中職《APPInventor》課程學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)模式探究

李敏

摘要：智能手機(jī)的普及讓手機(jī)應(yīng)用編程成為熱門職業(yè)，中職生需要學(xué)習(xí)并提高手機(jī)應(yīng)用編程技能，教師需要不斷提高本課程的教學(xué)水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，可以有效提高APPInventor課堂的教學(xué)效果，提高學(xué)生的創(chuàng)作能力。該文從現(xiàn)有的中職編程課堂局限性以及APPInventor開發(fā)工具的特征出發(fā)，探索并設(shè)計(jì)了中職生計(jì)算思維培養(yǎng)教學(xué)模式，促進(jìn)課堂實(shí)踐有效性。

關(guān)鍵詞：APPInventor；計(jì)算思維；教學(xué)模式；中職

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）10-0134-02

1 現(xiàn)有中職編程課堂的局限性

程序設(shè)計(jì)是中職計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程，課程培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握一至兩門高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，能編寫簡單程序，開設(shè)的目的是通過學(xué)習(xí)編程語言，提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力、問題解決能力、邏輯思維能力。但是由于中職生的知識(shí)基礎(chǔ)較薄弱，對(duì)于程序設(shè)計(jì)語言的理論概念、編程語言知識(shí)、算法思維等知識(shí)學(xué)習(xí)存在畏難心理，學(xué)生普遍認(rèn)為手機(jī)應(yīng)用開發(fā)“高端”“難”等，而這種畏難心理正是以往編程語言教學(xué)“寫代碼”所帶來的偏見，非常不利于初學(xué)者。而且，當(dāng)前程序設(shè)計(jì)課程側(cè)重編程工具和語言的學(xué)習(xí)，課堂是教師先教然后學(xué)生上機(jī)練習(xí)實(shí)踐的模式，學(xué)生通過教師的預(yù)設(shè)解題路徑按部就班完成任務(wù)，這種教學(xué)策略讓學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，參與度較低，抑制了學(xué)生探索、創(chuàng)新的欲望，當(dāng)前這種重技能輕方法的教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

2 APPInventor優(yōu)勢(shì)及其對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的助力

APPInventor自2010年面世以來得到廣泛的推廣使用，非常適合中職生學(xué)習(xí)編程開發(fā)。有別于以往的編程語言學(xué)習(xí)工具，APPInventor是Google實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一款安卓手機(jī)APP應(yīng)用開發(fā)工具，目前最新版本為APPInventor2，有在線和離線兩種使用方式。這個(gè)工具最大的特點(diǎn)就是可視化的操作界面、按顏色和形狀封裝的語言塊、終端的實(shí)時(shí)測(cè)試。簡易的操作，豐富的視覺感知，讓編程像玩拼圖游戲一樣，毫無編程知識(shí)的人都可以短時(shí)間輕松開發(fā)出APP應(yīng)用。作為一種所見即所得的可視化編程工具，它不需要抽象理論知識(shí)的特征極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作興趣，讓學(xué)生在玩（拼接）過程中，更好的鍛煉抽象思維能力。

計(jì)算思維自2006年周以真教授明確提出這個(gè)定義以來，引入眾多課堂實(shí)踐活動(dòng)中。計(jì)算思維可以幫助提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)及算法解決實(shí)際問題的能力，讓學(xué)生形成一種思維方式，而這種思維方式正是信息智能化時(shí)代學(xué)生所需的技能。從提高學(xué)生計(jì)算思維能力角度出發(fā)，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)模式，開展教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)APPInventor，主動(dòng)創(chuàng)作交流，找到共同愛好者，從而達(dá)到關(guān)注并發(fā)展每個(gè)學(xué)生計(jì)算思維的效果。APPInventor的使用極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以輕松實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意，實(shí)時(shí)的終端測(cè)試讓學(xué)生獲得卓越的成就感。開發(fā)工具這種特點(diǎn)，讓學(xué)生真正做到由實(shí)際任務(wù)（問題）驅(qū)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)問題-尋找解決思路-解決問題的過程直接讓學(xué)生的計(jì)算思維得到訓(xùn)練和運(yùn)用。

3 《APPInventor》課堂計(jì)算思維培養(yǎng)模式設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)效果、工具熟練程度以及學(xué)生計(jì)算思維的水平能力等研究并設(shè)計(jì)了兩個(gè)不同培養(yǎng)模式，在不斷加深學(xué)習(xí)難度過程中，兩種模式可以交替使用。

1）案例研習(xí)教學(xué)模式

美國師生創(chuàng)新技術(shù)體驗(yàn)機(jī)構(gòu)（ITEST）提出的“使用-修正-創(chuàng)造”培養(yǎng)框架適合于學(xué)生案例研習(xí)階段的教學(xué)，根據(jù)現(xiàn)有學(xué)生的學(xué)習(xí)差異以及實(shí)際的課堂實(shí)踐效果，從學(xué)生的體驗(yàn)、模仿實(shí)現(xiàn)、再創(chuàng)作等環(huán)節(jié)對(duì)ITEST提出的框架進(jìn)行了豐富，設(shè)計(jì)案例研習(xí)教學(xué)模式如圖1所示：

（1）基于APP體驗(yàn)效果激發(fā)學(xué)生模仿設(shè)計(jì)的興趣

在初學(xué)課堂上提供APP案例讓學(xué)生自行安裝體驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察案例，學(xué)生討論并具體描述案例實(shí)現(xiàn)的功能并畫出APP開發(fā)的邏輯圖，逐層遞進(jìn)。然后引導(dǎo)學(xué)生在邏輯設(shè)計(jì)窗口查找實(shí)現(xiàn)特定功能所對(duì)應(yīng)的代碼塊，為下一步學(xué)生模仿設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)APP應(yīng)用提高有效性。這是學(xué)生體驗(yàn)設(shè)計(jì)-描述體驗(yàn)效果-模仿實(shí)現(xiàn)的過程，而教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立畫出APP邏輯圖的過程是讓學(xué)生真正看見編程開發(fā)的邏輯關(guān)系、算法以及實(shí)現(xiàn)的過程，這是編程學(xué)習(xí)里面的歸納與建模思維的訓(xùn)練，讓學(xué)生清晰的體驗(yàn)到利用計(jì)算機(jī)解決某個(gè)實(shí)際問題進(jìn)行編程開發(fā)，掌握編程技巧和方法最后得到某個(gè)成果（APP）的過程，而這也正是計(jì)算思維的本質(zhì)體現(xiàn)。

在這個(gè)環(huán)節(jié)教師的功能在于做好任務(wù)的難易梯度細(xì)分。根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和計(jì)算思維能力，讓學(xué)生在“可接受”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下有效完成任務(wù)，在每個(gè)梯級(jí)任務(wù)完成后能及時(shí)獲得成功體驗(yàn)。教師在問題驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注學(xué)生對(duì)于問題難易程度的接受動(dòng)態(tài)，及時(shí)為學(xué)生設(shè)定恰當(dāng)?shù)膯栴}梯度，不斷激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

（2）實(shí)現(xiàn)模仿設(shè)計(jì)后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修正創(chuàng)作，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情

課堂上學(xué)生體驗(yàn)后進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)這個(gè)APP案例結(jié)合學(xué)生個(gè)體的真實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)提出修改意見。這個(gè)階段教師結(jié)合智能移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)，營造學(xué)生展示交流的環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生各抒己見。學(xué)生結(jié)合個(gè)人建議對(duì)APP進(jìn)行修正，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的想法對(duì)前期的邏輯圖進(jìn)行修改，最后利用APPInventor開發(fā)工具進(jìn)行創(chuàng)作實(shí)現(xiàn)，并在學(xué)生中間展示交流。這個(gè)學(xué)習(xí)過程是學(xué)生個(gè)體進(jìn)行再創(chuàng)作（Remix）他人成果[1]的過程。

（3）模仿設(shè)計(jì)與再創(chuàng)作過程掌握程序設(shè)計(jì)知識(shí)與算法思維

在APPInventor里面，程序設(shè)計(jì)理論知識(shí)、語法知識(shí)和算法思維在封裝的內(nèi)置代碼塊體現(xiàn)出來，學(xué)生在拼接代碼塊進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的過程中不斷學(xué)習(xí)這些程序設(shè)計(jì)知識(shí)，并掌握編程方法。程序設(shè)計(jì)算法思維主要包括了順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運(yùn)算符和數(shù)據(jù)等，這些知識(shí)被映射到了內(nèi)置塊里面的控制、邏輯、數(shù)學(xué)、文本、列表、顏色、變量、過程等中，組件設(shè)計(jì)則是程序設(shè)計(jì)里面的對(duì)象設(shè)計(jì)。學(xué)生研習(xí)教師精心挑選的案例，不斷地再創(chuàng)作練習(xí)，習(xí)得這些程序設(shè)計(jì)知識(shí)，掌握語法規(guī)則，懂得運(yùn)用合適的算法思維優(yōu)化案例效果。

2）基于計(jì)算思維學(xué)生自由創(chuàng)作培養(yǎng)模式

經(jīng)過基礎(chǔ)夯實(shí)，學(xué)生可以熟練操作APPInventor，掌握了編程技巧與方法，學(xué)生創(chuàng)作欲望強(qiáng)烈，而自由創(chuàng)作是APPInventor教學(xué)的根本目標(biāo)，此時(shí)案例研習(xí)教學(xué)模式并不適用于學(xué)生自由創(chuàng)作學(xué)習(xí)，學(xué)生不能永遠(yuǎn)停留在模仿階段。教師作為學(xué)生的指導(dǎo)者，鼓勵(lì)學(xué)生敢于想象，學(xué)生以創(chuàng)作者的身份投入到從創(chuàng)意想象到探究實(shí)現(xiàn)中，并在提出問題、解決問題的過程中逐步發(fā)展計(jì)算思維、掌握程序設(shè)計(jì)概念并內(nèi)化為一種可用的思維方式，學(xué)生自由創(chuàng)作教學(xué)模式可提煉如圖2。

（1）個(gè)性化問題驅(qū)動(dòng)，教師引導(dǎo)問題分解

手機(jī)應(yīng)用的開發(fā)基于實(shí)現(xiàn)更好體驗(yàn)效果，APP應(yīng)用構(gòu)思來源于學(xué)生的需求、興趣愛好、學(xué)生創(chuàng)意想象等，融合學(xué)生個(gè)性的APP開發(fā)能引起學(xué)生共鳴，提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與積極性，激發(fā)創(chuàng)作欲望。個(gè)性化問題提出后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行拆解，細(xì)分為各個(gè)子問題，學(xué)生把自己的APP構(gòu)思進(jìn)行拆解，并畫出功能構(gòu)思圖。例如某學(xué)生想創(chuàng)作近視視力檢測(cè)APP，用來掌握家人朋友視力情況，教師引導(dǎo)學(xué)生思考作品的主要功能或體驗(yàn)包括哪些，學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行功能分解：開始-注冊(cè)-登錄-視力檢測(cè)-檢測(cè)數(shù)據(jù)保存-使用說明-退出等功能。這個(gè)過程鍛煉學(xué)生從具體的情景里歸納提煉APP應(yīng)用的開發(fā)需求，并對(duì)需求按功能進(jìn)行細(xì)分。這也是程序設(shè)計(jì)里面的抽象與歸納，讓學(xué)生學(xué)會(huì)把實(shí)際問題向編程問題轉(zhuǎn)換。

（2）基于計(jì)算思維訓(xùn)練的邏輯圖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

學(xué)生個(gè)性化的APP作品構(gòu)思圖畫出后，學(xué)生探尋自己的解決思路，引導(dǎo)學(xué)生思考每個(gè)功能之間的邏輯關(guān)系，形成問題解決方案，并畫出APP應(yīng)用的邏輯流程圖，思考在工具里如何利用組件和代碼塊實(shí)現(xiàn)各邏輯功能，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生抽象與歸納后的建模能力。教師在學(xué)生出現(xiàn)困難時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生把子問題進(jìn)一步抽象分解成更容易解決的具體問題。教師在課堂上變成了學(xué)生的技術(shù)顧問，幫助學(xué)生從作品到編程建立關(guān)聯(lián)，不斷給予提示和鼓勵(lì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行深層思考并實(shí)現(xiàn)問題遷移，學(xué)生利用計(jì)算思維解決問題的能力得到內(nèi)化和發(fā)展。

（3）學(xué)生創(chuàng)意展示，注重評(píng)價(jià)反饋

學(xué)生自由創(chuàng)作培養(yǎng)模式關(guān)注學(xué)生對(duì)個(gè)性化問題的探索與解決，讓學(xué)生在同伴中展示自己的創(chuàng)意作品，分享作品的優(yōu)點(diǎn)與有待完善的地方，也讓同伴和老師提出建議。教師關(guān)注這個(gè)過程中學(xué)生解決問題能力的提升、計(jì)算思維的發(fā)展，引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)思維模式進(jìn)行遷移與發(fā)散，進(jìn)一步提高自主創(chuàng)作能力，在評(píng)價(jià)反饋環(huán)節(jié)注重過程性評(píng)價(jià)的及時(shí)有效。

（4）學(xué)生走出課堂，尋求共同愛好者

編程學(xué)習(xí)的意義在于學(xué)生可以運(yùn)用已有編程技巧和方法解決新問題、新任務(wù)。不同于案例研習(xí)階段，學(xué)生在自由創(chuàng)作時(shí)期，提出個(gè)性化創(chuàng)意，打造獨(dú)特的APP作品，一個(gè)良好的互動(dòng)展示平臺(tái)可以激發(fā)學(xué)生更積極參與創(chuàng)作，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從課堂延伸到課外。教師創(chuàng)建課程學(xué)習(xí)QQ群，也可讓學(xué)生加入AI2服務(wù)器上的全國QQ討論群等社會(huì)化平臺(tái)，學(xué)生在平臺(tái)里面展示、分享自己的作品，接受來自同學(xué)或者同樣愛好者的評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)成團(tuán)隊(duì)，共同參與完成一個(gè)項(xiàng)目，不同個(gè)體的智慧在項(xiàng)目中碰撞，既提升了個(gè)體又發(fā)展了團(tuán)隊(duì)。

4 結(jié)語

APPInventor的教學(xué)實(shí)踐除了關(guān)注學(xué)生技能的習(xí)得外，更要關(guān)注如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，讓學(xué)生在即將到來的人工智能時(shí)代可以主動(dòng)發(fā)展。本文根據(jù)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段設(shè)計(jì)了兩種APPInventor培養(yǎng)模式，在實(shí)際課堂教學(xué)，兩種模式靈活使用，讓學(xué)生的編程技能、創(chuàng)作能力都得到同步發(fā)展，教學(xué)目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，學(xué)生利用計(jì)算思維解決實(shí)際問題的能力也得到提高。

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