單機版記憶游戲的設計與實現
——Java語言任務驅動教學法應用案例＊

田春婷

（蘭州石化職業技術學院信息處理與控制工程學院，甘肅 蘭州730060）

1 引言

大數據時代，java語言[1]作為一門老牌通用編程語言，有著成熟的社區生態，依然是互聯網各個專業領域最熱門的編程語言之一。在行業領域內的人才占有率和使用率，以絕對優勢穩居世界第一。人工智能[2]、云計算[3]、大數據、物聯網、移動開發等數字化新技術較常用的編程語言也是java語言。

Java語言作為一門純面向對象編程語言，面向對象編程思想和算法是它的靈魂。教學難點是如何提高學生的算法分析能力和編程能力。將小游戲的設計與實現融入到java語言課程的任務驅動教學法應用案例中，在提高學生對編程的興趣方面尤為重要。

2 java語言任務驅動教學法

在java語言的整個教學過程中，主要采取任務驅動教學法[4]等多種教學方法，以更好樹立學生面向對象程序設計思想，提高學生的算法分析能力和使用面向對象思想解決實際問題的能力。

全面推行“任務驅動”教學法，通過精選案例、分解任務、講練有機融合，將java語言相關知識點融入案例。學生通過學習趣味游戲等案例[5]，掌握java語言技術，并對面向對象編程有一個直觀和更加感性的認識，激發學生積極參與整個教學過程，更好建立起面向對象的編程思想。

在教學過程中，采用“感知與聯想→引入與模擬→實戰演習→總結提高”模式，實現任務分層次教學，以滿足不同水平學生的學習要求。

3 java語言實現單機版記憶游戲案例總體設計要求

通過對單機版記憶游戲案例[6]進行任務分解，分層次逐步實現該游戲功能的設計要求，將java語言相關知識點有機融合到游戲實現的各個環節中，從而使學生在學習編程的同時享受設計游戲的樂趣，將學習和娛樂有效結合，激發學生的程序設計興趣。

本文討論的記憶游戲教學案例為單機版，總體設計要求及功能如下：①該游戲設計要求有一組網格按鈕，代表玩家可以翻轉的卡片。所有按鈕的初始顏色都是空白或灰色的，玩家不知道卡片背面所隱藏的顏色。每次翻兩個，一個一個，如果匹配，就能得分。②在窗體頂部和底部分別設計有標簽，用來指定輪到哪位玩家以及玩家得分和他們應該做什么。③游戲期間，一位玩家會先選擇一個按鈕，然后再選擇另一個。當玩家選擇按鈕的時候，按鈕會顯示它隱藏的背面顏色。如果玩家選擇的兩個按鈕顏色相同，游戲會告訴玩家，然后當他再次點擊任何一個按鈕（繼續）時，選擇顏色相同的兩個按鈕時，卡片匹配成功，按鈕顏色會變成黑色。玩家再次嘗試選擇兩個其他按鈕；如果玩家選擇的兩個按鈕顏色不同，卡片匹配不成功，則輪流到另一位玩家點擊按鈕玩游戲。④玩家不能選擇同一個按鈕兩次，也不能選擇一個黑色按鈕。當所有的按鈕都是黑色的時候，游戲會告訴玩家誰贏了（或者是平局），當按下確定按鈕，游戲就會重新開始。⑤在任何時候，游戲都通過使用兩個標簽告訴玩家發生了什么——一個標簽位于窗口頂部的玩家0，另一個標簽位于窗口底部的玩家1。活躍玩家消息有一個綠色的背景，另一位玩家消息有一個紅色的背景。

4 記憶游戲教學案例分層次設計要求及java實現

為了滿足不同能力水平學生的學習要求，在java語言教學過程中，為更好地實現游戲功能，采用由易到難的分層次教學設計模式，給出由簡單到難的不同要求階段案例。

根據單機版記憶游戲設計要求及功能要求，可以將記憶游戲案例教學目標分為以下兩個階段。

4.1 單擊用命令按鈕實現一組標簽顏色的隨機切換

4.1.1 設計及java語言實現要求

創建一個最終類ColorLabel，向類中添加一個setDrawColor( )方法，這個方法帶有一個Color類型的參數，ColorLabel類中還要求有一個Color類型的成員變量drawColor，這個成員變量用來給標簽著色，改變drawColor的值則會改變標簽的顏色，setDrawColor( )方法的參數用來給變量drawColor傳值。

java語言代碼實現如下：

創建一個名為Main的類，添加主方法main( )。

向Main類中添加三個非靜態成員變量：①名為guiFrame的JFrame對象引用；②名為arrayLabels的64位一維數組，數組元素類型為ColorLabel的對象引用；③名為rand的Random的對象引用，Random類型來自java.util包，Y成員變量rand用來產生隨機數。

Java語言代碼實現如下：

Main類中添加返回類型為void且無參的非靜態成員方法createGUⅠ( )。

createGUⅠ( )方法體內容設計要求如下：①給guiFrame賦值為一個新創建的JFrame對象；②當程序運行結束時，設置窗體默認關閉；③設置窗體標題為“Label demo”；④創建64個ColorLabel對象，并且將其存儲在arrayLabels數組中，給每一位數組元素賦值為rand對象產生的隨機數值，這個隨機數代表一種顏色；⑤向面板添加64個ColorLabel對象，運用布局管理器，向窗體頂端和底部分別添加一個8×8的網格和命令按鈕。

Java語言代碼實現如下：①在主類Main中創建一個適當的方法notification( )，用來告訴命令按鈕，當它被單擊時，通知主類，該方法將被告知執行了命令按鈕的單擊操作（需要在主類中執行操作界面）。②在主類中實現notification( )方法。這樣，當按鈕被單擊時，每一個標簽顏色會被隨機改變。

Java語言代碼實現如下：測試程序代碼。實現當單擊命令按鈕時，8×8網格的標簽顏色會被隨機改變。

4.1.2 程序設計要求

程序設計要求如下：①創建期望的主類；②窗體、數組和隨機對象引用是成員變量，并在適當的位置創建；③需要創建creategui方法并且起到適當作用；④8×8網格標簽為數組元素；⑤標簽有隨機顏色；⑥主類處理按鈕通知事件（即操作處理程序是在主類中，而不是內部類或其他類）；⑦單擊命令按鈕則改變每一個標簽顏色；⑧程序演示正確。

4.2 在4.1基礎上，實現記憶游戲功能

4.2.1 程序設計部分的要求

程序設計部分的要求如下：①確保在代碼中使用的常量（static final int）有要使用的不同顏色的數量、每種顏色的按鈕數量、網格的寬度和高度（在按鈕中）、每個按鈕的大小（以像素為單位）；②確保在網格中的每個按鈕都是自己創建的JButton子類，按鈕大小與代碼中給定常量的值相匹配。當要求更改按鈕的尺寸時，程序仍可以正常運行；③確保當按鈕被單擊的操作能被監聽到；④每個按鈕應該知道自己的狀態，即應該繪制什么顏色、是否繪制完成、是否點擊過（即應該顯示其顏色）、是否沒有點擊過（即顯示灰色）或者已經被匹配（應該是黑色）等，即將這些信息保存在按鈕中，而不是保存在其他數據結構中。

4.2.2 程序實現部分的要求

程序實現部分的要求如下：①顯示具有指定行數和列數（常量）的正方形網格（指定的大小，常量）。②每個正方形最初應顯示為灰色，直到它已被點擊，但應顯示其被單擊之后真正的顏色。③使用正確數量的不同顏色，可用的顏色數量是在一個常量中指定的。每個正方形從可用的顏色中給定一個隨機（隱藏）的顏色。④每種顏色都應該創建若干給定個數的正方形（這個數字應該在代碼中定義為一個常量）。每一個方塊會分配若干個隨機的顏色（顏色的數量乘以每個顏色的方格）必須相等（行乘以列）的網格（即總方格數量）所以網格大小設置為適當的常量。⑤當前玩家只能夠點擊兩個正方形，顯示他們的顏色。只有灰色方塊可以點擊，玩家不能點擊一個完成的方塊（黑色），或點擊同一個方塊兩次。⑥如果選擇兩個相同的正方形，那么當前玩家獲得兩分（每個正方形一分），正方形變黑（不能再點擊），當前玩家繼續點擊方塊。⑦如果兩個不同顏色的方塊被選中，方塊再次變成灰色，當前玩家回合結束，另一個玩家開始新的回合（得分狀態標簽應該更新）。⑧如果所有的方塊都是黑色的，表示游戲結束，則應彈出一個消息框說明哪個玩家獲勝。⑨當單擊確定按鈕關閉消息框時，操作盤應被重置，所有方塊會被重新設置為新的隨機顏色，被顯示的最初顏色都是灰色。在按下確定按鈕之前，操作盤不應該被重置。應該改變現有按鈕的存儲顏色，而不是創建新的按鈕。⑩程序要求被演示的是一個完整的游戲，可以被重置開始新一局游戲（要求相同的大小但不同的按鈕顏色）等。

5 總結

在Java語言教學過程中，把單機版記憶游戲的實現作為任務驅動教學案例，將學生玩游戲的興趣向開發游戲方面引導，在編寫小游戲的過程中，學生能夠更容易理解面向對象思想，游戲代碼也使學生能夠更容易理解和接受Java語言復雜的知識要點和算法；在寓教于樂的教學過程中，能夠更好提高學生思考問題和解決實際問題的能力，進而大大提高學生的算法分析能力與面向對象程序設計的編程能力，達到較好的教學效果。