基于APPinventor的科技教育教学设计

黄道燚，陈敏敏

（汕尾职业技术学院，广东 汕尾 516600）

目前，全球各个国家，特别是发达国家都非常重视学生的编程教育，把编程思想从小就融入到了理科课程之中。在我国，教育部也在大力推动科技教育、创客教育的发展，指导和组织各类科技制作、创客项目的比赛。许多高校也开始培养科技教育方面的人才[1]，包括培训教师、技术人员等。在汕尾职业技术学院，电子信息技术类专业也开始加入了这方面的教学，为学生的就业增加方向。文章设计了一个科技教育教学项目—“绝地求吃”，针对大部分学生对游戏都非常感兴趣的特点，让学生学在其中，乐在其中。

1 项目系统总体设计

“绝地求吃”为一个基于APPinventor[2]的APP制作教学项目，是一个手机游戏的制作过程，制作完成后，可以安装到学生的手机上进行娱乐，同时也是教学项目，学生从中能够学习软件制作知识，也可以自己定义规则、修改规则，增强设计能力，如图1所示。项目涵盖了若干部分的知识点，同时具备非常强的趣味性。主要的游戏内容包括：（1）玩家通过右边的遥控球来控制主球的移动，去吃掉其他的小球。（2）主球在吃掉小球的同时，要避开比自己大的红色球。（3）随着游戏的进行，主球和刷新的球逐渐变大，增加游戏难度。

学生在学习、制作的过程中，需要解决的问题和内容步骤：（1）设计一个遥控球和一个主球，完成遥控球被拖动时，计算拖动的角度，然后根据角度来控制主球的方向及速度。（2）加入其他小球，主球碰撞到其他的小球时，制造主球吃掉小球的效果和自身半径的增加（变大），以及被吃球的随机刷新。（3）设计其他小球自主随机移动，提高游戏趣味性，同时增加游戏分数以及游戏背景的设计。（4）设计主球吃球动画，对比其他小球与主球的半径数值，分离为危险球（比主球半径数值大的球，设置为警告色：红色）和安全球（其他颜色），设计主球碰到安全球则为吃掉小球，如果碰到危险球则游戏结束。（5）增加吃球、胜利、失败等音效和游戏背景音乐，增加游戏对话和游戏说明。

图1 绝地求吃游戏界面

2 界面和组件设计

项目的界面和组件设计包括：

（1）水平布局、垂直布局等辅助定位游戏对象的布局组件[3]，在项目中的功能主要是将游戏界面和操控界面隔开，分为左右侧。

（2）画布和图像精灵、球体精灵等绘图动画组件，其功能为游戏的主体部分，包括主球、被吃球、遥控球等。

（3）按钮、计时器、音效、音频播放器、对话框等，其功能包括开始游戏按钮、控制被吃球的随机移动、图片动态效果控制、游戏音效、与用户交互等。

（4）素材处理：包括主球的图片绘制、图片透明化处理、背景图片的裁剪、音乐文件、音效文件的查找和下载等。

学生在制作项目时，需要学习如何使用上面各种组件、工具以及合理设计相关属性，同时也包括素材的处理和一些特效的制作等方法。

3 程序逻辑设计

项目的程序采用面向对象的编程思想，下面将按照对象和过程对各个部分进行阐述。需要注意的是，主球为玩家控制的球，遥控球为玩家进行遥控的遥控杆，被吃球为除主球外的其他球体精灵。

（1）主球的遥控过程：获取遥控球被拖动前、后的坐标[4]，通过下面公式可以得到遥控球拖动方向的角度θ。然后设定主球的移动方向同为角度θ，设置主球移动速度为5 P×s。如果遥控球被释放时，则设置遥控器回到起点坐标，同时停止主球。实现主球受遥控球的控制移动。

（2）主球的吃球过程：当遥控球碰撞到其他被吃球时，则进行吃球PK判断，对比主球与被吃球的半径数值。如果被吃球半径数值大，则调用结束游戏过程、播放失败音效。如果主球半径数值大，则制造吃掉被吃球的效果，将被吃球进行移动，调用球刷新的过程，同时进行游戏分数增加、主球半径数值增加、吃球音效播放。

（3）球刷新过程：对被吃球进行随机移动，移动之后对当前位置进制判断，判断是否刷新在主球上表面，如果在主球上表面，则要重新移动位置和判断。判断过程如下：计算被吃球和主球的中心点坐标，由于APPinventor软件系统采用顶点来作为对象的坐标[5]，所以被吃球中心的X，Y坐标可以由其X，Y坐标分别加上半径R得到。而主球使用正方形的结构，则为X，Y坐标分别加上其高或宽的一半数值，可得到中心坐标。得到两者中心点后，进行两者中心点距离计算：

得到两者中心点距离后，再与两者的半径之和的数值进行比较，如果距离L数值大，则说明两者不重叠，该点合理，不需要重新移动，否则需要重新移动，并再次重复判断。

随机设置该被吃球半径数值，数值范围在主球半径数值上下5个像素内，使得刷新的球，出现危险球和非危险球的概率相等，设置完毕后进行危险球判断。

（4）危险球判断过程：采用循环历遍所有被吃球与主球进行半径数值比较。半径数值比主球大的，设置为危险球，颜色修改为警戒颜色（红色）；半径数值比主球小的，则不设置危险球，颜色设置为除红色外随机其他颜色。每当主球半径增加或球刷新，都进行一次危险球判断过程的调用。该过程能够帮助玩家判断主球与被吃球的半径大小关系。

（5）分数显示过程：在画布左上方画出线宽为35像素、长度70像素的黑线作为游戏分数文字的背景，然后在黑线进行分数显示。每当主球成功吃到被吃球时，进行分数的增加和分数显示过程调用，或者开始游戏时需要改变分数，都进行分数显示过程调用。

（6）被吃球随机移动过程：使用计时器，每隔1.5 s，采用循环历遍各个被吃球，对其移动方向和移动速度进行随机设置，使被吃球运动轨迹多变，增加游戏难度和趣味性。

（7）被吃球到达边界处理：当被吃球到达边界时，根据被吃球对边界的入射角度进行反弹。

（8）显示游戏tips过程：打开APP，游戏开始，分数累计到10的倍数时使用对话框进行一些游戏tips展示[6]，例如：在开始游戏时进行游戏玩法提醒：“朋友，红色的球能够干掉你！诺，右边那个大球就是遥控杆。”APP打开时则进行随机聊天语句，例如：“欢迎回来，朋友！”或者“看呐！水里有好多球！”等；而分数到达10的倍数时，进行随机鼓励语句，例如：“干得好！就是这样的！”“你就是个天才！”等，增加游戏的趣味性。

（9）开始游戏过程和结束游戏过程：开始游戏过程主要是对主球的初始数值、游戏分数值、计时器、游戏tips、遥控杆、背景音乐等的设置和启用，包括半径、速度、角度、计时值等。游戏结束过程则基本与开始游戏过程想反，包括关闭计时器、关闭背景音乐，禁用主球、被吃球、遥控杆，停止主球和被吃球的移动等内容。

（10）屏幕初始化：被吃球对象列表的填充、进入游戏的tips展示等。

4 结语

一个好的项目，一个具有趣味性的项目，对于学生的吸引力非常大，学生乐意投在其中，从中可以学习到APPinventor软件设计的完整流程，包括素材处理，软件思路设计、界面设计、逻辑程序设计、调试改错等方面，对学生的设计能力、编程能力能起到很大的提高作用。学生在项目的制作过程中，按照项目的思路和要求进行逐步深入，很好地培养了学生解决问题、创新设计、编程实践的能力。