AgentSheets - AgentSheets
 Инструмент AgentSheets
| |
| Парадигма | объектно-ориентированное , образовательное , диалоговое программирование |
|---|---|
| Разработано | Александр Репеннинг |
| Впервые появился | 1991 |
| Стабильный выпуск | 4.0 / 19 мая 2014 г .
|
| Платформа | JVM |
| Лицензия | проприетарный |
| Веб-сайт | www |
| Под влиянием | |
| Лисп , Логотип , Smalltalk | |
| Под влиянием | |
| Etoys , Scratch | |
AgentSheets был первым современным языком программирования для детей, основанным на блоках. Идея AgentSheets состояла в том, чтобы преодолеть синтаксические проблемы, встречающиеся в распространенных текстовых языках программирования, с помощью механизмов перетаскивания, концептуализирующих команды, такие как условия и действия, как редактируемые блоки, которые могут быть составлены в программы. AgentSheets используется для создания мультимедийных проектов, таких как игры и интерактивные симуляции. Основными строительными блоками AgentSheets являются агенты, которые представляют собой интерактивные объекты, запрограммированные с помощью правил. Используя условия, агенты могут распознавать вводимые пользователем данные, включая мышь, клавиатуру, а в некоторых версиях даже распознавание речи и содержимое веб-страницы. Используя действия, агенты могут перемещаться, издавать звуки, открывать веб-страницы и вычислять формулы.
История
Первоначально AgentSheets считался инструментом кибер- обучения для обучения студентов программированию и связанным с ними навыкам в области информационных технологий с помощью игрового дизайна.
AgentSheets поддерживается учебной программой для средних и старших классов, которая называется «Масштабируемый игровой дизайн» и соответствует национальным стандартам образовательных технологий ISTE (NETS). Миссия этого проекта состоит в том, чтобы заново изобрести информатику в государственных школах, мотивируя и обучая всех учащихся, включая женщин и недостаточно представленные сообщества, изучать информатику с помощью игрового дизайна, начиная с уровня средней школы. В рамках этой учебной программы студенты создают все более сложные игры и, как часть этого процесса, узнают о вычислительных концепциях на уровне вычислительного мышления, которые имеют отношение к игровому дизайну, а также к вычислительной науке. Учебный план доступен через Scalable Game Design Wiki. Исследования, посвященные изучению мотивационных аспектов обучения информатике в государственных школах, в настоящее время изучают возможность внедрения игрового дизайна в репрезентативных регионах США, включая технологические центры, центральные города, сельские районы и отдаленные / племенные районы. Предыдущее исследование уже показало, что игровой дизайн с помощью AgentSheets доступен для всех, независимо от пола, а также этнической принадлежности и не ограничивается учащимися, интересующимися видеоиграми.
Результаты поддерживаемого программой NSF ITEST исследования, посвященного изучению мотивационных и образовательных аспектов внедрения информатики на уровне средней школы, чрезвычайно положительны с точки зрения мотивационных уровней, количества участников и участия женщин и недопредставленных сообществ. Участие чрезвычайно велико, потому что большинство участвующих в исследовании средних школ сделали масштабируемый игровой дизайн модулем, который является частью существующих обязательных курсов (например, мощность компьютера с клавиатурой и розеткой). Многие из средних школ обучают всех своих учеников масштабируемому игровому дизайну, достигая в некоторых школах более 900 учеников в год в каждой школе. Из более чем 1000 студентов, участвовавших в проекте в первом семестре, более 52% составляли девушки. Из девочек 85% понравился курс масштабируемого игрового дизайна, а 78% хотели бы пройти еще один курс игрового дизайна.
Дизайн
Встроенный язык перетаскивания достаточно доступен, чтобы студенты, не имеющие опыта программирования, могли создать свою собственную простую игру, похожую на Frogger , и опубликовать ее в Интернете на первом занятии. В то же время AgentSheets достаточно мощен, чтобы создавать сложные игры в стиле The Sims с искусственным интеллектом . Чтобы перейти от визуального программирования к более традиционному программированию, студенты могут преобразовать свои игры в исходный код Java .
Подобно электронной таблице, таблица агентов представляет собой вычислительную сетку. В отличие от электронных таблиц, эта сетка содержит не только числа и строки, но и так называемых агентов. Эти агенты представлены изображениями, могут быть анимированы, издавать звуки, реагировать на действия мыши / клавиатуры, могут читать веб-страницы, могут говорить и даже распознавать речевые команды (Mac). Эта сетка хорошо подходит для создания приложений вычислительной науки, моделирующих сложные научные явления, с использованием до десятков тысяч агентов. Сетка полезна для построения агентных симуляций, включая клеточные автоматы или модели на основе диффузии. Эти модели используются в самых разных приложениях. Как работает селевой оползень? Когда рушится мост? Насколько хрупки экосистемы? Эта способность поддерживать игры, а также приложения для вычислительной науки с включением научных визуализаций делает AgentSheets уникальным инструментом вычислительного мышления , который используется в компьютерных науках и образовании STEM .
Как используется AgentSheets
AgentSheets используется во многих контекстах по всему миру:
- Учащиеся средней школы создают симуляции пищевой сети, чтобы исследовать сложность экологических систем.
- Учащиеся компьютерных клубов средней школы создают компьютерные игры, начиная от простых классических аркад, таких как Frogger, до сложных игр на основе искусственного интеллекта, таких как The Sims .
- Старшеклассники используют AgentSheets в качестве инструмента рассказа и моделирования исторических событий, таких как бойкот винограда Сезара Чавеса.
- Старшеклассники моделируют миры хищников-жертв и анализируют данные, созданные с помощью таблиц и графиков.
- Научные программы после школы показывают учащимся, как создавать собственные научные симуляции, начиная от имитации лесных пожаров и заканчивая распространением вирусов.
- Учащиеся старших классов используют AgentSheets как введение в инструмент программирования
- На курсах для выпускников и бакалавров по дизайну образовательных игр используются таблицы AgentSheets для создания прототипов, тестирования, доработки и публикации простых образовательных игр.
- Исследования в области искусственного интеллекта и совместных агентов, например, Antiobjects.
История
Первоначальной целью этого исследования было изучение новых моделей вычислительного мышления. Первый прототип AgentSheets был запущен в 1989 году в Университете Колорадо , NCAR , Connection Machine 2 . Connection Machine - это высокопараллельный компьютер с количеством процессоров до 65 536. Осознав, насколько сложно было программировать машину соединений, понимание того, что «циклы ЦП всегда будут в конечном итоге дешевле, чем когнитивные циклы», привело к исследованию нескольких новых парадигм программирования :
- Правила перезаписи графики на основе агентов : (1991) Такое поведение, как поезд, следующий по железнодорожным путям, можно указать с помощью правил до / после. Эти правила можно создать путем программирования на примере . Пользователь велел системе следить за поездом; пользователь переместил бы поезд на железнодорожном пути на один шаг и остановил бы запись; система создаст правило, разрешающее поездам следовать по железнодорожным путям. Графические правила перезаписи, основанные на агентах, позже также использовались в инструменте программирования KidSim / Cocoa / Creator .
- Правила семантической перезаписи : (1994) Стало ясно, что правила графической перезаписи на основе агентов, используемые в AgentSheets91 и KidSim / Cocoa / Creator, недостаточно эффективны для ряда приложений, которым требуются более общие шаблоны. Например, было просто создать правило, заставляющее поезд следовать по прямому участку пути, но количество правил быстро увеличивалось, когда пытались заставить поезда следовать всем комбинациям поворотов и перекрестков. Правила семантической перезаписи могут интерпретировать правила топологически. С помощью одного правила пользователь может создать законченный поезд, который следует за поведением рельсового пути.
- Программирование с помощью аналогичных примеров : (1995) Новое поведение можно создать с помощью аналогий. Например, поведение автомобиля можно описать как аналогию с поездами. Автомобиль движется по дороге, как поезд по рельсам. Проблемой этого подхода является концептуальная обработка исключений. Аналогии часто бывают неполными или слишком общими. Это требует, чтобы пользователи могли уточнять программы, созданные с помощью программирования по аналогичным примерам.
- Тактильное программирование : (1996) AgentSheets становится первой в мире образовательной средой программирования с перетаскиванием. Интерфейсы перетаскивания можно использовать для создания синтаксически правильных программ. В Visual AgenTalk (VAT), языке визуального программирования, основанном на правилах, пользователи создают правила, перетаскивая условия и действия из палитр. Тактильный аспект Visual AgenTalk позволяет пользователям с помощью перетаскивания понимать, что делают программы. Перетаскивая условия, действия, правила и даже методы на агентов, они видят последствия вызова фрагмента программы без необходимости писать тестовую программу. Подобное программирование перетаскивания позже можно будет найти в языке Etoys (часть Squeak ), в Alice и в Scratch .
- AgentSheets Inc .: (1996) При поддержке Национального научного фонда AgentSheets стал коммерческим продуктом. Модель программирования была расширена, добавлено больше способов взаимодействия (например, распознавание речи (Mac)), улучшена научная визуализация (например, построение трехмерных графиков в реальном времени (Mac)), а AgentSheets локализованы (например, для японского и Греческий).
- Масштабируемый дизайн игры : (2008) Бесплатная учебная программа на основе игрового дизайна, охватывающая идеи вычислительного мышления от начальной до аспирантуры на основе AgentSheets. Миссия Scalable Game Design заключается в следующем: Переосмысление информатики в государственных школах путем мотивации и обучения всех учащихся, включая женщин и недостаточно представленные сообщества, изучению информатики посредством игрового дизайна, начиная с уровня средней школы. Проект финансируется Национальным научным фондом.
- Диалоговое программирование : (2010) AgentSheets 3 - первая в мире среда программирования, поддерживающая вычислительное мышление, предоставляя информацию о значении программы. В отличие от подходов к визуальному программированию, которые помогают только с синтаксическими проблемами, такими как предотвращение пропуска точек с запятой, диалоговое программирование помогает с семантикой, которая является смыслом вашей программы. Верно ли это условие прямо сейчас? Сработает ли это правило? Почему это правило не работает? Агент диалогового программирования расскажет обо всем этом и многом другом ненавязчивым способом.
Смотрите также
- Веб-моделирование (WBS)
использованная литература
- ^ Cyberlearning, определенный Национальным научным фондом
- ↑ Scalable Game Design Wiki, архивная копия от 26 августа 2011 г., на Wayback Machine
- ^ публикации, связанные с проектом Scalable Game Design. Архивировано 15 апреля 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ «Результаты масштабируемой игры» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 июня 2010 года . Проверено 21 февраля 2010 .
- ^ "Проект бойкота винограда с симуляцией" . Архивировано из оригинала на 2008-05-14 . Проверено 1 октября 2008 .
- ^ Пример программы GK-12 NSF с использованием AgentSheets: проект Memphis Tri-P-LETS. Архивировано 2 сентября 2006 г. на Wayback Machine.
- ^ примеры игр, называемых гамлетами