样就可以在小场地上进行, 如可将6个标杆设在一个圆圈上, “蜈蚣”沿着标竿做S形绕环一圈。
十、游龙穿林
(一) 目的
培养学生协同作战、相互配合的意识。
(二) 准备
一根拔河绳收绕成圆形放在地上。
(三) 方法
全班站成一路纵队, 将绕成圆形的拔河绳放于排头学生脚前。发令后, 排头学生用左手拿起绳头从左侧传递给第二人, 第二人用左手接绳后从左侧再传给第三人, 以此类推, 直到传递到排尾并绕过排尾的背后, 再从右侧用右手依次传递, 直到回到排头为止。
(四) 要求
1. 左侧传递时只能用左手, 右侧传递则只能用右手。
2. 传递动作要迅速, 前后配合要协调。
(五) 建议
全班等分成两组进行比赛, 看哪组用时最少。这样, 只要保持队伍距离一致即可。
(六) 拓展
可采用排头持绳头从胯下依次向后传递, 直到排尾接到拔河绳为止;或用左手持绳从胯下向后依次传绳, 再用右手从右侧向前依次传绳;或用左手从头顶依次向后传绳, 再用右手依次向前传绳等方式。
十一、孤岛求生
(一) 目的
通过模拟身陷困境的情景, 培养学生的团队合作意识。
(二) 背景
某地发生水灾, 有多位学生被困于一条河中的小岛上, 等待救援, 随着时间流逝, 水位越来越高, 小岛的面积也越来越小。
(三) 准备
将一根拔河绳在地上摆放成圆形, 大小以能站下全班学生为宜。
(四) 方法
教师说明游戏的背景后, 让全部学生进入绳圈 (小岛) 内, 接着提示水位慢慢涨高, 小岛面积变小, 将绳圈的面积减少五分之一, 学生在一个都不能少的情况下, 通过交流合作后, 还是全部站于绳圈内, 依此类推, 直到将绳圈面积减少到最初的四分之一或更少为止。
(五) 要求
岛上人员身体任何部位均不得触地, 否则视为落水遇难。
(六) 建议
学生可以采用抱、背、叠、拉、抬、举等方式进行合作求生。
(七) 拓展
可将部分学生的双眼蒙上, 以增加活动难度。
十二、圆圈行动
(一) 目的
培养学生的团结协作能力, 增进男女生之间的友谊。
(二) 准备
平坦场地, 画两条相距8～15米的平行线, 一条作为起点线, 一条作为终点线;将拔河绳绕成周长约8米的绳圈, 打牢绳结不能松动。
(三) 方法
男、女生各10人站在拔河绳绕成的圆圈中, 站在圈沿的学生用手扶绳, 其他学生任意位置站好, 让圆圈最前端的人站在起跑线后。开始后, 整个团队迅速前进, 直到全体人员都通过终点线为止, 用时最少的队获胜。
(四) 规则
1. 比赛中站在圈沿队员的手要扶着绳子, 若出现绳子落地则为失败。
2. 比赛中若有队员跌倒, 要在原处调整好后继续比赛。
(五) 建议
1.绳圈的周长尽量要小, 让学生靠近、挤作一团, 以不妨碍他们运动和呼吸为宜。
2.绳圈的周长要根据参与活动人数而进行调整。
概要：在报纸上挖两个洞来进行拔河的游戏
道具：旧报纸
方法：
1、在报纸上挖两个人头大小的洞;
2、2人对坐各自把报纸套上进行拔河(站着拔亦可);
3、报纸破裂离开脖子的一方输。
注意事项：不可以用手去拉。
“二人手”
可以由三对人同时参加，男女双方各拿一个筷子，同时夹取乒乓球，在规定时间内，夹球数量最多者为获胜者。
最好是男女搭配的任务
比如双方各派一对学生：一男一女哦
站在一张报纸上
石头剪子布
输的则要折叠脚下的报纸 再设法站上去
空间越来越小 两人越来越近
关键词：课程,游戏教学,游戏设计
一、游戏在教学中的促进作用
荷兰文化人类学家胡依青加曾说:“游戏的乐趣究竟是什么?何以幼儿要愉快地叫嚷? 这是一种被抓住、被震撼、被弄得神魂颠倒的心理状态。”兴趣是最好的老师。幼儿对活动是否感兴趣,直接决定活动效果好坏。正是因为这样,幼儿教学中必不可少的便是游戏, 直接将幼儿园活动和中小学教学模式明显区分开来。一次次改变、尝试、实验,无数教育学者大部分时间都在为更好的游戏教学作贡献, 这些都说明游戏是教学必不可少的一部分,游戏对教学有非常重要的促进作用。
二、课程活动游戏设计需适合幼儿年龄与实际发展水平
精巧、与活动内容配合完美的游戏不一定就是好游戏。毕竟游戏是给孩子们玩的,就算设计得再妙,如果孩子们没能力进行,或者能力在游戏之上不可及,对孩子的发展也是毫无益处的。只有孩子们能懂,能跟着游戏一步步进步,才是真的在学习、在掌握。随着科学技术发展,教师们很容易能找到教育学家对各个年龄段孩子的分析及撰写的适合各年龄段孩子的游戏,所以大家潜意识里都是根据这些书本知识编写、设计游戏,造成的效果就是对孩子教学大同小异,对小部分孩子来说可能是不合适的。
三、课程游戏活动的设计需精巧、完善
1.设计前解读教学目标
活动教学目标是这个活动的核心,是这个活动开展的目的。所以设计游戏时,首先需要我们吃透教学目标内容,理解清楚每一条目标的具体要求,在此基础上将游戏渗透,两者融合才能达到最好的教学效果。孩子们在活动中的发展,大致分成两类:情感和能力。在看教学目标时,我们往往忘记情感目标,以为孩子们在活动中自然会理解并实现那个情感目标。一次次教学效果往往关注的是孩子们对本次活动是否产生兴趣,总是忽略他们对活动的目标尤其情感目标是否实现。因为重难点往往不会放入情感目标,于是这一部分往往变成教师忽略的角落。
2.游戏过程不单薄
幼儿爱玩是天性,好玩的游戏不止孩子爱,老师进行活动也觉得有趣、自信。所以好玩的游戏要设计出来相当不易,不单薄就是一个难点。现在人们对话题经常有很多有趣内容,难能可贵的就是教师们都能把这些有趣的话题设计成游戏,让游戏更得孩子们的喜爱, 游戏前解读过教学目标, 在此基础上,需要对孩子们的当前发展做系统考虑,理清思路,一步一步, 从如何有效导入进行设计, 之后一步步环节除了紧扣目标,还需要有一定的难度层次,由易到难开展内容,一方面让孩子有一个适应过程,另一方面在原来水平上进行提升。
3.好的教具贯穿游戏始终
没有了解之前, 我总认为不是所有活动都能用游戏形式开展的。看了优秀活动后,我发现原来并不是不能设计游戏,而是需要设计技巧,以及活动教具必须到位。前段时间听过一个小班绘本活动,教师为活动准备了一本精美有趣的图画书,是教师自己制作的,图画书完全为绘本服务,而且不像平常的书一页一页地翻,每一面都连着下一面,一个一个东西连接起来,每看一页都是不同的东西,看到最后才能看到它到底是什么。这个图画书在活动中既激发了幼儿的兴趣,又将整个活动串联了起来,每一个画面都色彩鲜艳、生动有趣。孩子们虽然才小班,但在活动中,我发现孩子们都很愿意说,活动气氛很好,感觉当场所有人都进入到了看图画、说图画的气氛中。所以设计游戏时,为了让游戏不单薄,吸引幼儿,准备好的教具不失为一个好办法。
三、课程活动游戏设计后的实施
一个好的游戏必定需要好的实施,如果不会运用游戏,游戏过程中体现不出趣味,那么游戏设计得再好也是徒劳的。记得在一本杂志上看到:“在对幼儿园课程状况进行调研分析时发现,尽管总体趋向合理,但问题仍十分突出。从幼儿园构成来说,民办幼儿园多(占园所总量的40%左右),存在课程设置不够规范,课程实施有随意性现象。新办幼儿园多(每年新增8所~10所), 课程基础比较薄弱, 基础课程园本化处于初始阶段。从幼儿园课程实施主体来看,新教师多,非学前教育专业教师多,她们往往对课程理念的认识不到位,课程实施能力比较弱。”这些内容针对我们的现状虽然有一些出入,但确实现在对幼师的招聘比较严格, 能招进来的基本是学前教育这个专业的,新教师人数增多,导致教师中新鲜血液占多数。对于新教师来说,要从容地掌控好整个班级的孩子是不容易的。看老教师上课总是那么轻松, 活动中总能看到老教师巧妙地引导,对孩子们都能适当应对。刚才说到的那节精彩的小班绘本活动,整个过程中,教师的提问很好地结合在一起,“关键之处点拨、问题之间衔接、重点之处强调、阻塞之处疏通”,把教学过程中的提问要点都包含在内。仔细看教师的每一个提问,紧紧围绕住活动目标,每一个问题都抓住关键。一个个提问之间衔接“巧妙”,看似随意平常的问题,仔细揣摩都是经过思考的,幼儿就在这些问题的带领下一步步走得自然而稳。将近二十分钟的一个活动,教师提问的运用“抑扬顿挫,恰到好处”,每一句都是有效提问,并且节奏有快有慢,提问“精”,重难点突出明显。
1.游戏与游戏教学
游戏既是一种古老而基础的学习形式, 也是学生们喜闻乐见的学习和娱乐的手段。游戏教学具有游戏的特征, 但又不完全等同于泛在的游戏。游戏教学具有特定的教学目标, 泛在的游戏没有教学目标。
游戏教学应用于课程与教学之中具有多种途径, 如可以将游戏运用于课堂的导入环节, 达到设疑、激趣和定向的效果, 还可以让学生设计与制作自己的游戏, 达到掌握相关技能与知识的作用。将游戏元素设计到App Inventor课程中来, 通过游戏教学的途径来学习与应用App Inventor编程工具, 能够激发学生的学习热情, 有效实现课程目标。
AppInventor中一些组件的功能能够很好地用于游戏开发与制作。作为课程的起始部分, 可以以制作游戏的方式进行, 因此开发出“游戏制作专题”课程单元, 然后由浅入深地开发后续课程。
2.“Drawing and Animation”组件简介
(1) Canvas (画布) 组件。
画布是一个具有触控感应的二维平板, 在它上面可以绘画, 可以移动精灵。它是一个容器控件, 绘画和动画动作只有在该容器中才能实现。
它采用经典的屏幕坐标, 画布上的任何一点都可以用一对数值 (X, Y) 来定位, 其中X是距画布左边距离, Y是距画布上端的距离, 且都是正值。
通过宽度 (Width) 和高度属性 (Heigh) 可以设置画布的大小, 还支持背景颜色 (Background Color) 、背景图片 (Background Image) 的改变, 设置画笔颜色 (Paint Color) 和宽度 (Line Width) , 以及画布是否可见 (Visible) 等属性。
画布支持的事件有拖拽事件 (Dragged) 、快划动事件 (Flung) 、触碰按下事件 (Touch Down) 、触碰抬起事件 (Touch Up) 、触碰事件 (Touched) 。这些事件是动画和游戏制作的基础。
(2) Ball (小球) 组件。
一个圆形的精灵, 可以被放置在画布中, 它会对触碰事件、拖拽事件产生反应, 会与其他精灵作用, 发生碰撞事件, 以及碰到边缘事件。会根据设置的属性值呈现不同的大小、颜色, 按一定的方向和速度产生移动。
例如, 要让小球在0.5秒内移动4个像素位置, 就需要设定Speed属性值为4, Interval属性值为500, Heading (方向) 属性值为90, Enabled (可用) 属性值为True。
小球的外 观只能通 过它的Paint Color属性值和Radius属性值来改变, 小球的位置通过它的X属性值和Y属性值来改变。
还可以具有Co l l i d e d W i t h (component other) 、Edge Reached (number edge) 、No Longer CollidingWith (componentother) 3个碰撞事件, 而这也正是制作动画和游戏的出发点。
(3) Image Sprite (图像精灵) 组件。
图像精灵是一种可在画布中自由移动的图像, 并可与球体 (Ball) 、其他图像精灵和画布边缘产生碰撞事件, 因此常用于游戏开发。
除可以通过Picture属性设置其他图像外, 其他的属性、事件与方法都与Ball控件一样。
3.碰撞检测
碰撞检测是在精灵运动过程中, 检测到精灵自身边缘与其他精灵或画布边缘接触的技术。游戏中的物体发生移动后才有必要进行碰撞检测。如何实现碰撞检测?首先确定检测对象, 检测是否碰撞, 处理碰撞——效果、声音、反应等。
4.游戏制作中的实例简介
按照兴趣原则、以计算思维为核心的编程能力培养原则和任务驱动原则设计了“游戏制作专题”, 包括3个由浅入深、逐步递进的游戏制作。它们分别是弹球游戏、乒乓球、打地鼠游戏初级版和打地鼠游戏升级版, 这几个都是经典的、现实中常玩的游戏。
(1) 弹球游戏。
功能:手指划动球体, 球体调用该事件中的速度和方向参数, 开始运动。当球体碰到面布边缘时, 会根据碰撞方向反弹并发出响声。
难度等级:★
兴趣等级:★★★★
知识内容:画布、小球组件的功能、属性、事件与方法, 声音组件。
拓展建议:1根据速度改变小球颜色;2当碰撞到画布边缘时减速;3在画布设置其他障碍物, 作为小球的射击目标;4多个小球进行碰撞。
(2) 乒乓球游戏。
功能:单击开始按钮, 乒乓球从屏幕上部 (20, 20) 以随机速度 (8~15) 、方向 (0~360) 开始运动, 乒乓球碰撞到画布的上、左、右时, 反弹, 不加分;碰到拍子反弹, 计1分;碰到下边缘, 扣1分, 播放结束声音。单击重置按钮时, 计分清零, 小球和单击开始按钮时一样。
拍子控制:用手指拖拽来进行控制、使用方向传感器的roll参数变化来控制拍子的左右移动。
难度等级:★★
兴趣等级:★★★★
知识内容:画布、小球、拍子 (图像精灵) 组件、方向传感器、碰撞事件、碰到边缘事件、拖拽事件、屏幕坐标、随机整数等。
(3) 打地鼠游戏 (初级版) (1只地鼠随机出现) 。
功能:地鼠在屏幕上随机出现, 每秒钟移动一次位置;玩家触摸到地鼠时, 振屏, 得分加1;玩家触摸到屏幕时, 失分加1;单击Reset按钮时, 得分与失分清零, 重新开始。
难度等级:★★
兴趣等级:★★★★
知识内容:过程的定义与应用、随机函数、条件判断。
(4) 打地鼠游戏 (高级版) (1只地鼠随机出现在洞里) 。
功能:画布上有9个洞, 洞有固定位置, 地鼠随机出现在洞里。玩家触摸到地鼠时, 振屏, 得分加1;玩家触摸到屏幕时, 失分加1;单击Reset按钮时, 得分与失分清零, 重新开始。
难度等级:★★★★
兴趣等级:★★★★
知识内容:列表、For Each itemin list循环、任意组件及属性值的引用、Z层坐标与多个精灵的遮挡关系。
一个游戏制作的教学设计范例摘选——弹球游戏
1.资源准备
(1) 搭建好的离线开发环境及离线环境启动说明.doc。
(2) Ball Bounce.pdf (弹球游戏的参考文档) 。
2.教学过程设计
(1) 导入。
引导学生回忆小时候玩的弹玻璃球游戏, 让学生说一说它的玩法。教师提出问题, “如果是用App Inventor来制作一个弹球的游戏, 你会怎样定义它的功能?还需要学习什么知识?”
(2) 小组讨论弹球游戏的功能与所需要的新知识。
(3) 交流共享, 形成一致意见。先做一个最简单的弹球游戏, 即手指划动小球时, 小球可按手指划动的方向和快慢移动, 碰到边缘时会反弹回来。
需要的知识:如何能够让小球动起来?碰到边缘时如何判断?如何反弹?
(4) 新知识学习。
Canvas画布组件:容器控件, 是绘画、动画与游戏的制作场地。
Ball小球组件:可以按照设置的速度和时间间隔, 在屏幕上自主运动。
应用小球的快速划动事件, 获得的速度和方向作为小球运动的速度与方向。代码如上页图1。
在该事件中, edge是一个该事件自定义的局部变量 (如图2) , 取值时应注意坐标、方位。反弹方法如图3所示。
碰撞检测:碰到边缘, 调用反弹方法。
(5) 根据定义功能, 自主开发程序。
(6) 模拟测试, 交流共享并思考改进方法。
(7) 教师小结所学知识点并点评学生作品。
(8) 撰写自己想增加的功能和界面美化, 进行二次开发。
游戏专题教学效果
经过3周的教学实践, 我们发现学生对能够利用AppInventor制作手机游戏的课题内容非常感兴趣, 用学生的话来说就是“当你玩自己做的游戏时, 心情无比舒畅, 感觉之前一切付出有了回报”。另外, 从学生在课堂上的表现也可以看出来, 没有一个学生去做别的事, 都在非常认真地完成每一个游戏制作的任务, 很多东西还有自己的改进想法。
其次, 学生对知识的理解非常深刻, 在每课的心得文本中学生写到:“学会用列表实现命令的循环, 用接触到地鼠和画布时分别加减得分实现对地鼠和洞的区分;学会设置Z坐标, 使地鼠不被洞遮住。增加了显示难度等级的设定, 增加了游戏的公平性和可玩性”、“通过完善打地鼠游戏, 增加了难度设置, 修改了自己程序里的BUG, 充分地感受到思想是进步的源泉”、“学会了自定义过程, 不用再一遍遍地复制, 简化了许多步骤。也学会了用touchsprite捕捉图像、调整timer的频数、随机定义地鼠的位置。通过改变timer Interval来改变地鼠移动的速度, 增加了软件的可玩性和娱乐性”、“学会了运用edge属性判断球的碰撞落点, 从而进行计分的操作, 还学会了两个物体碰撞的判断”。
另外, 通过每课文本奇思妙想部分的撰写, 我们发现学生的编程思维得到了很好的锻炼和提高。学生说到:“这个乒乓球游戏可以扩展为打砖块、打水果、打兔子之类的游戏。可以添加在Ball碰撞图像精灵后图像精灵图片出现变化的功能。在制作一个游戏的过程中可先把功能和实现功能的结构大致勾画出来, 然后制作, 接着测试、不断完善, 以达到娱乐最大化, 最贴近心中所想要达成的效果”、“我在弹球游戏的制作中添加了自己的想法, 能够让弹球停下来, 做完之后非常有成就感。但时间有限, 没有办法展开写下我真切的感受, 但是我确信我对App程序开发的热情非常高”、“可以有重力感应, 当摇动手机时小球也能随着手机的摇动滚来滚去;当撞壁时能有声音并且速度变慢;可以加一些障碍物”。
修改调试自己编写的程序, 是培养学生计算思维很关键的环节, 收效很好, 对此学生也深有体会。
从学生对作品的制作、测试、修改、拓展思考等方面, 可以看出“游戏制作专题”深受学生的喜爱, 他们乐在其中。
结束语
如今, 那些顶级的电子游戏正在冲击虚拟与现实的界限, 很多人无法抵抗其带来的诱惑与快感, 但人们是玩家、消费者或看客。而诸如弹球、打乒乓球、打地鼠之类的手机游戏虽然很幼稚, 学生们设计制作这样的手机游戏也许会更枯燥, 但他们是创造者, 是这类游戏的主宰。因此, 只要是自己做出来的, 哪怕是再简单的游戏他们也可以从创造中体验到乐趣和成就感。从实践效果来看, 这样的专题单元设计很受学生欢迎, 能够持续对AppInventor的热爱, 将会形成持续的、积极的学习动机。
参考文献
[1]Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM, 2006, 49 (3) .
[2]董荣胜.计算思维及计算机导论[J].计算机科学, 2009, 36 (4) .
国内部分高职院校和培训机构已经借鉴印度软件人才培养模式,并且取得了较大的成效,如北大青鸟APTECH已经成为一个国内比较知名的软件人才教育品牌。然而,在普通高校的专业课程教学中,由于受整个高等教育大环境的影响,仍然存在“重理论、轻实践”的思想。笔者以Visual Basic程序设计课程(简称VB)的教学为例,对教学过程中存在的问题进行了剖析,对程序设计课程的教学改革进行了探索与实践,提出将游戏开发与项目教学结合的思想,在教学改革中取得了一定的成效。
1 VB课程教学中存在的问题
VB是一种可视化的、面向对象的结构化高级程序设计语言,它涉及数据的类型、程序的基本结构、算法、控件与文件的读写等一系列比较抽象、枯燥、难懂的概念。它不仅是计算机类专业学生的一门基础课程,也是大部分专业学生的选修课程,涉及面较广、影响力较大。
笔者通过对学生的调查与访谈后发现,在VB程序设计的课程教学中,近60%的同学上理论课时玩手机或做与课堂教学无关的事情,热衷于QQ聊天、微信和手机游戏;上实验课时喜欢上网或玩电脑游戏,自控能力较差,学习内驱力较弱。据学生反映,VB程序设计课程比较难,与所学专业没什么关系,学习目的不明确,普遍存在厌学情绪。
之所以出现这种现象,是因为教师在VB程序设计教学中存在较多问题:1)教学计划不科学,教学目标过于笼统,不具有有效的指导性和针对性,专业培养方向与目标不明确,课程设置缺乏严密性与系统性,理论课程设置比重偏高,实验教学比重明显偏低。2)教学内容枯燥、案例设计过时,教师缺乏钻研教材的主动性,教案设计多年基本不变,与时代发展不相适应。3)教学方法单一,重视语法知识的传授,忽视程序编写与调试的方法与技巧,教学设计缺乏学生自主性和师生互动性,没有与学生的专业相结合。4)实践教学停留在表面,教师缺乏项目开发与实践应用的能力,没有完整而系统的实验计划与实验任务单。5)考核方式单一,未能突出实践能力考核[2],缺乏必要的过程控制,一次考试定成绩。
针对以上教学中存在的问题,笔者认为,教师不妨借鉴印度软件人才培养模式的成功经验,从自身和学生两个方面存在的问题进行反思,转变教学观念,大胆推进VB程序设计课程教学改革。教师可以从激发学生的学习兴趣出发,抓住学生喜欢玩游戏的特点,将游戏开发与项目教学结合作为教学改革突破点。
2 VB课程教学改革
2.1 概念界定
游戏教学就是以游戏的形式,使学生在激烈的竞赛中,在无比的兴奋中,甚至是在刺激和上瘾中,不知不觉地学到了教材中的内容和必须掌握的知识。项目教学是指师生通过实施一个完整的项目任务而进行的教学活动,主要是解决知识、技能与工作任务相脱离的问题,让学生在完成工作任务的过程中学习知识、提升技能[4]。
2.2 主要途径
充分挖掘游戏教学和项目教学的特点,结合软件开发的工作流程、岗位需求,从调动学生的学习积极性入手,提高教学质量为目标,既重视学生创新思维和创新能力的培养,又重视学生的项目开发能力的提升。按照项目或任务的方式将具体的游戏开发交给学生去完成,进行VB课程教学改革,即游戏项目教学改革。
教学改革的主要途径为:1)优化教学内容,以先进的教育思想为指导,以满足学生学习的需要,体现知识的先进性、实用性为目标[3],结合学生特点和专业实际,精心设计典型的游戏项目,如学习印度软件产业模式,引进真实项目于教学。2)强化实践教学,注重产学研一体化,重视动手能力、创新能力培养,将课程以模块化的分类整合到游戏开发中进行教学,注重实验教学大纲的修订和实验项目的设计。3)创新教学形式,以小组分工、团队协作、教师同步开发、竞赛等多种方式结合完成游戏项目的开发。4)改革考核方式,以多次项目开发的成效评判成绩,突出过程监督与考核、综合评价的作用。总之,教学内容的优化、教学方法的创新等必须以学生为中心,以提高学生动手能力和创新能力为目标,切忌浮于表面、流于形式。
2.3 游戏项目教学
在游戏项目教学中,学生是真正的参与者、实施者,教师是组织者和引导者。教师应做好过程监督,发挥好角色作用:1)设计游戏项目时,教师要根据游戏规则,考虑游戏的趣味性、真实性、难易程度以及学生的参与度,对可能用到的知识点和相应的控件、数据库等进行罗列并设计好任务书,确保形式与内容的统一。2)分析游戏项目时,可以先下载网络上已有的相关游戏程序,演示并进行剖析,然后与学生商讨程序的不足之处,让学生从不同的角度去考虑、改进算法,重点进行学习兴趣的激发和分析问题能力的培养。3)开发游戏项目时,教师应借鉴软件公司项目管理与开发的工作流程,引导学生自主或团队协作完成项目,让学生掌握知识与实践技能;为了进一步激发学生的学习兴趣,教师不妨与学生进行同步开发,展开师生同台竞技。4)验收游戏项目时,教师应从不同角度测试、验收游戏,要积极鼓励学生的创新能力,增强他们的成就感与开发软件的自信心;验收一般可分为学生自评、组长评定、小组互评、教师或教研组共同测评等多种形式。
当游戏项目完成时,教师可以组织一次游戏竞赛,让学生玩一次自己开发的游戏,体验成功与快乐。然后,对学生提出进一步优化算法、完善游戏功能与美化界面的要求,将其开发成网络版、手机版的游戏,从而使游戏开发产业化、与市场接轨,实现游戏的价值。
2.4 项目课程计划
为了推进教学改革,学校还应该加强校企合作,教师应进入相应的软件研发公司挂职锻炼、调研,熟悉软件研发的工作流程,充分考虑专业与工作岗位的特殊性与针对性,在教学专家、行业专家的指导下,完善VB程序设计课程教学计划,科学地删减、优化教学内容,修订教材与实验指导用书,设计一系列游戏开发的实验项目,如表1所示。
2.5 项目实施流程
项目的实施要以市场需求为导向,以职业能力为核心,将现代软件工程思想融入到整个实践性学习过程。项目化教学的目的是通过项目实战提高学生技能,缩短人才与企业之间的磨合期。在实施游戏项目教学的过程中,为了强化实践教学,教师要精心设计实验内容[5],将课程安排在计算机实验室里进行,授课采用学生先做、教师再指导的方法,即把传统教学顺序完全颠倒过来,学生在做的过程中遇到问题学到专业知识。当然,考虑到学生水平的参差不齐情况,教师可以提供课件或导学视频。
项目实施前,教师要对学生进行分组。分组一般以5人为一组比较合适,全班一般共八组,每组各设组长一名;分组时要发挥好的同学带动差的同学,组长要有一定的威信,能注重团队精神的培养,能挑起各组之间的竞赛。每个项目大约需要12—16 节课,每次上课为4 课时(模块化),教师讲授与学生操作时间之比约为1:3。游戏项目教学的团队角色分配,不同于工程中大型项目的团队角色分配,没有安排客户、业务经理、营销策划团队、管理人员、质量监督员等团队角色。项目实施时,一般的小项目由学生独立完成;较大的项目由学生小组团队协作完成,具体的角色分配如表2所示。
上课前,教师要召集组长开会,布置整体任务与要求。上课时,学生以小组为单位安排位置就座,教师可以用5—10 分钟的时间与学生一起探讨关键技术,解析本次应用的控件与相关知识,下发任务书给组长;然后,由各组长给组里同学分工,进行设计与开发完成项目。在学生操作练习时,教师共同参与小组的讨论、协作、指导或进行同步开发。下课前5分钟,组长要填写任务完成小结,并向教师汇报本组执行项目情况。下课后,教师要填写课堂执行评价表。
3 一个项目教学实例
以〈3#项目〉纸牌游戏为例,教师将此项目交给学生设计与开发,需设计一份任务说明书,并建议设计一个游戏运行界面。
3.1 游戏任务说明书
教师根据教学计划,科学地设计游戏项目的任务说明书,在开始上课的几分钟内对相应的重点知识和提示进行适当的讲解,然后交由组长去分配工作完成项目。〈3#项目〉纸牌游戏的任务说明书如表3所示。
3.2 游戏界面
游戏界面如图1 所示。运行游戏时,单击【发牌】按钮,系统将发牌但不显示点数;单击【下注】按钮,可以设定金额;单击【开牌】按钮,系统进行开牌、显示输赢结果、调整玩家余额。选择菜单栏的“游戏”,可进行一些初始化设置。
4 结束语
基于游戏项目的VB程序设计课程教学改革,经过实践,取得了较大成效:1)它颠覆了传统的教学模式,以实验室和实训室为主的程序设计教学,融合了企业文化,整合了课堂与软件基地的优点,让学生模拟了企业的运作过程,掌握了游戏的开发过程与方法,使得VB课程的教学更有效。2)在教学方法的创新上取得了一定的经验,以生产过程为主线,强调了学习的自主性和探究性,让学生在做中学、学中做,体现了以学生为中心的现代教学观。3)改进了考核评估的方法,不以一次考试定终身,通过多次连续的项目考核、验收与反馈,提升了学生学习的积极性与自信心。4)教师、组长、成员之间分工明确,既重视过程管理又重视团队协作能力的培养,促进了学生的全面发展。
实践证明,这一种游戏项目的教学模式,充分调动了学生实践学习的积极性,使学生具备了规范编码与软件开发的能力。随着教学改革的不断推进,教师可以根据产业需求修改教学大纲、调整课程内容,逐渐增加更高层次的项目教学内容;也可以和企业合作引进真实的项目进行设计与开发,如在课程计划中增加仓库管理系统、票务管理系统、公司人力资源管理系统。
摘要：针对高校Visual Basic程序设计课程教学中存在的问题,提出教师可以从激发学生的学习兴趣出发,将游戏开发与项目教学结合作为教学改革的突破点,以优化教学内容、强化实践教学为抓手,帮助学生走出学习的困惑,进而培养学生的创新能力与项目开发能力。
