摘 要 論述利用GUI編程提高學(xué)生編程興趣的必要性，討論GUI編程在提高學(xué)生編程興趣中的重要作用，并以MATLAB語言為例，詳細(xì)給出通過GUI編程提高學(xué)生編程興趣的具體的實(shí)施方案。
　　關(guān)鍵詞 GUI編程；MATLAB；編程能力
　　中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1671-489X（2016）24-0136-03
　　1 引言
　　隨著數(shù)字時(shí)代[1]、物聯(lián)網(wǎng)世界的到來[2]，大數(shù)據(jù)[3]、云計(jì)算[4]、人工智能[5]等技術(shù)正在發(fā)揮越來越重要的作用。這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都依靠一個(gè)共同的手段——編程。編寫程序的能力是大學(xué)生職業(yè)發(fā)展最重要的能力之一，尤其是對于理工科學(xué)生來說更是如此。如今人們的衣食住行等都離不開手機(jī)和電腦，手機(jī)和電腦的功能正是通過安裝在其上的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)的。此外隨著機(jī)器人技術(shù)的逐步發(fā)展，將來一些常見的、重復(fù)性的工作將逐漸被機(jī)器人所取代，而機(jī)器人的控制正是通過編程來進(jìn)行。未來，隨著機(jī)器人的不斷普及，可以預(yù)見到，編程將成為人們普遍需要具備的能力之一[6]。
　　編程能力的重要性不言而喻，但是學(xué)好編程卻不是一件容易的事情。不少大學(xué)生一提到編程就頭痛，一上編程課就雙眼迷茫、腦袋昏沉、呵欠不斷，就是提不起興趣來。其最主要的原因在于：學(xué)生普遍覺得編程太過抽象和單調(diào)，由于大多數(shù)教師覺得對于學(xué)生來說，GUI（Graphical User Interface，圖形用戶界面）編程太難，上課時(shí)盡量避免講授，學(xué)生一般只能接觸到控制臺(tái)程序的編寫，只能通過冰冷的屏幕查看結(jié)果，而不會(huì)自己編寫界面實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互，提高編程的成就感，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。為此，本文將重點(diǎn)討論GUI編程在提高學(xué)生編程興趣中的重要作用，以及介紹在MATLAB中GUI編程的具體實(shí)施方案。
　　2 GUI編程在提高學(xué)生編程興趣中的重要作用
　　常規(guī)的編程教學(xué)中，教師在講授編程時(shí)總是先講授該編程語言中的各種數(shù)據(jù)類型的定義、流程控制語句的用法、函數(shù)的編寫、類的實(shí)現(xiàn)等，最后再講授一些實(shí)際的例子，告訴學(xué)生怎么運(yùn)用該編程語言解決實(shí)際問題。這一比較傳統(tǒng)的教學(xué)過程，雖然比較符合由易到難的教學(xué)規(guī)律，但是往往與程序員實(shí)際的編程步驟不一致。一個(gè)資深的程序員在編寫一個(gè)面向?qū)嶋H應(yīng)用的軟件時(shí)，往往是從軟件的前端界面、后臺(tái)負(fù)責(zé)功能實(shí)現(xiàn)的源碼、前端界面與后臺(tái)的連接等三方面來考慮。如果學(xué)生不能夠站在一個(gè)程序員的角度來理解軟件編寫的具體實(shí)現(xiàn)過程，對于在未來工作中編程能力的提高、與其他程序的相互協(xié)作以及職業(yè)的發(fā)展將極為不利。
　　因此，在編程教學(xué)中，在課程的開始階段就應(yīng)當(dāng)以一個(gè)簡單而實(shí)際的例子向?qū)W生展示前端界面設(shè)計(jì)、后臺(tái)源碼編寫等兩個(gè)步驟的具體實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生對如何編寫一個(gè)具體的軟件建立清晰的思路。在接下來的授課中，再按照上述的2個(gè)步驟具體講授這2個(gè)部分的具體編程實(shí)現(xiàn)。通過這樣的方式，使學(xué)生明白在編程課程上到底要學(xué)些什么，到底要達(dá)到什么樣的目標(biāo)。學(xué)生只有明白了要做什么，用什么來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，才能夠激發(fā)起學(xué)習(xí)的熱情和興趣。如果一上來就開始講授各種編程的語法和命令，學(xué)生往往充滿疑惑，不知道為什么要學(xué)這些語法和命令，也不知道這些語法和命令在具體的軟件實(shí)現(xiàn)過程中到底有什么用，從而缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力和毅力，甚至剛開始就放棄編程的學(xué)習(xí)。
　　3 通過GUI編程激發(fā)學(xué)生編程興趣的具體實(shí)施方案
　　接下來，將以利用MATLAB語言編寫一個(gè)多功能的計(jì)算器為例，描述通過GUI編程激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的具體實(shí)施方案。首先，在教學(xué)開始時(shí)需向?qū)W生表明，本次教學(xué)的主要目的是通過MATLAB中的GUI編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)多功能計(jì)算器。該計(jì)算器與常用的計(jì)算器的界面相似，但是除了常用的計(jì)算器所具有的功能外，還可以具有繪制函數(shù)圖形的功能，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心，吸引學(xué)生的注意力。然后向?qū)W生提出問題：要實(shí)現(xiàn)這個(gè)多功能的計(jì)算器需要哪些步驟呢？通過與學(xué)生的問答互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生意識到要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)多功能計(jì)算器，主要步驟包括：1）前端界面設(shè)計(jì)；2）后端源碼實(shí)現(xiàn)。隨后按照下述方式分別給出兩個(gè)步驟的具體實(shí)現(xiàn)過程。
　　前端界面的設(shè)計(jì) 在MATLAB207a的命令窗口中輸入命令guide，按回車后將彈出圖1所示對話框。
　　在主菜單欄中共有兩個(gè)選項(xiàng)：Create New GUI，創(chuàng)建新的GUI；Open Existing GUI，打開已經(jīng)存在的GUI。這里選擇創(chuàng)建新的GUI，在該菜單欄下有4個(gè)子菜單。由于需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)多功能的計(jì)算器，所以選擇Blank GUI（Default），
　　空白的GUI（默認(rèn)）。點(diǎn)擊OK后則彈出圖2。在圖2中主要包含內(nèi)置控件區(qū)、界面布局區(qū)。
　　從內(nèi)置控件區(qū)選擇需要的控件，拖放到界面布局區(qū)，可以完成前端界面端的布局，如圖3所示。該界面的設(shè)計(jì)思路是：最上面的白色矩形區(qū)域是繪圖區(qū)域，綠色區(qū)域是計(jì)算結(jié)果展示區(qū)域，在兩個(gè)窗口的下方則是功能按鍵區(qū)。
　　后臺(tái)源碼的編寫 多功能計(jì)算器的原理是當(dāng)按下某個(gè)功能按鈕后則執(zhí)行對應(yīng)的功能。在前面的步驟中已經(jīng)繪制出界面中的各個(gè)功能按鈕，剩下的工作則是通過后臺(tái)源碼的編寫實(shí)現(xiàn)每個(gè)按鍵的功能。
　　MATLAB中通過每個(gè)控件的回調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)每個(gè)按鍵的具體功能。先選中需要實(shí)現(xiàn)其功能的按鈕，然后點(diǎn)擊右鍵，選擇View Callbacks選項(xiàng)中的callbakc則跳轉(zhuǎn)到該按鍵的回調(diào)函數(shù)的編寫處。在此處編寫相應(yīng)的代碼，實(shí)現(xiàn)該按鍵的功能。重復(fù)此步驟，完成所有按鍵的回調(diào)函數(shù)的編寫。點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕后則會(huì)彈出多功能計(jì)算器的操作界面。
　　在該計(jì)算器可以繪制一些簡單函數(shù)的圖形。在圖4中同時(shí)繪制出正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的圖象。同時(shí)，該多功能計(jì)算器還具有一般計(jì)算器所具有的常見功能。
　　最后總結(jié)通過GUI編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)多功能計(jì)算器的過程，并向?qū)W生拋出問題：前端界面編寫和后臺(tái)源碼實(shí)現(xiàn)需要具有哪些編程知識呢？通過與學(xué)生之間的提問和回答，引導(dǎo)學(xué)生明白：在編程的學(xué)習(xí)中要重點(diǎn)搞清楚該語言中的數(shù)據(jù)類型，實(shí)現(xiàn)流程的控制的基本方法，軟件的每個(gè)功能都是通過對應(yīng)的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的；等等。這樣學(xué)生自然就明白在隨后的、深入的編程學(xué)習(xí)中要重點(diǎn)學(xué)習(xí)該語言中基本的數(shù)據(jù)類型、流程控制語句的用法以及函數(shù)的實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容，就明確了學(xué)習(xí)的目的，做到有的放矢，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。
　　4 總結(jié)
　　本文首先重點(diǎn)討論了利用GUI編程提高學(xué)生編程興趣的必要性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以預(yù)見到編程能力在人們的日常生活以及工作中將越來越重要，編程能力將成為大學(xué)生尤其是理工科大學(xué)生需要掌握的一種核心能力。利用GUI編程可以提升剛開始接觸編程的學(xué)生的興趣，明確學(xué)習(xí)編程的目的和具體步驟，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心。此外，本文以MATLAB語言為例，給出通過GUI編程激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的具體方案。通過GUI編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)多功能計(jì)算器，從而起到拋磚引玉的目的，激發(fā)學(xué)習(xí)編程的熱情。
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