Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная работа посвящена рассмотрению использования BlueJ - среды разработки программ на языке Java. Она была разработана и реализована группой BlueJ в Университете Deakin в Мельбурне (Австралия), и в Университете Кент в Кентербери (Великобритания).

Программа абсолютно бесплатна, что не может не увеличить интерес пользователей к этому программному продукту, тем более что сейчас вступает в силу закон о борьбе с пиратством, что запрещает использование нелицензионного программного обеспечения.

Мной была предпринята попытка решить задачу, по рассмотрению данного программного продукта, проанализировать, показать достоинства и недостатки. Рассмотреть основные преподавания.

О BlueJ

BlueJ это интегрированная среда разработки для языка программирования Java, разработанный в основном для образовательных целей, но также подходит для малых разработки программного обеспечения.

BlueJ была разработана для поддержки обучения и преподавания объектно-ориентированного программирования, а ее дизайн отличается от других сред разработки, как результат. На главном экране наглядно показывает классовую структуру приложения на стадии разработки (в UML -диаграммы, как), и объекты могут быть интерактивно созданы и испытаны. Это взаимодействие объекта, в сочетании с чистой, простой пользовательский интерфейс, позволяет легко экспериментов с объектами в стадии разработки. Объектно-ориентированных понятий (классов, объектов, коммуникаций через вызовы методов) представлены визуально, так и в его взаимодействии дизайна интерфейса.

Система BlueJ тем хороша что она доступна бесплатно для использования и некоммерческого распространения. То есть ее может любой желающий загрузить с официального сайта на свой компьютер и установить без каких либо трудностей.

BlueJ распространяется в трех различных формах: для систем Windows, для MacOS, и для всех других систем. Установка весьма проста.

Для использования BlueJ на персональном компьютере должна быть установлена J2SE v1.4 (также известная как JDK 1.4) или более новая.

История развития BlueJ

BlueJ разработана в Monash University, в Мельбурне, группой преподавателей во главе с Майклом Келлингом. Появлению BlueJ предшествовало создание совершенно нового языка программирования Blue совместными усилиями Sydney University и Monash University. Разработанная там же среда программирования Blue System по сей день поддерживается и используется в этих университетах в учебном курсе по объектно-ориентированному программированию (ООП).

BlueJ унаследовала все особенности своей предшественницы, но реализована полностью на Java. Это, естественно, имеет свои плюсы и минусы. Проект постоянно тестируется на платформах Solaris, Linux, Windows 95 и Windows NT.

Название проекта «BlueJ» (произносится как «блуджэй») созвучно английскому названию голубой сойки, логотип с изображением которой украшает заставку приложения BlueJ

Изначально проект BlueJ поддерживался Sun Microsystems, базировался на J2SDK v1.2/1.3 и предназначался для обучения студентов основам ООП и программированию на языке Java. Этим коллектив преподавателей намеревался решить целый ряд проблем, возникавших при использовании широко известных сред разработки. Первая из них -- цена профессиональной интегрированной среды разработки (ИСР) высока даже для студентов из высокоразвитых стран, что накладывает ограничения на использование ИСР в домашних условиях: ведь для этого каждому студенту необходимо приобретать отдельную лицензию! Это приводит к тому, что в ход идет стандартный пакет J2SDK от Sun, распространяющийся свободно, который, как известно, работает из командной строки. При этом оказывается, что внимание студента, изучающего ООП и Java, занято не классами и объектами, а особенностями операционной системы, файлами, расположением каталогов и т. п. Но использование визуальных ИСР не только обременительно с финансовой точки зрения, но и не решает всех проблем учебного процесса. Например, во многих ИСР под визуализацией разработки подразумевается возможность разработчика поместить на экране кнопки или другие объекты, но ни одна из существующих сред не позволяет наблюдать иерархию классов приложения в виде графа, со связями, отображающими наследование. Изобилие же инструментальных средств в профессиональных средах тоже лишь отвлекает внимание, занимая пространство на экране. А это, по мнению разработчиков BlueJ, еще хуже, так как заставляет программиста мыслить не категориями ООП, а последовательностью строк кода, которая свойственна традиционному процедурному программированию, и щелчками мышкой для достижения нужного результата. К сожалению, проблемы не ограничиваются оболочками. В самом языке тоже есть несколько «узких мест», трудных для понимания новичка.

Итак, существующие решения оказываются не вполне удовлетворительными: у J2SDK нет интерактивной оболочки, а большинству ИСР не хватает конструктивных решений.

В BlueJ все эти проблемы решены.

В марте 2009 года проект BlueJ стал свободно и открыто распространяем, и лицензируется под GNU GPL.

Особенности

Особенностей BlueJ предназначены в качестве помощи для обучения объектно-ориентированного программирования концепций, а также помощи самой программы развития. Как результат, некоторые общедоступные инструменты отличаются от других сред, некоторые инструменты отсутствуют, и другие инструменты предоставляются не часто встречается в средах разработки. Особенности включают:

· Представление объектно-ориентированный подхода - понятия классов и объектов представлены в визуальной форме. Оба имеют четкие визуальные представления, и это легко доказать, что код непосредственно связан с классом, что объект имеет тип класса, и, что класс тип объекта непосредственно определяет имеющихся методов и полей, а также его поведение.

· Простота интерфейса - пользовательский интерфейс проще, чем в полномасштабной профессиональной среде, и поэтому его легче учить. Цель состоит в среде разработки на "исчезают". Студенты должны иметь возможность сосредоточиться на задаче программирования без необходимости бороться с окружающей средой.

· Объект взаимодействия - программисты могут экспериментировать с объектами путем создания объектов на "стенде объектов" и вызывать индивидуальные методы в интерактивном режиме (в том числе проходящих параметров и проверки результатов). Это сделано для того, чтобы поощрять ранние и частые проверки, эксперименты, чтобы помочь понять модель программирования.

· «Пусковая площадка Кода» - пусковая площадка Кода инструмент который немедленно оценивает произвольные выражения и заявления Java.

· Регрессивное тестирование - BlueJ поддерживает регрессивное тестирование с помощью интеграции JUnit. Помимо ручного написания классов JUnit, интерактивные тесты могут быть записаны и случаев JUnit теста могут быть автоматически созданы из этих записей.

· Поддержка работы группы - BlueJ обеспечивает простой поддержки групповой работы через подмножество CVS и Subversion функциональностей.

· Поддержка Java ME - Java ME (Micro Edition) проекты могут быть разработаны и внедрены с BlueJ.

· Гибкая система расширений - Расширения (a.k.a. Plug-Ins) может быть разработан с использованием общественного расширения API для расширения функциональности основы окружающей среды.

· Jar файлы и апплеты - создание исполняемых файлов архивов и апплетов, встроенных в систему.

· Перевод - интерфейс системы BlueJ был переведен, по крайней мере, на 14 различных естественных языков.

Визуально характеристики взаимодействия BlueJ были разработаны, чтобы позволить одному отложить введение определенных концепций программирования считается трудным или проблематичным педагогам. К ним относятся:

· Синтаксис таких как public static void main(String[] args) - который требует неоправданное введения слова public и static , а также аргументы метода и массивы. BlueJ позволяет произвольным классам быть созданными и произвольные методы должны использоваться в интерактивном режиме.

· Программа ввода / вывода. В BlueJ и значений параметров и возвращаемых значений из вызовы методов могут быть введены / проверены непосредственно, так что нет необходимости для учеников, чтобы иметь дело с ядром ввода / вывода или писать графический интерфейс пользователя, когда они все еще изучают основные понятия программирования.

Программа представляет собой полнофункциональный инструмент развития, который широко применяется в школах, колледжах и университетах.

Некоторые из особенностей BlueJ впервые в современных средах разработки, таких как интерактивные экземпляры, прямое взаимодействие объекта, блок регистрации испытания, редактор "Экран навигации", и объем выделения, как правило, полезна для разработки программного обеспечения, однако, обычно не встречается в других средах разработки. Были предприняты попытки повторить некоторые из этих особенностей: например, Microsoft Visual Studio скопировало объекты BlueJ на основе функций. Тем не менее, она остается несколько неясной, поскольку он не включен во все версии этой среды.

BlueJ включает в себя целый ряд других особенностей.

Некоторые из наиболее важными являются интегрированные, простые в использовании отладчика, интегрированные под порт для генерации документации, сложные поддержки для создания и выполнения приложений позволяет и функции экспорта, что может создавать исполняемые файлы банку.

Апплет поддержки включает в себя автоматическое создание апплета скелета, автоматический генерации и загрузки страницы HTML и возможность запуска апплетов в Сети браузеров и апплет просмотра.

Приятно отметить, что окно менеджера проекта упрощено до предела и содержит только необходимые элементы. На мой взгляд, авторам удалось очень оригинально и остроумно продемонстрировать графически работу виртуальной машины (ВМ), отобразив ее в правом нижнем углу окна в виде спирали, напоминающей винт Архимеда (во время работы ВМ она движется и меняет цвет). У этого «винта» есть и другое назначение: если дважды щелкнуть на нем при запущенном потоке, поток (и винт) остановится, и запустится отладчик. Это очень удобно при отладке «долгоиграющих» процессов и особенно при попадании в бесконечный цикл.

Классы проекта отображаются в виде прямоугольников и связей между ними. Цвет и штриховка прямоугольника указывают на состояние, в котором находится класс - модифицирован, откомпилирован или находится в стадии компиляции,- а вид стрелок - на тип связи. Например, штриховка класса Student означает, что класс был модифицирован, а более темный фон класса Person - что в данный момент идет компиляция этого класса. Такой подход позволяет постоянно контролировать все, что происходит в BlueJ.

Для того чтобы приступить к редактированию класса, нужно дважды щелкнуть на соответствующем ему прямоугольнике, а по щелчку правой кнопкой мыши открывается контекстное меню, позволяющее создать экземпляр класса или выполнить один из его статических методов. Все это можно проделать независимо от того, готов ли весь класс полностью или только этот метод.

Если же создать экземпляр класса и поместить его на панель объектов, появляется возможность выполнять все нестатические методы объекта. Для этого необходимо вызвать один из конструкторов, например new Staff(). Таким образом, мы получаем возможность, создав метод и откомпилировав класс, сразу же проверить работоспособность этого участка кода.

В BlueJ есть набор шаблонов, позволяющих быстро создать «скелет» интерфейса, класса или аплета, а графические инструменты менеджера проекта позволяют добавить наследование простым «перетаскиванием» стрелок от одного класса к другому.

Окно отладчика содержит традиционный набор средств и, как отмечают авторы BlueJ, требует для ознакомления не более 15 минут, даже если пользователь совершенно незнаком с программированием.

Интересную возможность контролировать состояние объекта предоставляет команда Inspect из контекстного меню объекта. Она позволяет просматривать состояние полей объекта так же, как это делается в отладчике.

В состав BlueJ входят менеджер проекта, текстовый редактор и отладчик. Компилятор, виртуальная машина и некоторые другие средства «позаимствованы» у J2SDK. Кроме того, не забывайте: BlueJ - бесплатная, платформо-независимая среда. Проект постоянно совершенствуется.

Несмотря на то, что BlueJ использует многие инструменты из набора J2SDK, это среда с графическим интерфейсом. Так, например, интерактивный вызов директивы Tools ? Project Documentation приводит к созданию пакета документации в стиле Sun. Естественно, в любой момент можно открыть окно терминала или сеанса MS-DOS, в зависимости от платформы, и выполнить то же самое из командной строки.

Но и это еще не все. В настоящий момент разработчики сделали доступными исходные коды текстового редактора, а на сайте ведется обсуждение нововведений. Так что у каждого есть возможность не только ознакомиться с исходными текстами, но и внести свою лепту в развитие BlueJ.

Конечно, у BlueJ есть свои проблемы. И целый список обнаруженных ошибок. Так, например, в последней версии возникли проблемы с отладкой метода main.

Однако, учитывая масштабность проекта, его свободное распространение, а также доступность J2SDK () и возможность установки среды на различные операционные системы, включая Linux, BlueJ вполне может составить конкуренцию многим ИСР. При этом, на мой взгляд, она подходит не только для начинающего, но и для профессионала, благодаря своей интеграции с J2SDK и полному набору инструментальных средств.

BlueJ в педагогике

Педагогический подход в BlueJ основан на конструктивизме и визуализации. Работа со средой BlueJ обеспечивает конкретный опыт для абстрактных понятий, таких как класс / объект отношений, экземпляра объекта, метод вызова и передачи параметров. Эти абстрактные понятия традиционно трудно понять, для новичков, а также предоставление конкретных представлений из них предназначенных для оказания помощи в процессе обучения. Визуализация процессов и структур (таких, как объекты на группах объектов, и объект-инспекторов) поддерживать этот процесс.

Цель этого подхода для начинающих является более легкое последовательная умственная модель объектно-ориентированных систем, их свойств, и их исполнения.

До сих пор, мы сосредоточились на представлении технические детали BlueJ окружающей среды. Существует, конечно, не один "правильный" или "неправильный" способ, в котором используют эти инструменты. Есть, однако, известные проблемы с внедрением объектно-ориентированного программирование для начинающих. Многие из этих проблем связаны с освоения в когерентного сложности объектно-ориентированного подхода, Java и программного обеспечения.

Может быть, наибольшей проблемой с преподаванием Java является большое количество циклические зависимости языка понятий и конструкций. Эти характеристики делают особенно трудным первые несколько недель курса.

Со временем, мы определили набор из пяти принципов, которые помогают в разработке, конечно, таким образом, что позволит избежать некоторых наиболее распространенных проблем. Некоторые главные принципы независимо от BlueJ, которые предполагаются в среде BlueJ. Здесь мы кратко суммируем эти главные принципы.

1. Во-первых, объекты. Начать разговор об объектах с первого дня. Объекты и классы фундаментальные понятия, которые учащиеся должны знать и понимать. Не перегружать, говоря о синтаксисе в первую очередь. Все остальное может быть введено в контекст классов и объектов.

2. Не начинать с пустого экрана. Если учащиеся начинают писать проекты с нуля, они должны знать структуру в первую очередь. По сути, они должны сделать конструкцию. Конструкция сложна и требует опыта. Это не задача, которую учащиеся могут хорошо сделать в начале.

3. Код. Прочтение и разбор кода является важным навыком для любого программного обеспечения разработчиком. Эти навыки должны быть изучены для дальнейшего программирования. Это являются первыми вещами, которые должны будут делать учащиеся, когда они постигают знания о разработке программного обеспечения. Учащиеся могут многое узнать от чтения кода.

4. Использование "больших" проектов ориентации. Одним из основных преимуществ объекта заключается в способности структурировать проблемы в независимых модулях (классов). Начинающие не смогут понять цели и характеристики объекта ориентации смотря на один класс примеров. Показать примеры мульти-класса с самого начала, чтобы передать всю идею ООП. Линн и Клэнси описали подобный подход в 1992 году.

Внутренняя структура приложения лежит в понимании объектно-ориентированного программирования.

Некоторые конкретные применения этих принципов в конкретных областях имеют важное значение. Мы сформулируем их как явно выраженные следствия общих руководящих принципов:

Следствие 1: Не начинать с "основных" примеров. Основным методом является худшее изучение кода, пытаясь понять, объектно-ориентированный подход. Это не имеет ничего общего с объектами.

Следствие 2: Не использовать "Hello World" объектов. Hello World не учит об объектах. Если проблема действительно заключалась в подготовке слова "Hello World" на экране, то объектно-ориентированный язык является неправильным инструментом. Если целью является просто иллюстрация редактирования, компиляции, выполнения циклов, нужно выбрать более разумные примеры, чтобы продемонстрировать это.

Следствие 3: Нужно быть осторожным с пользовательским интерфейсом. Работа пользователя с вводом / выводом и является сложным вопросом. Текст ввода / вывода может быть сложным, графические интерфейсы комплекса программ. BlueJ обеспечивает механизм, который позволяет ввод и вывод данных без явно запрограммированного кода ввода / вывода.

Начальные проекты обучения

программирование java bluej

Первый проект. Первые проекты должны быть направлены ??на достижение двух вещей: чтобы ознакомить обучающихся со средой, и передать основные концепции, лежащие в объектно-ориентированном подходе.

В нашем примере для этого этапа будет является проект под названием "формы". Этот проект содержит классы для создания кругов, квадратов и треугольников, которые представлены на экране и можно перемещать, масштабировать и изменять. Обучающиеся должны интерактивно управлять этими объектами для создания изображение на экране. При этом, учащиеся должны на практике изучить создание объектов, вызов методов и передачи параметров. Они также получат первые знания о типах: целые и строковые типы использовать в качестве параметров.

Учащиеся узнают, что Java-приложения состоят из набора классов, что классы могут быть использованы для создания объектов, что многие объекты могут быть созданы из одного класса, что объекты операции (методы); что методы могут иметь параметры и возвращаемые значения, и что объекты имеют состояния (поля со значениями, которые могут изменить через вызовы методов).

Нет необходимости на любом этапе этого проекта иметь дело с синтаксисом Java. Можно показать классу исходного кода в конце этого проекта, но только для иллюстрации существование его как основного механизма программирования. Нельзя ожидать от учащихся понимания ничего из этого на данном этапе.

Второй проект. Цель второго проекта заключается в ознакомлении учащихся с исходным кодом, синтаксисом Java, показать первые несколько программных конструкций и редактирование-компиляция-выполнение. В этом примере можно использовать класс, который реализует простую машину билетов для достижения этой цели. Учащиеся могут исследовать поведение класса, и они быстро заметят, что программа имеет несколько ошибок: в этом примере, машина билетов иногда собирает слишком много денег, и иногда она печатает билеты без надлежащей оплаты.

При исследовании исходного кода, учащиеся имеют возможность увидеть карту методов, которые они открыли за счет экспериментов и наблюдений за объектами в соответствующих раздела кода. Затем проанализировать существующий код. Учащиеся начинут понимать структуру и синтаксис, и тогда нужно внедрять новые конструкции, необходимые для улучшения поведение неисправных класса.

Третий проект. После исправления или добавления кода в существующий метод, учащиеся готовы к следующему шагу: добавление новых методов. На этой стадии, обычно предоставляется обучающимся частично реализованные проекты, которые они должны расширить или дополнить очевидным способами. Эти расширения включают добавление новых методов, а также модификации существующих.

Со временем, можно использовать целый ряд различных проектов для этого этапа. Они могут включать в себя калькулятор, аналогично описанный Reges (Reges, 2000), изображение манипуляции, например, упрощенную игру в Тетрис, Элиза-подобный диалог системы, шифрование / дешифрование системы и системы электронного аукциона. Но в порядке возрастания сложности. На данном этапе, проекты, как правило, не требуют от обучающихся написать графический интерфейс. Количество языковых конструкций, необходимых для решения неуклонно растет.

Четвертый проект. Следующим шагом является проект, в котором учащиеся должны добавить классы (опять же в рамках существующего проекта). Здесь можно использовать простую текстовую приключенческую игра называемую "Мир Зуул", аналогичной описанной в Адамс (2002). Основные структуры выдаются учащимся, который реализует различные возможности, ввод команд.

Обучающихся можно попросить придумать сценарий игры, добавлять элементы в номерах, способность игроков для выполнения пунктов (до определенного веса), и др. ряд более интересных задач, таких, как осуществление неигровых персонажей, добавление диалога с игровыми персонажами, добавив, случайные номера транспортеры, различные счетные системы, и многое другое. Возможности для задач можно продолжать бесконечно.

Одним из важнейших аспектов является то, что некоторые из задач явно требуют добавления новых классов, наиболее очевидным из которых является класс "Item". Учащиеся также проходят упражнения в чтении и понимании существующего кода. Они должны вносить изменения в большинство (но не все) из классов, но они должны понять, что хотят изменить и где.

Оба варианты могут хорошо работать, и выбор во многом зависит от целей курса. Это может быть одним из самых успешных заданий, с удивительными разработками учащихся как в изобретательности рассказов и технических реализаций.

Пятый проект. Последним этапом является проект, в котором учащиеся могут работать в группах и создать целые приложения с нуля. На этот раз, только краткое описание задачи дается, и обучающимся придется пройти через весь процесс развития, в том числе класса конструкции.

Учащимся предполагается освоить низкий уровень написания кода, и проект служит практике основания для применения этих навыков. Действительно новые и наиболее сложные проблемы на этом этапе разработки приложений и работы в группе.

Моделирование идеальным примером для практикующих объектно-ориентированное проектирования, потому что почти все объекты, необходимые в заявке соответствующих объектов в реальном мире, и очень легко распознать с достаточно простыми методами.

Небольшие проблемы, как правило, решается внутри групп, в то время как преподаватель сосредоточивается на обсуждении анализа, проектирования и работы вопросов группы. Хорошо организованная работа процессов группы ожидается, которая будет создана и документирована.

Это первый раз учащиеся проектируют, но не последний. Этот проект является самым длинным из назначенных проектов.

Заключение

В настоящий момент на сайте BlueJ появилась русская версия руководства пользователя, а в ближайшее время появится полностью русифицированный интерфейс оболочки. Кроме того, хочется обратить внимание на то, что в сочетании с Linux BlueJ позволяет создать полностью легальную среду разработки межплатформенных приложений. А это реальная возможность, во-первых, уйти от пиратских копий Turbo Pascal, на которых построено обучение в большинстве институтов, а во-вторых, использовать самые современные технологии для разработки веб-приложений в учебном процессе.

Список литературы

1. Адамс, Р. (2002). Colossal Cave Adventure Page. 2002 года http://www.rickadams.org/adventure/

2. Астрахань О., Брюс К., Кофман Е., Коллинг М. & Reges, С. (2005) Труды 36-й SIGCSE технического симпозиума по Компьютерному естественно-научному образованию, 451-452, Сент-Луис, штат Миссури, США.

3. Барнс, DJ, Коллинг, М. (2005). Первой объекты с Java - практическое введение. Использование BlueJ. 2-е издание Pearson Education, Харлоу, Англия.

4. BeanShell (2003). BeanShell - Легкие сценарии для Java. http://www.beanshell.org/

5. Бек К., и Каннингем, W. (1989). Лаборатория объектно-ориентированное мышление. OOPSLA, Новый Орлеан, штат Луизиана США.

6. DrJava (2003). DrJava. http://drjava.sourceforge.net/

7. Каган Д., и Маркхам, С. (2000, декабрь). Обучение Java с BlueJ. Документ, представленный в австралийском обществе для компьютеров в обучении в системе высшего Образование (ASCILITE 2000), Кофс-Харбор, Австралия.

8. IBM Rational Rose (2003). Визуальное моделирование с Rational Rose. http://www.rational.com/products/rose/index.jsp

9. JBuilder (2003). Borland Software Corporation - JBuilder. http://www.borland.com/jbuilder/

10. JUnit (2002). JUnit, тестирование Ресурсы для экстремального программирования. http://www.junit.org

11. Коллинг, M. (1999). Проблема преподавания объектно-ориентированное программирование, часть 2: Среды. Журнал объектно-ориентированное программирование, 11 (9), 6-12.

12. Коллинг, М. (1999). Преподавание объектов ориентации Blue окружающей среды. Журнал Объектно-ориентированное программирование, 12 (2), 14-23.

13. Коллинг, М., (2001). Руководящие принципы для преподавания объектов ориентации Java. Документ, представленный на 6-ой конференции по инновациям и технологиям в области компьютерном естественнонаучном образовании (ITiCSE 2001), Кентербери, Великобритания.

14. Коллинг, М., Квиг, Б. Паттерсон, А. Розенберг, J. (2003) системы BlueJ и его педагогика. В журнале преподаванию информатики, Специальный выпуск на обучение и обучение Object Technology, том 13, № 4.

15. Макивер, Л. (2002, 18-21 июня). Языки и среды для начинающих программистов. Документ, представленный на четырнадцатом ежегодном рабочем совещании по психологии Программирование Interest Group (PPIG 2002), Brunel University, Миддлсекс, Великобритания.

16. Унгер, Д., и Смит, Р. (1987). Я: Сила простоты. В OOPSLA конференции Труды, 227-241, Орландо, штат Флорида.

Размещено на Allbest.ru