Android平台上的社交应用和游戏应用来比较学习软件体系结构毕业论文外文文献翻译

　　毕 业 设 计（论文） 外 文 文 献 翻 译

　　文献、资料中文题目：通过开发Android平台上的社交应 用和游戏应用来比较学习软件体系结构

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　　翻译日期： 2017.02.14

　　通过开发Android平台上的社交应用和游戏应用来比较学习软件体系结构

　　1.引言

　　电脑游戏和视频游戏非常受儿童和青少年的欢迎，在年轻人的文化发挥了突出的作用[1]。现在游戏可以在技术丰富的配备了笔记本电脑，智能手机，游戏机（移动和固定），机顶盒，和其他数字设备的环境中运行。从这一现象，人们相信将年轻人对游戏的内在动机与教育内容和目标结合就会变成Prensky称之为“以数字游戏为基础的学习”的学习方法[2]。

　　青年学生生活的游戏中除了丰富的外观，游戏开发技术已经成熟，并且越来越先进[3]。基于现有的各种游戏开发环境，游戏开发过程中的全部责任可以分为几个的专家领域和角色，如游戏程序员，3D模型的创造者，游戏设计师，音乐家，漫画家，剧作家，等等。游戏内容与技术相结合的过程可以通过游戏引擎和使用网络上的各种用户和专家社区的可用信息得到简化。例如，微软的XNA游戏开发工具包提供的游戏循环函数绘制及更新游戏内容，而且还提供了方便的游戏开发组件来加载不同格式的图形，音频和视频。这使得游戏迷们如无论有没有编程背景的学生修改现有的游戏或开发新游戏。他们可以用这些游戏创作工具实现自己的游戏概念设计，学习发展技能和相关知识，积累相关的实际经验。

　　在这种情况下，不但游戏可以用于学习而且通过激发任务机制，游戏开发工具可以用来研究计算机科学（CS），软件工程（SE），和游戏编程相关主题。一般来说，游戏可以用三种方式集成在教育中[4,5]。首先，游戏可以用来代替传统的练习，鼓励学生把额外的努力用来做练习，给老师或助教一个实时地监控学生是如何练习的机会[6，7]。第二，游戏可以作为一个讲座的一部分来促进学生的参与，增加学生的动力[8,9]。第三，将要求学生们修改或开发游戏作为使用游戏开发框架（GDF）学习CS和SE方面技能的课程的一部分。我们把后者的学习方法为以游戏开发为基础的学习（GDBL）。GDF表示可以用来开发或修改游戏，例如，该工具包的游戏引擎，游戏编辑器，或游戏（模拟）平台，甚至任何集成开发环境（IDE），如Visual C + +，Eclipse和Android SDK，J2ME，因为所有的人都可以用来开发游戏。

　　本文重点研究学生通过在Android平台开发游戏应用学习软件体系结构和在Android平台开发社交应用（例如，天气预报，聊天软件）学习软件体系结构的相似点和不同点。将游戏开发放到CS或者SE课程中的动机是利用学生对游戏及游戏开发的迷恋来激发他们通过该项目更多更好的学习课程材料。

　　2.相关工作

　　本节描述了GDBL方法在软件工程领域的使用的研究背景和以前的结果。

　　2.1 研究背景

　　最早的类似的通过在游戏的环境中编程来学习的应用在20世纪70年代早期。Logo语言[11]，龟图形，是一种最古老的用来介绍计算概念给初学者的图书馆。这个概念是基于一只可以在2D屏幕上移动的 “海龟”，该“海龟”用可设置开关屏幕的画笔画就，因此，可能会留下龟运动的痕迹。编程使该“海龟”画不同的花样，这可以用来介绍一般的计算技巧，如程序操作，迭代，递归。此外，在1987，Micco学术性的提出了一个写井字游戏的使用[12]。后来，其他的研究已经使用专业游戏编程工具如Stage Cast Creator [13]，Gamemaker [14] ，Alice [15]和Neverwinter Nights [16]。此外，文章[17]提出了使用手机游戏开发作为激励工具和计算机课程的学习背景调查。他们的调查表明游戏编程和计算机科学领域的游戏开发之间的关系--游戏发展可以用在学习人工智能（AI），数据库，计算机网络，SE，人机交互，计算机图形学，计算机体系结构，算法，编程和操作系统。

　　这些研究表明，游戏制作和技术的编程技巧得到激励以及故事性的发展。制作游戏激励和开发评书以及技术的编程技巧的。制作游戏的任务其性质在目的上不尽相同---因此搭建环境并平衡游戏角色这些事情由学习者来承担。最近的游戏编程工具包往往具有比Logo语言更强的视觉效果，无论是因为这个原因，或者因为他们有一种可视化的编程语言，或两个原因同时的作用，使得设计者能够轻松创建图形游戏。这种变化使学习者的重点远离了低级编程，而是强制往其他角色如设计师或软件开发者转变。因此，我们通过实验研究了如何将GDFS用于教育，探讨传统的授课进化为动态的，合作的，和对当前技术丰富的环境下的学生有吸引力的授课。然而，这种说法有待进一步相关理论，应用经验，评价结果和经验证据的支持。这是一个分享我们的经验和实证结果在GDBL领域采用Android软件体系结构课程的动机。

　　2.2 课程和项目设置

　　挪威科技大学（NTNU）（课程代码TDT4240）的软件体系结构课程的教学方式和其他大多数大学不一样，因为学生也必须在项目中实现他们自己设计的软件体系结构。这样做的动机是为了让学生了解架构和实现之间的关系，并能够真

　　正的对体系架构和实施是否符合应用程序指定质量要求进行评价。在软件体系结构课程中的架构项目和其他软件工程课程项目的相似，只是软件体系结构课程中项目都是从软件体系结构的角度进行。在整个项目中，学生们必须根据指定的项目使用的软件体系结构技术，方法和工具来成功学到东西。

　　软件体系结构的项目包括以下几个阶段:

　　（i）COTS（商用成品）练习：学习相关技术并用来开发一个简单的游戏。

　　（ii）设计模式：学习如何通过改变现有系统中的应用设计模式来应用设计模式。 （iii）需求和体系结构：列表功能，质量的要求和对游戏的软件体系结构的设计。 （iv）架构评估：使用的架构权衡分析法（ATAM）[18-20]评价方法对项目的软件体系结构方面的质量要求进行评估。

　　（v）实施：做详细的设计，并在新建的架构和根据评估结果做出修改的基础上实现该游戏。

　　（vi）项目评估：使用事后分析法（PMA）[21]将项目作为一个整体进行评估。

　　在项目的前两个阶段，学生将独立完成他们的工作任务。在3–6阶段，4-5个学生组成一个团队，并在自己的团队中完成相应的工作。同时，在项目进行期间，学生将专注于一个固定的初级指定质量属性。对于中等质量属性，学生可以选择他们喜欢的质量属性。学生花大部分时间在实施（六周），但也鼓励他们在早期阶段开始实现该游戏以测试他们的架构选择（增量开发）是否合理。在实施阶段，学生通过多次迭代不断扩展，完善软件体系结构使其得到改进。

　　2.3早期的成果

　　此前，该项目的目标是开发Java方面的 Khepera机器人模拟器的华盛顿州立大学的机器人控制器（机器人）[22]，该机器人控制器着重于一些指定的质量属性如可用性，性能，可修改性，或可测性。开始时，学生们被要求编写的机器人控制器能控制一个机器人在一个迷宫中移动，并在迷宫中收集四个球，并把它们带到迷宫中一个固定的位置中。在2008年，学生们可以在机器人控制器项目和游戏开发项目之间进行选择。两种项目的过程，成果，和对项目的评价是一样的--只是领域不一样。在游戏项目中，学生们被要求使用微软XNA框架和C#语言开发一个游戏。最后，对软件体系结构课程进行评价[23，24]。评价是基于一个项目的调查数据，学生的项目可交付成果，和其他可访问的课程信息。研究的主要结论是，游戏开发项目可以成功地如果我们考虑机器人作为评价基准用来教软件体系结构。

　　整合我们在2008年运行软件体系结构课程的游戏项目的经验，在2010-2011年期间我们软件体系结构课程项目中增加了一个COTS-Android的项目作为给学

　　生的一个新的选择。学生们现在可以在除了在Java机器人项目和XNA 游戏项目之间进行选择，还可以在Android平台开发一个社交应用程序或游戏。由于COTS和所选择领域的独立性，学生们在项目过程中必须专注于相同的软件体系结构问题，并按照相同的模板编程。游戏和社交Android项目的引进，使我们得以比较学生在项目所涉及的领域如何影响学习和项目经验以及COTS的独立性。在下面的章节中详细说明。

　　3 研究方法

　　本节描述我们使用Android开发作为软件体系结构中的项目的实验中获得的相关数据的研究方法。

　　3.1研究目的

　　本文重点研究使用相同的COTS但具有不同的发展领域来探讨不同领域是否产生不同的输出。在我们以前的研究，GDBL结论的有效性是基于不同的COTS机器人和XNA。本文不探讨XNA和Java开发的机器人控制器开发的游戏，只注重Android平台的社会应用和游戏应用的开发。我们的评估包括五个主题：选择域分布，学生对项目感知，项目交付的代码质量和复杂性，学生的努力和成绩，获奖项目等级。

　　3.2 GQM方法

　　社会和游戏项目的比较应该有助于发现差异，揭示在Android平台上引入项目的影响。这个评价是一个模拟试验，而不是一个受控制的试验。采用的研究方法是基于目标问题度量方法（GQM）[ 25 ]，我们首先确定研究目标（概念层面），然后定义一组研究问题（操作层面），并描述了一套指标来回答研究问题的定义（数量级）。在我们的例子中，回答问题的研究使用的指标的定量和定性数据共同决定的。

　　表1：展示了用于分析软件体系结构课程的游戏开发项目的GQM方法。 目标 分析

　　为了

　　关于

　　看待的角度

　　上下文索引

　　软件开发项目 在同一COTS社交应用与游戏应用领域比较 两个领域的项目的差异性和有效性 研究员和教育家 在软件体系结构课程的学生

　　问题 Q1：如何看待选Q2：在软件架

　　择选择一个

　　Android社会项

　　Android游戏项Q3：在项目实Q4：学生在性能上做一个Android的游戏项目与做一个Android社会项目有什么区

　　别？ 构设计的学施工作中的学生做一个生做Android戏项目与学生做一个目的学生和选择Android的游游戏项目与学目的学生他们的生做一个Android社会

　　选择是否有任何Android社会项目是否有任

　　差异？

　　Metric 项目有什么何差异？ 不同？ M1：选择游戏项目M3：项目报告 M4：源代码文M6：项目得分

　　与社会项目的学

　　生数量。

　　M2：问卷调查，5

　　级李克特量表：强

　　烈不同意（1），不

　　同意（2），中立

　　（3），同意（4），

　　强烈同意（5） 件 M5：花费的时间

　　3.3. 研究步骤

　　当学生开始的项目，并按照项目的阶段进行时，他们应该报告他们花在项目的每个阶段的时间。前两个阶段让学生单独或成对熟悉COTS、架构和设计模式。该项目的主要工作是在项目3-5阶段，包括需求说明，架构设计，架构评估，项目实现和测试。学生每个阶段要上交自己的成果，这由课程负责人评估和反馈，在最后交作品之前使作品不断改善。在5阶段的结束，学生们会上交一个最终的作品，该作品是经过课程负责人评估和分级的。完成5阶段后，学生回答一个问卷调查，主要集中在学生如何看待该项目。在6阶段，学生必须对其进行项目的事后分析作为一个整体来反映他们在项目中取得的成绩和挑战。

　　4 研究结果