CN111651155A - 一种编程学习操作系统及外接交互系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种编程学习操作系统，包括程序编辑模块、进程管理，网络通信管理、内存管理以及文件管理，电脑开机后直接进入程序编辑模块编写程序；外接交互系统包括与电脑通信连接的外接编辑器，以及安装外接编辑器内部的模拟系统，电脑将编程代码按照逻辑关系分类模块化并且将分类模块分别发送到外接编辑器内，模拟系统提供二维编辑空间并且建立分类模块与模拟系统的映射关系，模拟系统将分类模块的编程结果进行动态演示；本方案根据外接编译器的数据显示以及图标的移动方式，可根据数据显示以及平面图标的移动方式初步判断编码的正确性，提高了编程学习的主动性，实现直观教学以及让学生高度参与互动的功能。

Description

一种编程学习操作系统及外接交互系统
技术领域
本发明实施例涉及编程学习系统技术领域，具体涉及一种编程学习操作系统及外接交互系统。
背景技术
编程帮助孩子培养逻辑思维能力和抽象思维能力。为了使计算机能够理解人的意图，孩子就必须要将解决的问题的思路、方法、和手段通过计算机能够理解的形式告诉计算机。
对于编程初学者来说，编程环境等前期的准备工作非常繁琐。尤其对于学生，很难一个人独立完成学习任务，编程初学者并不会写特别复杂的程序，而配置复杂的环境，会耗费大量的时间，学习效率低下。
另外，对于缺乏逻辑训练的初学者来说，编程学习抽象且难以入学，但是现有的编程系统并没有与其他交互系统进行连接，缺少模拟演示的环节，无法对编码编译结果进行动态演示，因此，初学者无法自主的判断编程结果的对错，编程学习的进步慢。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种编程学习操作系统及外接交互系统，以解决现有技术中缺少模拟演示的环节，无法对编码编译结果进行动态演示、初学者无法自主的判断编程结果的对错，编程学习的进步慢的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：一种编程学习操作系统，包括程序编辑模块、进程管理，网络通信管理、内存管理以及文件管理，电脑开机后直接进入所述程序编辑模块编写程序。
另外，本发明还提供了一种编程学习操作系统的外接交互系统，包括与电脑通信连接的外接编辑器，以及安装所述外接编辑器内部的模拟系统，所述电脑将编程代码按照逻辑关系分类模块化并且将分类模块分别发送到所述外接编辑器内，所述模拟系统提供二维编辑空间并且建立所述分类模块与所述模拟系统的映射关系，所述模拟系统将所述分类模块的编程结果进行动态演示。
作为本发明的一种优选方案，所述模拟系统包括二维显示界面，以及设置在所述二维显示界面内的平面图标，所述模拟系统内还设有对编程代码进行编译的模拟编译器，每个所述平面图标分别与实体编程对象以及所述编程代码的分类模块建立匹配映射关系，所述平面图标在所述二维显示界面动态变化来实现动画模拟。
作为本发明的一种优选方案，所述平面图标包括与所述实体编程对象一一对应的物理图标以及自定义输出数据显示方式的二维坐标系，并且所述物理图标主要由静止不变的静态图标和状态变化的动态图标组成，所述动态图标对应所述实体编程对象中物理状态发生变化的对象个体，所述静态图标对应所述实体编程对象中物理状态不发生变化的对象个体，所述模拟系统内的每个所述动态图标的移动参数通过从所述分类模块中直接获取或者根据用户的需求自定义输入。
作为本发明的一种优选方案，所述模拟系统实现对编程代码的动态模拟的具体实现步骤为：
将编程代码导入所述外接模拟器内，并且将编程代码分类模块化分解；
在所述二维显示界面对应所述实体编程对象选择平面图标，并且按照安装顺序对应置位；
将每个平面图标与编程代码中的不同参数一一匹配映射，利用模拟编译器解析编程代码来确定每个所述平面图标的动态变化；
编译电脑上的编程代码，模拟系统的平面图标根据解析步骤对应同步移动变化。
作为本发明的一种优选方案，所述平面图标与所述编程代码中的不同参数建立映射关系后，所述平面图标的初始化数据则直接从所述编程代码对应的分类模块内获取，并且所述平面图标的数据随着所述分类模块的编译进程实时变化。
作为本发明的一种优选方案，所述二维坐标系用于逻辑运算的自定义输出数据的显示方式，并且所述二维坐标系的X轴和Y轴的数据分别与编程代码的自变量和因变量一一对应，所述模拟编译器通过解析所述编程代码内的自变量和因变量之间的函数关系，确定所述二维坐标系内的X轴和Y轴的数据变化。
作为本发明的一种优选方案，所述模拟编译器通过对编程代码的解析并建立两个或者多个所述动态图标之间的联系，当其中一个所述动态图标的参数变化时，其他的所述动态图标发生联动反应以实现编程代码的动态模拟。
作为本发明的一种优选方案，所述二维坐标系内还设有用于标注数据趋势走向的曲线选择项，优选为曲线图、折线图和散点图。
本发明的实施方式具有如下优点：
(1)本发明安装本操作系统电脑开机后，直接进入编程环境，不需要任何安装、配置就可以编写程序，这样对于编程初学者省去了大量的初期环境学习和配置时间，直接进行编程学习或者练习，同时本操作系统所占空间也非常小，对传统操作系统对硬件环境的要求大大降低，降低了编程学习成本；
(2)建立实体操作、编程操作以及动态模拟的三种状态于一体，当编程学习者在编程电脑上编写程序后，先将编写的程序在外接模拟器上进行动态模拟，并且将程序编译时产生的数据实时显示，根据外接编译器的数据显示以及图标的移动方式，可根据数据显示以及平面图标的移动方式初步判断编码的正确性，编码不正确时，方便及时修改，当只有当外接模拟器编译正确时，才利用编程代码真正运行实体对象，对实体对象起到一定的保护作用，同时提高了编程学习的主动性，实现直观教学以及让学生高度参与互动的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中的外接交互系统的结构框图；
图2为本发明实施方式的外接交互系统工作方法的流程示意图。
图中：1-外接编辑器；2-模拟系统；
201-二维显示界面；202-平面图标；203-模拟编译器；
2021-物理图标；2022-二维坐标系。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供了一种编程学习操作系统，包括程序编辑模块、进程管理，网络通信管理、内存管理以及文件管理，电脑开机后直接进入所述程序编辑模块编写程序。
也就是说，安装本操作系统电脑开机后，直接进入编程环境，不需要任何安装、配置就可以编写程序，这样对于编程初学者省去了大量的初期环境学习和配置时间，直接进行编程学习或者练习，同时本操作系统所占空间也非常小，对传统操作系统对硬件环境的要求大大降低，降低了编程学习成本。例如在NXP LPC1114系列CPU上运行，该型号处理器的价格只有1美元。
由于本实施方式提供的操作系统去除了图形化桌面、多媒体等与编程不相关的模块，因此在减少操作系统所占用的空间的同时，造成了无法实现直观、不方便教学以及无法让学生高度参与互动的缺陷，为了解决上述缺陷，本实施方式提供一种编程学习操作系统的外接交互系统，通过外接编译器，将编程结果通过外接编译器动态编译显示，从而提高了编程学习的趣味性，增加初学者对编程学习的兴趣。
具体的包括与电脑通信连接的外接编辑器1，以及安装所述外接编辑器1内部的模拟系统2，所述电脑将编程代码按照逻辑关系分类模块化并且将分类模块分别发送到所述外接编辑器1内，所述模拟系统2提供二维编辑空间并且建立所述分类模块与所述模拟系统2的映射关系，将所述分类模块建立连接进行动态演示。
其中所述模拟系统2包括二维显示界面201，以及设置在所述二维显示界面201内的平面图标202，所述模拟系统2内还设有对编程代码进行编译的模拟编译器203，每个所述平面图标202分别与实体编程对象以及所述编程代码的分类模块建立匹配映射关系，所述平面图标202在所述二维显示界面201动态变化来实现动画模拟。
也就是说，先确定不同实体对象在编程代码中对应的参数，并将编程代码中的参数与模拟系统2中的模拟部件(即下文所说的平面图标202进行对应)，也就是说，建立实体对象、编程代码参数以及模拟系统2之间的一一对应关系，从而实现将实体对象的移动方式在模拟系统2内显示；
然后，将编程系统中的每个参数对应的逻辑编程代码模块化分类，将模拟部件与分类模块建立关联关系；
最后，在编程电脑上编译编程代码，则外接编译器的模拟部件按照编程代码执行操作，模拟部件的输出数据跟着分类模块的编译数据同步变化。
另外平面图标202包括与所述实体编程对象一一对应的物理图标2021以及自定义输出数据显示方式的二维坐标系2022，并且所述物理图标2021包括静止不变的静态图标和状态变化的动态图标，所述动态图标对应所述实体编程对象中物理状态发生变化的对象个体，所述静态图标对应所述实体编程对象中物理状态不发生变化的对象个体，所述模拟系统2内的每个所述动态图标的移动参数通过从所述分类模块中直接获取或者根据用户的需求自定义输入。
所述模拟系统2实现对编程代码的动态模拟的具体实现步骤为：
步骤100、将编程代码导入所述外接模拟器内，并且将编程代码分类模块化分解；
步骤200、在所述二维显示界面201对应所述实体编程对象选择平面图标202，并且按照安装顺序对应置位；
步骤300、将每个平面图标202与编程代码中的不同参数一一匹配映射，利用模拟编译器203解析编程代码来确定每个所述平面图标202的动态变化；
步骤400、编译电脑上的编程代码，模拟系统2的平面图标202根据解析步骤对应同步移动变化。
因此，也就是说，在步骤300中，所述平面图标202与所述编程代码中的不同参数建立映射关系后，所述平面图标202的初始化数据则直接从所述编程代码对应的分类模块内获取，并且所述平面图标202的数据随着所述分类模块的编译进程实时变化。
所述模拟编译器203通过对编程代码的解析并建立两个或者多个所述动态图标之间的联系，当其中一个所述动态图标的参数变化时，其他的所述动态图标发生联动反应以实现编程代码的动态模拟。
例如实体编程对象分别为红外传感器、电机和蜂鸣器，实体编程对象的实施环境为利用红外传感器检测电机与红外传感器之间的实时距离，当实时距离小于阈值时，则暂停电机并且蜂鸣器发出警报；
那么在外接模拟器的二维显示界面201内需要先选定对应每个实体编程对象的平面图标202，将红外传感器选定为静态图标，将蜂鸣器和电机选定为动态图标，因此需要对应红外传感器、蜂鸣器和电机在编程代码对应的参数命名，建立外接模拟器中的平面图标202与编程代码中的命名参数一一映射的关系；
选定平面图标202中具有联动关系的图标，并且建立两个或者多个图标之间的联动关系，例如本实施例中的电机和蜂鸣器；
最后，输入电机的初始化数据，其中电机的运行参数可直接从编程代码里面直接获取，电机的位置随着编程编译进程而移动，并且电机的运行参数随着编码的编译过程实时变化。
作为本实施方式的关键点，本实施方式建立实体操作、编程操作以及动态模拟的三种状态于一体，当编程学习者在编程电脑上编写程序后，先将编写的程序在外接模拟器上进行动态模拟，并且将程序编译时产生的数据实时显示，根据外接编译器的数据显示以及图标的移动方式，可根据数据显示以及平面图标202的移动方式初步判断编码的正确性，编码不正确时，方便及时修改，当只有当外接模拟器编译正确时，才利用编程代码真正运行实体对象，对实体对象起到一定的保护作用，同时提高了编程学习的主动性，实现直观教学以及让学生高度参与互动的功能。
另外，本实施方式还可以实现对输出数据的动态演示，例如对于逻辑关系的数学编程方式，例如循环语句的练习，直观观察自变量与因变量之间的变化，因此所述二维坐标系2022用于逻辑运算的自定义输出数据的显示方式，并且所述二维坐标系2022的X轴和Y轴的数据分别与编程代码的自变量和因变量一一对应，所述模拟编译器203通过解析所述编程代码内的自变量和因变量之间的函数关系，确定二维坐标系2022内的X轴和Y轴的数据变化。
所述二维坐标系2022内还设有用于标注数据趋势走向的曲线选择项，优选为曲线图、折线图和散点图。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种编程学习操作系统，其特征在于，包括：程序编辑模块、进程管理，网络通信管理、内存管理以及文件管理，电脑开机后直接进入所述程序编辑模块编写程序。
2.一种编程学习操作系统的外接交互系统，应用于权利要求1所述的一种编程学习操作系统，其特征在于，包括与电脑通信连接的外接编辑器(1)，以及安装所述外接编辑器(1)内部的模拟系统(2)，所述电脑将编程代码按照逻辑关系分类模块化并且将分类模块分别发送到所述外接编辑器(1)内，所述模拟系统(2)提供二维编辑空间并且建立所述分类模块与所述模拟系统(2)的映射关系，所述模拟系统(2)将所述分类模块的编程结果进行动态演示。
3.根据权利要求2所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述模拟系统(2)包括二维显示界面(201)，以及设置在所述二维显示界面(201)内的平面图标(202)，所述模拟系统(2)内还设有对编程代码进行编译的模拟编译器(203)，每个所述平面图标(202)分别与实体编程对象以及所述编程代码的分类模块建立匹配映射关系，所述平面图标(202)在所述二维显示界面(201)动态变化来实现动画模拟。
4.根据权利要求3所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述平面图标(202)包括与所述实体编程对象一一对应的物理图标(2021)以及自定义输出数据显示方式的二维坐标系(2022)，并且所述物理图标(2021)主要由静止不变的静态图标和状态变化的动态图标组成，所述动态图标对应所述实体编程对象中物理状态发生变化的对象个体，所述静态图标对应所述实体编程对象中物理状态不发生变化的对象个体，所述模拟系统(2)内的每个所述动态图标的移动参数通过从所述分类模块中直接获取或者根据用户的需求自定义输入。
5.根据权利要求4所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述模拟系统实现对编程代码的动态模拟的具体实现步骤为：
将编程代码导入所述外接模拟器内，并且将编程代码分类模块化分解；
在所述二维显示界面对应所述实体编程对象选择平面图标，并且按照安装顺序对应置位；
将每个平面图标与编程代码中的不同参数一一匹配映射，利用模拟编译器解析编程代码来确定每个所述平面图标的动态变化；
编译电脑上的编程代码，模拟系统的平面图标根据解析步骤对应同步移动变化。
6.根据权利要求5所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述平面图标(202)与所述编程代码中的不同参数建立映射关系后，所述平面图标(202)的初始化数据则直接从所述编程代码对应的分类模块内获取，并且所述平面图标的数据随着所述分类模块的编译进程实时变化。
7.根据权利要求5或4所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述二维坐标系(2022)用于逻辑运算的自定义输出数据的显示方式，并且所述二维坐标系(2022)的X轴和Y轴的数据分别与编程代码的自变量和因变量一一对应，所述模拟编译器(203)通过解析所述编程代码内的自变量和因变量之间的函数关系，确定所述二维坐标系(2022)内的X轴和Y轴的数据变化。
8.根据权利要求7所述的一种编程学习操作系统的外接交互系统，其特征在于，所述模拟编译器(203)通过对编程代码的解析并建立两个或者多个所述动态图标之间的联系，当其中一个所述动态图标的参数变化时，其他的所述动态图标发生联动反应以实现编程代码的动态模拟。
9.根据权利要求7所述的一种编程学习操作系统及外接交互系统，其特征在于，所述二维坐标系(2022)内还设有用于标注数据趋势走向的曲线选择项，优选为曲线图、折线图和散点图。
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