1、 本科毕业论文 题 目： 珠算仿真与教学系统 应用于 PC 端珠算教学系统的设计与开发 姓 名： 学 院：软件学院 系： 软件工程 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师： 职称： 年 月 摘要 珠算是我国一种以算盘为工具进行数学计算的古老方法。珠算发展至明代，在商业繁荣需要的前提下，得到了普遍的推广。但是进入二十一世纪后，随着电子技术的不断发展，珠算在计算领域内的应用范围大幅缩小。将珠算的传统魅力和电子计算机 的快捷便利相结合，是振兴我国传统珠算文化的一种有效手段，但是在实际应用中却缺少相关产品的支持，因而造成了理论和实际应用环节的脱节。 本文即以解决此问题而展开，在目前已知的将珠算
2、与电子计算机技术相结合的解决方案之外，提出了一种将珠算技术与软件工程相结合，应用于计算机辅助教学中的方案，并将其扩展到手机等移动电子平台之上。这样既可以使得枯燥的学习通过电子计算机强大的多媒体功能变得生动而有趣，同时又可以充分发挥电子计算机运行速度上的优势，使得珠算这个传统文化的瑰宝和现代电子设备有机的结合在一起。 本文 还更 进 一步 的提 出了 一种 以 FlashCS3 为平 台， 以 .fla 应用 程序 加入ActionScript2.0 脚本语言为基础的教程实现模式。利用 Flash 以动态的演示方式，改变以往软件界面死板、互动性欠缺的不足；并利用大多数主流浏览器内部已嵌入 Fla
3、sh 播放插件的优势，使得本系统可以在多平台上得以应用。 关键词： 珠算仿真 ； 计算机辅助教学 ； Flash CS3； ActionScript 2.0 Abacus Simulation and Education System Design and Implementation of Abacus in PC Abstract Abacus is one of the most ancient methods of mathematical computation based on abacus, a piece of Chinese traditional computational
4、 device. Abacus culminated in Ming Dynasty, when business prosperity demanded calculation. However, in the 21st century when electronic technology gives a boost to mass computation, the application of abacus decreases significantly. Integrate the traditional charm of the abacus with the fast develop
5、ment of the electronic technology will facilitate the revitalization of Chinese traditional culture. But in practical applications, the lack of the support from related products results in a theoretical and process out of line. By integrating the abacus method with the ideas from software engineerin
6、g, this study aims at Computer Assisted Instruction and can also be applied on the design of mobile telephone. Potentially, it may yield a method to illuminate the arid abacus training with powerful multimedia supported by computer, and reactivate the amazing culture of abacus with modern technology
7、 of electronic installation. This research work further proposed a kind of implement mode which runs on Flash CS3 and tumbles ActionScript in .fla applications. With the help of dynamical demonstration supported by flash, this design strives to achieve a friendly software interface which shoulders t
8、he main functions of information interaction. The designed system also takes the advantages of the integrated flash player in mass browsers, which broadened its application on almost all of the operating systems. Keywords: Abacus Simulation; CAI; Flash CS3； ActionScript 2.0 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 项目背景及选题
9、意义 . 1 1.1.1 算盘的起源和发展 . 1 1.1.2 计算机辅助教学的应用背景 . 2 1.1.3 智能手机的应用背景 . 3 1.2 珠算仿真系统的现状 . 4 1.3 主要工作及论文结构 . 6 第二章 珠算的历史及算法口诀 . 8 2.1 珠算的历史概述 . 8 2.2 珠算算法常用术语 . 13 2.3 珠算口诀 . 15 2.4 小结 . 17 第三章 珠算仿真与教学系统架构设计 . 18 3.1 珠算仿真与教学系统需求分析 . 18 3.1.1 任务及目标 . 18 3.1.2 应用价值及前景分析 . 19 3.1.3 用户群特点分析 . 19 3.1.4 功能需求分析
10、. 20 3.1.5 性能需求分析 . 21 3.1.6 可行性分析及扩展 . 22 3.2 系统框架分析与设计 . 22 3.2.1 现有 珠算教学系统分析 . 23 3.2.2 系统框架设计 . 25 3.2.3 系统功能概述及模块划分 . 26 3.3 应用于 PC 端的系统设计 . 28 3.3.1 PC 端程序的特点 . 28 3.3.2 PC 端编码语言的特点 . 30 3.3.3 PC 端部分功能模块划分 . 31 3.4 小结 . 33 第四章 应用于 PC 端的珠算教学系统实现 . 34 4.1 开发环境及编码语言 . 34 4.2 开发流程 . 36 4.2.1 系统实现方
11、法及步骤 . 36 4.2.2 框架场景搭建 . 38 4.2.3 算 盘模型元件构造 . 39 4.2.4 界面设计与优化 . 40 4.3 PC 端系统展示 . 41 4.3.1 系统启动部分展示 . 41 4.3.2 珠算介绍部分展示 . 42 4.3.3 算盘操控部分展示 . 44 4.3.4 口诀演示部分展示 . 45 4.3.5 计算测试部分展示 . 46 4.4 小结 . 47 第五章 总结与展望 . 48 参考 文献 . 50 本科期间参与的项目 . 52 致谢语 . 53 Contents Chapter 1 Introduce . 1 1.1 Background . 1
12、1.2 Current Research Situation . 4 1.3 Main Work. 6 Chapter 2 The History and Development of Abacus . 8 2.1 The History of Abacus . 8 2.2 Definition of Terms.13 2.3 Abacus Algorithm .15 2.4 Summary.17 Chapter 3 General Design of System.18 3.1 Main Structure of System .18 3.2 Analysis Model in Abacus
13、 System .22 3.3 Detailed Design of Abacus System .28 3.4 Summary.33 Chapter 4 System Development.34 4.1 General Implment of System .34 4.2 Detialed System Development .36 4.3 System Show .41 4.4 Summary.47 Chapter 5 Conclusions .48 References .50 Acknowledgment .53 绪论 1 第一章 绪论 珠算是我国传统数学和算法中的奇葩，将古老的珠
14、算与现代电子技术相结合 ，并应用与多媒体辅助教学之中，对这项我国传统文化的继承、发展和繁荣都会起到良好的推动作用。本章即在简要回顾了课题的研究背景，阐述研究意义和其现状后，引入我们项目工作的内容和特色。并且在本章最后部分也对项目团队的分工以及本文的组织结构有所涉及。 1.1 项目 背景及选题意义 算盘是我国一种古老的计算工具，它被称为没有存储设备的简易计算机 1。而珠算在我国更具有三千多年悠久的历史，其源头可追溯到两汉以远。从宋代开始，在商业繁荣需要的前提下，珠算逐步取代了筹算。至明代更是独领风骚，一度成为我国数学发展的主流，并流传远 至海外 2。经过上千年的发展，珠算已经形成了一种文化现象，
15、被人们称为是中华传统数学文化中的一块瑰宝，同时也是一项影响非常深远的非物质文化遗产 3。 1.1.1 算盘的起源和发展 我国的算盘 是 由古代的 “ 筹算 ” 演变而来 的 。 所谓“ 筹算 ”， 就是运用竹签作筹码来进行简单的四则 运算 4。 到 唐代末年，已 有了对 筹算乘除法的改进，到宋代 更是 产生了筹算的除法歌诀 5。 远至 15 世纪中期， 在 鲁班木经中 就已经 有 了 制造算盘的规格 4。 到 明代 晚期 ，珠算已相当普及，并且出版了不少有关珠算的书籍 。 其中流传至今， 并且 影响最大的 当属 程大位 (1533 1606)的 直指算法统宗 一书 6。 在此之后， 由于珠算口
16、诀便于记忆， 且 运用简单方便，在被 我国 普遍应用 的同时 ，也陆续 流 传到日本、朝鲜、印度、美国 以及 东南亚等国家和地区。算盘的出现，被称为人类历史上计算器的 一个 重大改革，就是在电子计算器盛行的今天， 算盘 依然发挥着它特有的作用 7。 如下图 1.1 所示即为算盘实物图。 绪论 2 图 1.1 古代算盘实物 图 资料来源： http:/8 随着算盘使用 频率的增加 ，人们总结出许多 为简便运算过程而创造的 计算口诀， 形成了一套完整的运算法则 。这种 利 用算盘计算的方法， 就叫做珠算 。珠算 的 四则运算 均是通过 一套 对应的 口诀 来 指导拨珠完成 的 。 珠算 加减法明代
17、称 为 “上法 ”和 “退法 ”， 其口诀为珠算所特有 例如：“ 一求，隔位六二五 ”；“ 七求，四三七五置 ”等等 6。这些珠算口诀 最早见于吴敬的 九章算法比类大全 (1450) 2。乘法所用的 “ 九九 ” 口诀 ， 起源 更 早 远在 春秋战国时已 为 筹算 所 应用 9。有了四则口诀 后 ， 珠算的算法就形成了一个体系 ， 以至被 长期 的 沿用下来。 1.1.2 计算机辅助教学的应用背景 计算机辅助教学 (Computer Assisted Instruction)，简称 CAI，它 广义上是 指计算机在教育领域 内 的广泛应用， 具体 包括在教学、研究、管理 等项目 中以各种方式
18、使用计算机 减少工作量的现代化辅助手段；一般意义上的计算机辅助教学则是指教师使用电脑作为教学媒体，为学生提供一个学习 环境 的新模式改良 ，学生通过与计算机的交互对话进行学习的一种教学形式，即我们平时所说的多媒体辅助教学 10。 随着当今科技的高速发展，伴随 着我国教育改革的日趋深化，多媒体优化 组合教学以及绪论 3 电教媒体的重点运用，已成为教育改革的组成部分，也成为 教育现代化的必由之路。在教学过程中运用多媒体辅助教学，从 优化训练内容出发，使学生 从 听觉、视觉、触觉 上 都参与感知活动，最大限度地调动了学生学习的积极性，使学生开阔了视野，丰富了知识，训练了思维，发展了智力。 从上文所述
19、可知， 计算机辅助教学有以下几大优势 11： 1 计算机辅助教学的运用 ，打破了传统的以教师为中心的教学模式，促进了师生互动模式的发展； 2 计算机辅助教学的运用，补充了传统教学中受时间、空间的限制和语 言表达能力的不足的缺憾； 3计算机辅助教学可以 化静为动，增强动感，诱发学生的学习兴趣。 通过 实践证明，运用 CAI 进行教学， 可以做到 省时、快捷、高效， 这样能够大大增加课堂密度，扩大 信息量，有利于全面实施素质教育。它 还 可 以 把枯燥乏味的教学内容，借助于多媒体的优化 组合，使课堂教学形象化、趣味化、交互化和生活化，提高了教学的质量。 1.1.3 智能手机的应用背景 智能手机是相
20、 对于 普通通信手机而言的， 这里可以做一个 简单的比喻，我们把普通手机当成是一个单片机，而智能手机就相当于一台多媒体电脑 。 但智能手机又不同于 PDA 手机，它 既具备普通手机小巧的身材，又 同时 能胜任智能软件的处理工作，可谓是麻雀虽小，五脏俱全 12。 下图 1.2 所示即为 Symbian 平台智能手机的应用。 图 1.2 Symbian 平台智能手机应用范例 资料来源： http:/ www.digi- 12 手机操作系统一般只应用在高端智能 手 机上。目前，在智能手机 产品中 ， 我 国市场仍以绪论 4 个人信息管理型手机为主，随着更多厂商的加入，整体市场的竞争已经开始呈现出分散
21、化的态势。从市场容量、竞争状态和应用状况上来看，整个市场仍处于启动阶段。 目前在市场上，应用比较广泛的智能手机操作系统以 Windows Mobile， Symbian， Linux 以及 PalmOS 为主，开发工具则以可面向所有操作系统的 J2ME 手机编程，以及面向 Windows Mobile 的 Windows程序两种为主 13，如下图 1.3 所示，即为 2007 年第一季度的智能手机系统占有率简图。 图 1.3 2007 年第一季度各智能手机平台系统占有率 资料来源： http:/13 1.2 珠算仿真系统的现状 进入 21 世纪以来，随着电子技术的发展，珠算在计算领域内的使用范围大幅缩小，但这并不意味着珠算将逐步被淘汰，反而显示出 强盛持久 的生命力。珠算对我国乃至世界一些国家的经济，文化建设和科学技术发展发挥了重要作用。同时 ，珠算文化也一直得到政府相关部门以及一些民间组织的大力支持，并通过一些大型的技术交流和研讨会产生了重大的国际性影响，例如 2002 年在北京成立了世界珠算心算联合会等活动 14。不仅仅在中国，我们同样可以在世界各个角落中发现珠算的身影。在瑞典的文化古城乌普萨拉市有一家“珠算俱乐部”，现有会员近千人，会员基本都是 65 岁以上的老年人。这个俱乐部的会员都非常推崇我
