CN111727419A - 用户使用实物创建对象、属性、方法或事件的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过使用多个实物、一张或多张底图（102，203）、以及交互板（101，201），提供了一种用于创建用户程序的系统和方法，所述交互板可以读取置于其上的所述实物以及底图（102，203）的唯一身份标识。编程用户通过定义诸如对象、属性、方法和事件之类的编程元素，并通过利用这些编程元素创建编程结构来创建用户程序，所有这些都通过所述实物来实现。

Description

用户使用实物创建对象、属性、方法或事件的系统和方法
技术领域
本发明涉及编程者使用实物来创建计算机程序的系统和方法。
背景技术
类别、对象、属性、方法和事件；这是许多编程语言所利用的一组基本编程概念。为了使年龄较小的编程者可以进行编程，已经开发出许多实物编程系统和方法来教授诸如序列、条件和循环等编程概念。一些系统允许儿童利用实物来构建计算机程序，以指导在屏幕上移动的机器人。其他系统允许对诸如球、玩具车或玩具机器人之类的可移动物体进行屏幕编程。
为了清楚起见，我们定义以下三个角色：已开发实物编程系统和/或方法的商家；使用这种系统和/或方法来创建计算机程序的编程用户；操作用户，所述用户使用由编程用户创建的程序。
在实物编程系统和/或方法的主要目的是教授编程的情况下，编程用户与操作用户的角色往往是相同的。
在将实物作为积木用于对屏幕上的对象(例如，怪物或机器人)进行编程的情况下，商家提供实物，其中每个实物在编程的背景下具有特定的定义。此外，商家提供技术手段，这使得由编程用户使用实物构建的结构可以被商家的编程系统和/或方法来识别。
对于表现屏幕程序执行的物理上可移动的物体，商家向编程用户提供一组类别、对象、属性、方法和事件，使编程用户可利用它们来创建屏幕计算机程序。这种屏幕程序然后被用来操控这些物理上可移动的物体。
在我们自己的发明US 9,268,535 B2中，我们描述了一种通过在交互板上使用实物构建逻辑结构来创建程序的系统和方法，所述交互板可识别所述实物和逻辑结构。
鉴于已经发明和/或开发的所有内容，我们认为实物编程的当前发明和发展仍然是相当有局限性的，并且仍然有需求将编程的全部能力交付给年轻的编程者，例如幼儿，这使他们可以根据自己的想象力自由地创建对象、构建故事并表达事件的因果关系，而编程和程序的执行完全由对年轻的编程者来说自然而直观的实物完成。
总而言之，在教授编程概念时，需要创建一种系统和方法，来打破商家规范的限制，并通过实物来实现自由形式的创造。
发明内容
本发明通过提供使用实物进行编程的系统和方法，来解决现有技术中突出的问题。这样的设计提供了诸多好处，例如：对编程者，尤其是孩子，想象力的表达和编程上的自由度和灵活性；创建商家未提供的用户编程元素；添加商家未提供的用户内容元素；在具有用户程序的用户界面功能的底图上创建用户界面；最后，目前使用实物卡片和射频标签可实现最便宜的材料和最广泛的实施范围。
根据本发明的一个实施例，披露了一种用于创建对象以及用于创建对象的属性、方法和事件的系统和方法，其目的是利用嵌入有机器可读的唯一标识的实物来创建可执行的计算机程序。
根据本发明的一个实施例，所述系统包括交互板，所述交互板能够读取和定位嵌有射频标签的实物，编程底图及空白卡片，每个空白卡片嵌有射频标签。所述编程底图有多个图标标记，每个图标代表一个编程元素。一旦编程用户将编程底图放置在交互板上并指示交互板启动新的模板程序，编程用户就可以通过将空白卡片放在编程底图的所需编程元素上、并指示交互板将该空白卡片的唯一身份标识(UID)与此特定的用户编程元素相关联的方式，来创建编程卡片。所述交互板配置为，一旦编程用户将编程卡片放在编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，就通过使用与所述空白卡片(即编程卡片)相关联的编程元素生成可执行程序代码，并将此可执行程序代码插入模板程序中以创建用户程序，来将所述用户编程元素添加到用户程序中。
根据本发明的一个实施例，编程元素可以是对象、属性、方法或事件。根据本发明的另一实施例，编程元素也可以是控件、运算符或比较器。
根据本发明的另一实施例，所述系统包括：多张卡片，每张卡片嵌入有唯一身份标识，以及嵌入有唯一身份标识并用多个图标标记的编程底图，其中每个图标代表一个用户编程元素。所述用户编程元素可以是对象、属性、方法或事件。所述系统还包括交互板，一旦将卡片或底图放置在交互板上，所述交互板可读取卡片或底图的唯一身份标识。编程用户将编程底图放置在交互板上，指示所述交互板启动新的模板程序，并通过将第一卡片放置在编程底图上，选择第一用户编程元素，并指示交互板将第一卡片的唯一身份标识与第一用户编程元素相关联，来创建第一用户编程卡片。进一步地，所述交互板被配置为，一旦编程用户将第一用户编程卡片放在编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中以创建编程结构，通过使用第一用户编程元素生成可执行程序代码，并将此可执行程序代码插入模板程序中以创建用户程序，来将用户编程元素添加到用户程序中。所述可执行程序代码也可以插入现有用户程序中以修改现有用户程序。
根据本发明的另一实施例，所述系统还包括系统编程卡片，编程用户通过指示交互板将一张卡片的唯一身份标识与系统编程元素相关联来创建系统编程卡片，所述编程元素可能是控件、运算符或比较器。进一步地，所述交互板被配置为，一旦编程用户将所述系统编程卡片放置在编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中以创建编程结构，将所述系统编程元素添加到用户程序中。
根据本发明的另一实施例，所述系统还包括系统服务，该系统服务由设备提供，所述设备可以是光、声音、电容传感器、射频阅读器、麦克风或扬声器。进一步地，所述设备与所述交互板功能连接，而交互板被配置为，使用户能够使用编程卡片来调用系统服务。
根据本发明的另一实施例，所述系统还包括用户内容卡片，编程用户通过指示交互板将某张卡片的唯一身份标识与用户内容元素相关联，来创建用户内容卡片。进一步地，用户内容元素由编程用户提供，交互板被配置为，使编程用户能够将所述用户内容元素添加到用户程序中。
根据本发明的另一实施例，所述系统还包括应用卡片，编程用户指示交互板将用户程序与所述应用卡片相关联。进一步地，交互板被配置为，一旦将应用卡片放置在交互板上就启动用户程序。
根据本发明的另一实施例，所述系统还包括标有用户程序的用户界面的执行底图。一旦将应用卡片放置在执行底图上，操作用户对用户程序进行使用。
根据本发明的另一实施例，编程用户修改一张卡片，以创建已经或将要与该卡片相关联的编程元素的视觉提示。
根据本发明的另一实施例，一种用于将用户内容元素添加到用户程序中的系统包括：嵌入有唯一身份标识的卡片，由编程用户提供的用户内容元素，以及可识别卡片唯一身份标识的交互板。在所述系统中，编程用户通过指示所述交互板将卡片的唯一身份标识与所述用户内容元素相关联，来创建用户内容卡片，所述交互板被配置为，一旦编程用户将所述用户内容卡片放置在所述交互板上，将所述用户内容元素添加到用户程序中。
根据本发明的另一实施例，一种用于创建用户编程卡片的系统包括：多张卡片，每张卡片都嵌入有唯一身份标识；多个用户编程元素，所述用户编程元素可以是对象、属性、方法或事件；以及交互板，将卡片放置在所述交互板上，所述交互板上可读取该卡片的唯一身份标识。编程用户通过指示所述交互板将编程用户选择的第一卡片的唯一身份标识与编程用户选择的第一用户编程元素相关联，来创建第一用户编程卡片。进一步地，一旦编程用户将第一用户编程卡片放置在交互板上，所述交互板被配置为，使用第一用户编程元素生成可执行程序代码。
根据本发明的另一实施例，披露了一种用于使用用户界面卡片创建用户程序的用户界面的系统。所述系统包括：多张用户界面卡片，每张用户界面卡片都嵌入有唯一身份标识并且与一个用户界面元素相关联；嵌入有唯一身份标识的执行底图，以及交互板，一旦卡片或执行底图被放置在所述交互板上，所述交互板可读取所述卡片或执行底图的唯一身份标识。编程用户将第一用户界面卡片放置在执行底图上，并在执行底图上绘制第一用户界面元素的图标，交互板被配置为将所述图标与第一用户界面元素相关联，并将所述第一用户界面元素添加到用户程序中。
附图说明
为了更好地说明本发明实施例的技术特征，本发明的各实施例将结合附图进行简要描述。显然，附图是用于本发明的示例性实施例的，并且本领域普通技术人员可以在不脱离本发明的原理的情况下推导出另外的附图。
图1是根据本发明的一个实施例说明使用编程卡片创建用户程序的系统的示意图，该系统使用了交互板、编程底图和多张卡片。
图2a和图2b是根据本发明的一个实施例说明编程卡片在讲故事游戏中的使用的示意图，该游戏以森林动物作为主题、让编程用户开发交互式故事情节。
图3a、3b和3c是根据本发明的一个实施例说明编程用户利用编程卡片在第二编程底图上修改模板程序的示意图。
图4是根据本发明的一个实施例说明系统流程的示意图。
图5是根据本发明的一个实施例说明空白卡片与编程用户录制的音频内容相关联的示意图。
图6a和6b是根据本发明的一个实施例说明应用卡片的使用的示意图。
图7是根据本发明的一个实施例说明编程用户创建用户界面卡片的示意图。
图8是根据本发明的一个实施例说明利用用户界面卡片在空白的执行底图上分配用户界面元素的示意图。
图9a、9b、9c、9d和9e是根据本发明的一个实施例说明在交互板上组合多张编程底图、一张执行底图以及多张卡片和小玩偶，以创建故事叙述和动作游戏的示意图。
具体实施方式
在此将对本发明的多个实施例进行详细说明，并配合附图举例说明。尽管本发明将结合这些实施例来描述，但这不能被理解为将本发明的范畴限制于这些特定的实施例中。为了避免不必要地混淆对本发明的清晰理解，未详细描述众所周知的方法，过程，组件和电路。本发明旨在权利要求中所定义的、在本发明的精神和范畴内，覆盖所有替代、修改和等同物。
此外，尽管术语“程序”已经被广泛地用来表示本发明的系统或方法的用户可以创建、修改或执行的内容，但是所述程序不应与在诸如PC、Mac、智能平板电脑或智能手机上可运行的应用相混淆。区别之一是，当用户参与由本发明的实施例或系统或方法描述的活动时，用户不需要与电子显示屏进行交互。在本发明的某些特定实施例中，用户仅使用实物来创建、修改、执行或使用本发明中描述的计算机程序。
尽管本发明的实施例描述了用于使用实物卡片创建用户程序的系统和方法，但是本领域技术人员将理解，可以用嵌入有机器可读的唯一身份标识的任何类型的实物来代替所述实物卡片。
尽管本发明的实施例描述了将射频技术用于交互板读取底图和实物卡片的唯一身份标识的系统和方法，但是本领域技术人员将理解，其它机器可读技术可以用来替代。
在继续描述本发明的各种实施例之前，将首先对关键词汇和表述进行适当定义。
“模板程序”是由商家生成的程序，它是编程用户进一步构建的起点。“用户程序”定义为编程用户通过将代码添加到模板程序中而创建的程序。模板程序和用户程序均由操作用户使用。
“用户编程元素”是对象、属性、方法或事件，其定义方式与定义编程语言时通常使用的方式相同。此外，编程用户能够创建或修改这种编程元素的一部分。其他术语可以用来定义相同的概念。例如，诸如数据、数据字段、特性之类的术语也经常与术语“属性”互换使用。术语“功能”经常用来代替“方法”。对于本领域技术人员而言显而易见的是，所使用的术语不应以任何方式被理解为限制性的，并且本领域中通常使用的其他术语也可以互换使用。
“系统编程元素”定义为：控件、运算符和比较器，编程用户能够利用这些编程元素，但不能更改这些编程元素的定义和用法。控制包括但不限于：延迟、循环、无限循环、循环至、如果-那么-否则、退出程序。运算符包括但不限于：加、减、乘、除、指数、集合、颜色通道、构建字符串、随机整数、随机浮点、平方根、四舍五入、向下取整、向上取整、绝对值、正负号、最小值、最大值。比较器包括但不限于：等于、不等于、小于、小于等于、大于、大于等于、和、或。
在本发明内，用户编程元素和系统编程元素被单独或共同称为编程元素。
“系统服务”定义为支持人机实体交互的一组服务。系统服务包括但不限于：射频阅读器、电容传感器、光、声音、麦克风和扬声器。
“用户内容元素”定义为语音、音乐、文本文件等，由编程用户生成。用户内容元素不是由商家的模板程序提供，而是来自编程用户的操作，作为增强用户程序表达的一种方式。因此，用户内容卡片的唯一身份标识已与用户内容元素关联。
“用户界面元素”定义为旨在捕获编程用户或操作用户的动作的视觉元素，或诸如将卡片置于交互板上的事件元素，或允许操作用户在使用程序过程中直接与用户程序进行交互的功能。
最后，以下发明的不同实施例描述了一个讲故事游戏，所述游戏利用森林动物作为编程用户开发交互式故事情节的主题，操作用户使用实物卡片、触摸、语音以及声、光与所述游戏进行交互。本领域的普通技术人员将理解，这些实施例仅出于示例性目的而提出，并且可以使用其他潜在的程序设计来实践本发明。
通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且其众多目的和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。
图1是根据本发明的一个实施例说明使用编程卡片创建用户程序的系统的示意图，该系统使用了交互板、编程底图和多张卡片。
如图1所示，所述系统包括交互板101，第一编程底图102和空白卡片103。交互板101嵌入或功能连接到具有处理器105的计算机系统104。交互板101在其表面上还包括功能连接到计算机系统104的传感器阵列106。传感器阵列106配置为检测放置在交互板101的表面上或附近的带标签的实物的位置，以及用户在传感器阵列106上直接的手指触摸，或对已经置于传感器阵列106上的带标签的物体上间接的手指触摸。带标签的物体指具有射频标签的实物，所述射频标签包含唯一身份标识(以下称为UID)。
交互板101还包括多个射频天线107，其功能连接到处理器105，并且被配置为，每当由处理器105指示时，通过射频天线107与物体的射频标签之间的无线通信来读取位于交互板101表面上的任何标签物体。
交互板101还具有嵌入在其表面内的彩色LED灯阵列108，所述彩色LED灯阵列108功能连接到计算机系统104的处理器105。
交互板101还具有音频系统109，所述音频系统109包括扬声器和麦克风，功能连接到计算机系统104的处理器105。
第一编程底图102具有包含底图102的唯一身份标识的射频标签110。第一编程底图102还具有打印在其表面的图标库，每个图标代表一个编程元素111。编程元素111可以由商家或编程用户提供。
每张空白卡片103还具有包含卡103唯一身份标识的射频标签112。
图1所示的实施例的方法如下。编程用户在将第一编程底图102放置在交互板101上之后，首先指示交互板101启动新的模板程序。随后，计算机系统104的处理器105通过射频天线107无线地识别第一编程底图102的射频标签110的唯一身份标识，并为第一编程底图102加载相应的“编程元素关联”应用程序。
编程用户此后首先将空白卡片103放置在第一编程底图102上，然后用所需的编程元素111的图标标记该空白卡片103，从而创建编程卡片。标记可以包括在空白卡片103上直接绘制或粘贴标签。在图1中，编程用户通过绘制“熊”标记了一张空白卡片113。
此后，编程用户将已标记的卡片113与所需的用户编程元素111相关联。每当编程用户将已标记的卡片113置于在第一编程底图102表面的所需的用户编程元素111之上，导致交互板101的计算机系统104将已标记卡片113的唯一身份标识与所需的编程元素111相关联并保存，就完成对已标记卡片113的关联。已经与用户编程元素相关联的已标记卡片113被称为用户编程卡片。
图2a和图2b是根据本发明的一个实施例说明编程卡片在讲故事游戏中的使用的示意图，该游戏以森林动物作为编程用户开发交互式故事情节的主题。编程用户可以基于模板程序修改或创建新内容，以开发和增强交互式故事情节，从而允许操作用户使用实物卡片、触摸、语音以及声、光与所述游戏进行交互。
类似于图1中所描述的实施例，所述系统包括：交互板201，可读取空白卡片202或放置在交互板201上的底图的唯一身份标识；空白卡片202，每张卡片均嵌入唯一身份标识；执行底图207，嵌入有唯一身份标识，以及多张编程底图，每张编程底图都嵌入有唯一身份标识。第一编程底图203还印有多个图标，每个图标代表一个编程元素204。第二编程底图205的表面还印有正方形阵列214，每当编程用户生成编程结构，所述正方形阵列214可作为编程卡片的放置区域。
印在第一编程底图203上的编程元素204包括与基于森林的讲故事类型游戏的模板程序有关的对象、方法、属性和事件，以及各种系统编程元素。如图所示。如图2a和2b所示，与空白卡片202相关联的潜在物体是森林动物，例如兔子和熊。与空白卡片202相关联的潜在属性是名称、速度、大。与空白卡片202相关联的潜在方法是“出门”、“奔跑”、“追逐”和“爬树”。最后，与空白卡片202相关联的潜在事件是晴天、雨天。编程元素可由商家通过模板程序提供，也可由编程用户使用编程底图203、205通过创建编程结构以生成用户程序来创建。
在图2b中，编程用户正在使用两种类型的卡，即用户编程卡片206和系统编程卡片208，来生成用户程序。用户编程卡片206和系统编程卡片208被单独或共同称为编程卡片。
图2b示出了编程用户如何将一张空白卡片202与印在第一编程底图203上的一个对象图标相关联。与图1一样，编程用户在将第一编程底图203放置在交互板201上之后，首先指示交互板201启动新的模板程序。此后，编程用户可以自由地通过将空白卡片202置于印在第一编程底图203上的任何编程元素图标204上，并在交互板201的提示之后确认该选择，而将空白卡片202与编程元素相关联。
在图2b所示的实施例中，编程用户已经将卡片209与用户编程元素相关联。交互板201通过经由音频系统的扬声器210将音频文件向编程用户回放，确认卡片209与用户编程元素“熊”之间的关联。编程用户在卡片209上使用手指触摸211之后，即完成确认。一旦确定了卡片209的关联，交互板201的计算机系统便将所述卡片209的唯一身份标识保存为对象“熊”。编程用户可以在其关联之前或之后用“与熊相关的”图标来标记卡片209。
在图2b中，编程用户还用系统编程元素“如果”标记另一张卡片，然后将该卡片与印在第一编程底图203上的相应“如果”图标213相关联，来创建系统编程卡片208。
一旦编程用户已经创建了他们所需的编程卡片206、208，他们就可以使用多张编程卡片206、208在交互板201上继续创建编程结构。一旦将多张编程卡片以特定次序放置在第二编程底图上，就形成了编程结构，其方式为计算机系统可以从模板程序代码或用户程序代码中推导出新的编程代码或对现有编程代码进行修改。
为了创建编程结构，编程用户必须首先从交互板201上移除第一编程底图203，然后放置第二编程底图205。一旦第二底图205的唯一身份标识被交互板201的计算机系统读取，处理器加载“编程”模式应用。
然后，编程用户可以自由地将编程卡片206、208放置在正方形阵列214的特定正方形上，编程结构的序列从上到下以及从左到右读取。
图3a、3b和3c是根据本发明的一个实施例说明编程用户利用编程卡片在第二编程底图上修改模板程序的示意图。
图3a、3b和3c示出了通过使用放置在第二编程底图302上的多张编程卡片303、304修改模板程序或用户程序，第二编程底图302本身放置在交互板301上。
在图3a中，编程用户通过改变对象“熊”编程卡片306的属性来修改模板程序或用户程序。这通过将“熊”卡片306和一张“属性(Pro)”类型的用户编程卡片307放置于第二编程底图302的最后一行上来实现，指示计算机系统，编程用户正在考虑从模板程序代码中添加或修改对象“熊”的属性。
增加或修改模板代码被称为将编程元素添加到模板代码中。编程元素用于生成可执行程序代码，然后将其插入模板代码以创建用户程序(或插入现有用户程序以修改现有用户程序)。通过将多张编程卡片303、304放置于第二编程底图302的正方形阵列305上，可生成可执行程序代码。在图3a中，编程用户已经将“名称(Name)”编程卡片308放置在第二编程底图上302的第一行，并将“音频1(Audio 1)”卡片309置于卡片308的右侧，形成编程结构，向计算机系统指示，对象“熊”的属性“名称”将成为对应于“音频1(Audio 1)”卡片309的音频文件。使用与编程卡片308和309相关联的编程元素生成可执行程序代码，然后将其插入模板程序代码中以创建用户程序。编程用户通过按下位于第二编程底图302右下角的“确认并保存”图标310(表示为竖起大拇指图标)来确认对象“熊”的属性修改。一旦编程用户已经确认了对象的属性修改，每当在用户程序执行期间需要“名称”属性，对应于“音频1(Audio 1)”编程卡片309的音频文件就将播放，每当操作用户将执行底图置于交互板301上时，就会加载所述音频文件。
在图3b中，编程用户通过使用用户编程卡片和系统编程卡片303、304两者改变对象“熊”编程卡片306的事件，来修改模板程序。类似于图3a中所描述的实施例，编程用户首先将“熊”卡片306和“事件(Event)”用户编程卡片311置于编程底图302的底部一行上，指示计算机系统，编程用户正在考虑从模板程序代码中添加或修改对象“熊”的事件。
在图3b中，编程用户已将用户编程卡片“洗涤(Wash)”312，“到达(Arriving)”313，“河流(River)”314和“附近(Proximity)”315以及系统编程卡片“何时(When)”316置于第二编程底图302的第一行上。该编程结构向计算机系统指示，在用户程序执行期间，每当对象“熊”被操作用户置于执行底图的河边附近，就会发生对象“熊”的事件“洗涤”。类似地，使用与编程卡片312-316相关联的编程元素来生成可执行程序代码，然后将其插入模板程序代码中以创建用户程序。如前，编程用户通过按下位于第二编程底图302右下角的“确认并保存”图标310(表示为竖起大拇指图标)来确认修改。
在图3c中，编程用户通过使用用户编程卡片和系统编程卡片303、304两者改变对象“熊”编程卡片306的方法，来修改模板程序。与图3a和3b中的实施例相似，编程用户首先将“熊”卡片306、“方法”用户编程卡片317和“爬树”用户编程卡片318放置在第二编程底图302的最后一行上，并指示计算机系统，编程用户正在考虑从模板程序代码中添加或修改对象“熊”的方法。
在图3c中，编程用户还在第二编程底图302的第一和第二行上放置了用户编程卡片“树(Tree)”319、“大(Large)”320、“播放(Play)”321和“音频4(Audio 4)”322以及系统编程卡片“如果(If)”323、“在(In)”324以及“和(And)”325。该编程结构向计算机系统指示，每当对象“熊”在“树”区域中并且树很大，就会对对象“熊”发生“爬树”方法。类似地，使用与编程卡片319-325相关联的编程元素来生成可执行程序代码，然后将其插入模板程序代码中以创建用户程序。此外，每当在用户程序执行期间发生所述方法，计算机系统还应广播与“音频4(Audio 4)”卡片322相对应的音频文件。如前，编程用户通过按下位于第二编程底图302右下角的“确认并保存”图标310(表示为竖起大拇指图标)来确认修改。
图4是根据本发明的一个实施例说明系统流程的示意图。
本发明的系统流程具有以下步骤：
步骤401：编程用户将编程底图放置在交互板上，其中，所述编程底图嵌入可被所述交互板读取的唯一身份标识，并且所述编程底图上标有多个图标，每个图标代表一个用户编程元素，所述用户编程元素可能是对象、属性、方法或事件；
步骤402：所述交互板启动新的模板程序；
步骤403：所述编程用户在所述编程底图上放置多张卡片中的第一卡片，每张卡片嵌入可被所述交互板读取的唯一身份标识；
步骤404：所述编程用户选择第一用户编程元素；
步骤405：所述编程用户指示交互板将所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一编程元素相关联，以创建第一编程卡片；
步骤406：所述编程用户将所述第一编程卡片放置在所述编程底图上、其它编程卡片的阵列中；
步骤407：所述交互板使用所述第一编程元素生成可执行程序代码；
步骤408：所述交互板将所述可执行程序代码插入模板程序中以创建用户程序，或插入现有用户程序中以修改现有用户程序。
编程用户也可以选择创建自己的内容以分配给实物，而不是从第一编程底图的库中选择编程元素。图5根据本发明的一个实施例说明空白卡片与编程用户录制的音频内容相关联。
如先前的实施例所描述的那样，图5中描绘的系统包括交互板501，多张空白卡片502，每张都嵌入唯一身份标识，第一和第二编程底图503、504，均嵌入唯一身份标识，以及也嵌入唯一身份标识的执行底图505。
在图5中，编程用户在将第一编程底图503置于交互板501上之后，首先指示交互板501启动新的模板程序。随后，交互板501加载第一编程底图503相应的“编程元素关联”应用程序。然后，编程用户将一张空白卡片502置于“录制音频”图标506上，以便开始记录并保存他/她的语音并使所述语音与卡片502相关联。通常，交互板501的计算机系统将通知编程用户麦克风507正在录制音频输入。一旦编程用户对录制内容感到满意，他/她将通过按下“确认并保存”图标508来停止录制。一旦卡片502与录制的音频文件相关联，每当第二编程底图504被置于交互板501上时，编程用户就可以将创建的内容添加到用户程序中。如先前所描述的实施例那样，在空白卡片502与录制内容相关联之前或之后，编程用户都可以用与所录制音频文件相关的图标来标记该空白卡片。
一旦编程用户在第二编程底图上创建了一个编程结构，他/她就可以通过使用“应用卡片”来保存所述编程结构。图6a和6b根据本发明的一个实施例说明应用卡片的使用。
图6a中描绘的系统包括交互板601，多张空白卡片602，每张都嵌入唯一身份标识，已经与各种编程元素相关联并嵌入唯一身份标识的已标记卡片603，以及嵌入唯一身份标识第二编程底图604。
在图6a中，编程用户已经通过将多张已标记卡片603置于第二编程底图604上，创建了所需的编程结构605。结果，基于所述编程结构创建了用户程序，并结合了已标记卡片603的编程元素。随后，通过将空白卡片602放在“应用程序卡”图标606上，然后按下“确认并保存”图标607，编程用户将用户程序保存并与空白卡片602关联。类似一些先前的实施例，编程用户可以用与所保存的编程结构605有关的图标来标记该应用卡片。
图6b进一步描绘了一个实例，在所述实例中，编程用户使用多张应用卡片608与多张编程卡片609相结合以创建更复杂的编程结构610。一旦将所述应用卡片608置于交互板601上，与它们相关联的用户程序由交互板601启动。
编程用户可以添加附加功能，以便操作用户在用户程序执行期间浏览系统。具体而言，编程用户可以选择将各种用户界面元素与空白卡片相关联，以供操作用户在执行程序代码期间使用。图7是根据本发明的一个实施例说明编程用户创建用户界面卡片的示意图。
图7中描绘的系统包括交互板701，多张空白卡片702，每张都嵌入唯一身份标识，已经与用户界面元素相关联并且嵌入唯一身份标识的用户界面卡片703，嵌入唯一身份标识的第一编程底图704，以及也嵌入唯一身份标识的工作底图705。
在图7所示的实施例中，一旦空白卡片702被置于第一编程底图704上，编程用户已经将该空白卡片702与印刷在第一编程底图704上的“暂停/保存(Pause/Save)”用户界面图标相关联。此后，编程用户用单词“暂停和保存(Pause/Save)”标记这张新创建的用户界面卡片703。
在用户程序执行期间，用户界面卡片703被分配了两个单独的功能。在用户程序执行期间，通过将用户界面卡片703简单地放置在执行底图705上，操作用户可以激活“暂停”功能。它的作用是暂时停止所述用户程序的执行。在用户程序执行期间，一旦用户界面卡片703已被置于执行底图705上，“保存”功能就由操作用户通过在用户界面卡片703上用手指按压707来激活。其作用是使操作用户可以保存用户程序中取得的任何到“保存”功能被激活的时间点为止的进展。
图8是根据本发明的一个实施例说明利用用户界面卡片在空白的执行底图上分配用户界面元素的示意图。
图8所示的系统包括交互板801，多张用户界面卡片802，每张都嵌入唯一身份标识并与一个用户界面元素相关联，以及也嵌入唯一身份标识的空白执行底图803。
在图8所示的实施例中，一旦编程用户已经将空白的执行底图803置于交互板801上并加载了所述执行底图803的编程模式，编程用户就可以自由地将执行底图803的不同区域805与各种编程元素以及用户界面元素相关联。在图8所示的实施例中，编程用户将“暂停并保存”用户界面卡片804与空白执行底图803的右上侧区域805相关联。一旦交互板801向编程用户确认已经成功实现了关联，编程用户随后可用单词“暂停和保存”标记与用户界面元素相关联的区域805。在用户程序执行期间，操作用户可以通过按在所述区域805上以执行“暂停和保存”功能来与之交互。
如图8中的实施例所示，编程用户可以使用多张编程卡片和用户界面卡片相关联空白执行底图上的各种交互式元素，并对它们进行标记以创建交互式用户程序。
图9a至图9e是根据本发明的一个实施例说明在交互板上组合多张编程底图、一张执行底图以及多张卡片和小玩偶，以创建故事叙述和动作游戏的示意图。
图9中所示的实施例显示：通过结合使用底图、卡片和小玩偶，编程用户可以设计一个通过章节叙述故事的程序，操作用户可利用多个小玩偶以及印在执行底图上场景的图标和与所述游戏互动。
图9a中描绘的系统包括交互板901，多张事件卡片902、应用卡片927和系统编程卡片928，每张卡片都嵌入有唯一身份标识，嵌入唯一身份标识的第一、第二和第三编程底图903、904、926，多个嵌入唯一身份标识的小玩偶底座905，以及也嵌入唯一身份标识的执行底图906。
图9b说明了编程用户设计故事情节的第一步。编程用户将首先将第一编程底图903置于交互板901上，以启动“玩偶绑定”模式。一旦交互板901的计算机程序启动该模式，将提示编程用户将各种故事人物与玩偶底座905绑定。这是通过编程用户将玩偶底座905置于第一编程底图903的角色选择区域907来实现的。交互板901将使用音频和LED灯反馈提示并确认角色选择。一旦确认，交互板901的计算机系统将把玩偶底座905的唯一身份标识与所选角色的唯一身份标识一起保存。与先前的实施例相似，编程用户可以选择在绑定之前或之后标记被关联的小玩偶底座905。在图9b所示的实施例中，标记小玩偶底座905包括在小玩偶底座905的上面放置描绘所关联角色的小玩偶924。
一旦编程用户希望在其故事情节中采用的所有角色都已经与相应的玩偶底座905相关联，编程用户就可以为故事的情节发展去关联角色驱动的事件。编程用户首先通过按下位于第一编程底图903上的事件表908的一个事件编号，来选择他们想要添加或修改的事件。如前所述，交互板901将使用音频和LED灯反馈提示并确认事件选择。然后，编程用户可以继续将一个或多个已关联的玩偶底座905置于故事场景909上，以便将玩偶的角色与特定事件相关联(事件定义为每当角色进入场景909的区域中)。
在图9b所示的示例中，编程用户首先选择了事件1卡片910，随后将“仙子”玩偶911置于场景909中描绘的河流912旁，从而为故事情节的事件1创建了“仙子到达河边”事件。如前所述，交互板901将使用音频和LED灯反馈来提示并确认事件选择。
当编程用户已经在第一编程底图903上选择了期望的角色及其对应的事件之后，他/她可以通过图9c所示的第二编程底图904将更详细的内容添加到故事情节中。
为了继续进行，编程用户首先从交互板901上移除第一编程底图903，然后将第二编程底图904放置在交互板901上。如前所述，交互板901的计算机系统将识别第二编程底图904的唯一身份标识，并加载分配给它的相应的“事件设计”程序。
编程用户必须首先将事件卡片902置于第二编程底图904左上角的事件区域913上，以便为故事情节的特定事件添加或修改内容。一旦事件卡片902被置于事件区域913，交互板901将使用音频和LED灯反馈来确认事件选择。此外，交互板901的计算机系统将指示点亮位于角色栏914的角色图标后面的、先前已与所选事件相关联的所述角色的LED灯。
在图9c中，编程用户已将事件1卡片910置于事件区域913，位于“仙子”915的角色图标后面的LED会点亮，通知编程用户这个角色已与事件1相关联，并且可以进一步添加或修改与该“仙子”角色相关的内容。
在编程用户表明他们希望向其添加或修改内容的事件之后，他们将继续把与他们希望向其添加或修改内容的角色相关联的玩偶底座置于角色区域916上。这样的动作将导致交互板901的计算机系统识别该玩偶底座的唯一身份标识并推断出编程用户选择了哪个角色。如前所述，交互板901将使用音频和LED灯反馈来确认角色选择。
在选择了角色之后，编程用户可以通过长按第一麦克风图标917录制该角色所需的语音，来继续创建用户内容元素，从而使计算机系统启动交互板901的麦克风进行录制。然后，编程用户可以朗诵他们希望与所述角色关联的对话，而他们将手指从图标917上移开则停止录制。每当编程用户按下第一麦克风图标917旁边的“广播音频”图标918，可以重听录音。录制完成后，计算机系统将保存录制的音频文件，并将其与故事情节中的选定事件相关联。
编程用户还可以通过选择特定风格并使用手指触摸与“音频调整”区域919进行交互以进一步修改录音的音高，来修改音频录制的风格。每当编程用户按下位于“音频调整”区域919旁边的“广播音频2”图标920时，对录制音频的修改可被进一步重听。
与角色关联的音频文件被保存后，编程用户还可以在播放音频文件的同时，可以添加LED效果。这可以通过使用手指触摸从“视觉效果”菜单921中选择预先设计的LED视觉效果来实现。
一旦编程用户完成了针对所选事件的角色内容添加或修改，他们就可以按“确认”图标922确认内容，或按“删除”图标923拒绝内容。在编程用户确认内容的情况下，在第二交互底图904底部的“已保存事件”栏会为已保存的内容分配一个数字。
在编程用户已经使用第二编程底图904完成针对一个或多个事件内容的添加或修改之后，他们可以通过使用图9d中所描绘的第三编程底图926创建编程结构，来创建操作用户可以从中选择的条件式故事情节。
如前所述，为了继续进行，编程用户必须首先从交互板901上移除第二编程底图904，然后将第三编程底图926放置在交互板901上。然后，交互板901的计算机系统将识别第三编程底图926的唯一身份标识，并加载分配给它的相应的“编程结构生成”程序。
编程用户必须首先将应用卡片927置于第三编程底图926右上侧的应用卡片区域930上，以便关联并保存在编程结构矩阵928上创建的任何使用卡片927生成的编程结构。
此后，编程用户可以通过将事件卡片902和系统编程卡片929组合置于编程结构矩阵928上，来生成任何编程结构。在图9d所示的例子中，编程用户已将事件1卡片910置于编程结构矩阵928的第一行，表示每当操作用户发起与事件1(例如，仙子到达河边事件)相关联的动作时，故事情节即开始。编程用户还将系统编程卡片931“如果(If)”置于编程矩阵928的第二行的第一格上，然后还放置了事件2卡片932，系统编程卡片933“那么(Then)”，最后是事件3卡片934。所述编程结构表示，每当事件2发生时，事件3随后就会发生。在编程结构矩阵928的第三行上，编程用户还放置了系统编程卡片935“否则(Else)”，并且进一步将事件4卡片936放置在其右侧，表示在游戏运行期间，如果事件2未发生，则事件4将发生。
一旦编程用户生成了所有所需的编程结构，他们就可以按下位于第三编程底图926右下角的“竖起大拇指”图标，以保存所有生成的编程结构并将它们与置于应用卡片区域930的应用卡片927相关联。
在编程用户已经完成为故事情节添加或修改内容之后，可以经由图9e中描绘的执行底图906来玩游戏。
为了启动由编程用户设计的游戏，操作用户必须首先将执行底图906置于交互板901上。如前所述，交互板901的计算机系统将识别执行底图906的唯一身份标识。此后，编程用户可以将任何与添加或修改的内容相关联的应用卡片927置于位于执行底图906右上角的“加载故事情节”区域937。此操作将导致交互板901加载与该应用卡片927相关联的相应的故事情节。
一旦加载了这些故事情节内容，操作用户就可以通过将小玩偶924置于场景909的各个区域上来与执行底图906自由交互。操作用户将通过认真注意音频和视觉反馈，并就之后可能需要采取的行动做出决定，来跟随编程用户设计的故事情节。

Claims (28)

1.一种用于使用编程卡片创建用户程序的系统，包括
多张卡片，每张卡片都嵌入有唯一身份标识，
编程底图，嵌入有唯一身份标识，并标记有多个图标，每个图标代表一个用户编程元素，所述用户编程元素从以下群组中选择：对象、属性、方法和事件，
交互板，当卡片或编程底图被放置在所述交互板上，所述交互板读取所述卡片或编程底图的唯一身份标识，
其中，编程用户将所述编程底图放置在所述交互板上，并指示所述交互板启动新的模板程序，以及
其中，编程用户通过将第一卡片放置在编程底图上、选择第一用户编程元素、并指示所述交互板将所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一用户编程元素相关联，来创建第一用户编程卡片，以及
其中，所述交互板被配置为，当所述编程用户将所述第一用户编程卡片放置在所述编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，以创建一个编程结构，通过使用所述第一用户编程元素生成可执行程序代码，并将所述可执行程序代码插入所述模板程序中以创建用户程序，来将所述第一用户编程元素添加到所述用户程序中。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括系统编程卡片，
其中，所述编程用户通过指示所述交互板将多张卡片中某一张卡片的唯一身份标识与系统编程元素相关联，来创建系统编程卡片，以及
其中，所述系统编程元素从以下群组中选择：控件、运算符和比较器，以及
其中，所述交互板被配置为，当所述编程用户将所述第一用户编程卡片放置在所述编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，将所述系统编程元素添加到所述用户程序中。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括系统服务，
其中，系统服务由设备提供，所述设备从以下群组中选择：光、声音、电容传感器、射频阅读器、麦克风和扬声器，
其中，所述设备与所述交互板功能连接，以及
其中，交互板被配置为使所述编程用户能够使用编程卡片来调用所述系统服务。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括用户内容卡片，
其中，所述编程用户通过指示所述交互板将多张卡片中的某一张卡片的唯一身份标识与用户内容元素相关联，来创建所述用户内容卡片，
其中，所述用户内容元素由所述编程用户提供，以及
其中，所述交互板被配置为使所述编程用户能够将所述用户内容元素添加到所述用户程序中。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括应用卡片，
其中，所述编程用户指示所述交互板将所述用户程序或所述用户程序的一部分与所述应用卡片相关联；
其中，所述交互板被配置为，当所述应用卡片被放置在所述交互板上之后，启动所述用户程序或所述用户程序的一部分。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括标有所述用户程序的用户界面的执行底图，其中，当所述应用卡片已被放置在所述执行底图上，操作用户对所述用户程序进行使用。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交互板被配置为，将第二卡片的唯一身份标识与所述编程用户选择的一个以上编程元素相关联。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述编程用户修改一张卡片，以创建已经或将要与所述卡片相关联的编程元素的视觉提示。
9.一种用于将用户内容元素添加到用户程序中的系统，包括
卡片，嵌入有唯一身份标识，
由编程用户提供的用户内容元素，
交互板，可读取卡片的唯一身份标识，
其中，编程用户通过指示所述交互板将卡片的唯一身份标识与所述用户内容元素相关联，来创建用户内容卡片，
其中，所述交互板被配置为，当所述编程用户将所述用户内容卡片放置在所述交互板上，将所述用户内容元素添加到用户程序中。
10.一种用于创建用户编程卡片的系统，包括
多张卡片，每张卡片嵌入有唯一身份标识，
多个用户编程元素，每个所述用户编程元素从以下群组中选择：对象、属性、方法和事件，
交互板，当卡片放置在所述交互板上，所述交互板读取所述卡片的唯一身份标识，
其中，编程用户通过指示所述交互板将所述编程用户选择的第一卡片的唯一身份标识与所述编程用户选择的第一用户编程元素相关联，来创建第一用户编程卡片，以及
其中，所述交互板被配置为，当所述编程用户将所述第一用户编程卡片放置在所述编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，使用所述第一用户编程元素生成可执行程序代码。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括
由所述编程用户创建的新用户编程元素，其中，所述编程用户改变所述多张卡片中的一张卡片，以创建所述新用户编程元素的视觉指示，并指示所述交互板将所述卡片的唯一身份标识与所述新用户编程元素相关联。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述交互板被配置为，当编程用户在所述交互板上放置或移动所述多张卡片中的一张卡片，生成用户编程元素。
13.一种用于使用用户界面卡片创建用户程序的用户界面的系统，包括
多张用户界面卡片，每张用户界面卡片嵌入有唯一身份标识，并与一个用户界面元素相关联，
执行底图，嵌入有唯一身份标识，
交互板，当所述用户界面卡片或所述执行底图被放置在所述交互板上，所述交互板读取所述用户界面卡片或所述执行底图的唯一身份标识，
其中，编程用户将第一用户界面卡片放置在所述执行底图上，并在执行底图上绘制第一用户界面元素的图标，以及
其中，所述交互板被配置为，将所述图标与所述第一用户界面元素相关联，并将所述第一用户界面元素添加到用户程序中。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括
多张卡片，每张卡片嵌入有唯一身份标识，以及
编程底图，嵌入有唯一身份标识并标有多个图标，每个所述图标代表一个用户界面元素，
其中，编程用户选择第一用户界面元素的图标，
其中，当第一卡片被放置在所述编程底图上，所述编程用户通过指示所述交互板将所述编程用户选择的所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一用户界面元素相关联，来创建第一用户界面卡片。
15.一种用于使用编程卡片创建用户程序的方法，包括
编程用户将编程底图放置在交互板上，
其中，所述编程底图嵌入有可被所述交互板读取的唯一身份标识，以及
其中，所述编程底图上标有多个图标，每个图标代表一个用户编程元素，所述用户编程元素从以下群组中选择：对象、属性、方法和事件，
所述交互板启动新的模板程序，
所述编程用户在所述编程底图上放置多张卡片中的第一卡片，每张卡片嵌入有可被所述交互板读取的唯一身份标识，
所述编程用户选择第一用户编程元素，
所述编程用户指示所述交互板将所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一用户编程元素相关联，以创建第一用户编程卡片，
所述编程用户将所述第一用户编程卡片放在所述编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，
所述交互板使用所述第一用户编程元素生成可执行程序代码，
所述交互板将所述可执行程序代码插入所述模板程序中，以创建用户程序。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括
所述编程用户通过指示所述交互板将多张卡片中某一张卡片的唯一身份标识与系统编程元素相关联，来创建系统编程卡片，所述系统编程元素从以下群组中选择：控件、运算符和比较器，以及
所述编程用户将所述第一用户编程卡片放置在所述编程底图上、由其它编程卡片组成的阵列中，以及
所述交互板将所述系统编程元素添加到所述用户程序中。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括
设备提供系统服务，所述设备从以下群组中选择：光、声音、电容传感器、射频阅读器、麦克风和扬声器，其中，所述设备与所述交互板功能连接，
交互板使所述编程用户能够使用编程卡片来调用所述系统服务。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括
所述编程用户通过指示所述交互板将多张卡片中的某一张卡片的唯一身份标识与用户内容元素相关联，来创建用户内容卡片，其中，所述用户内容元素由所述编程用户提供，
所述交互板使所述编程用户能够将所述用户内容元素添加到所述用户程序中。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括
所述编程用户指示所述交互板将所述用户程序或所述用户程序的一部分与应用卡片相关联，
当所述应用卡片已被放置在所述交互板上，所述交互板启动所述用户程序或所述用户程序的一部分。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括
当所述应用卡片被放置在执行底图上之后，操作用户对所述用户程序进行使用，其中，所述执行底图标有所述用户程序的用户界面。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括
所述交互板将第二卡片的唯一身份标识与所述编程用户选择的一个以上编程元素相关联。
22.根据权利要求15所述的方法，还包括
所述编程用户修改一张卡片，以创建已经或将要与所述卡片相关联的编程元素的视觉提示。
23.一种用于将用户内容元素添加到用户程序中的方法，包括
编程用户提供用户内容元素，
交互板将卡片的唯一身份标识与所述用户内容元素相关联，来创建用户内容卡片，其中，所述交互板可以读取嵌入所述卡片的唯一身份标识，
所述编程用户将所述用户内容卡片放置在所述交互板上，所述交互板将所述用户内容元素添加到用户程序中。
24.一种用于创建用户编程卡片的方法，包括
编程用户从多张卡片中选择第一卡片，每张卡片嵌入有唯一身份识别，
编程用户从多个用户编程元素中选择第一用户编程元素，所述用户编程元素从以下群组中选择：对象、属性、方法和事件，
交互板将所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一用户编程元素相关联，来创建第一用户编程卡片，
所述编程用户将所述第一用户编程卡片放置在所述交互板上、由其它编程卡片组成的阵列中，
所述交互板使用所述第一用户编程元素生成可执行程序代码。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括
所述编程用户创建一个新用户编程元素
所述编程用户改变所述多张卡片中的一张卡片，以创建所述新用户编程元素的视觉指示，以及，
所述交互板将所述卡片的唯一身份标识与所述新用户编程元素相关联。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括
通过在所述交互板上放置或移动所述多张卡片中的一张卡片，生成用户编程元素。
27.一种用于使用用户界面卡片创建用户程序的用户界面的方法，包括
编程用户在交互板上放置执行底图，
编程用户将选自多张用户界面卡片的第一用户界面卡片放置在所述执行底图上，每张用户界面卡片嵌入有唯一身份标识，并与一个用户界面元素相关联，
所述编程用户在所述执行底图上绘制第一用户界面元素的图标，
所述交互板将所述图标与所述第一用户界面元素相关联，
所述交互板将所述第一用户界面元素添加到用户程序中。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括
所述编程用户从多张卡片中选择第一卡片，每张卡片嵌入有唯一身份标识，
所述编程用户将所述第一卡片放置在编程底图上，所述编程底图嵌入有唯一身份标识并标有多个图标，每个所述图标代表一个用户界面元素，
所述编程用户选择第一用户界面元素的图标，
所述编程用户通过指示所述交互板将所述第一卡片的唯一身份标识与所述第一用户界面元素相关联，来创建第一用户界面卡片。
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