劉 瓊，史 諾

（1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程分院，陜西 楊凌 712100；2.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程分院，陜西 楊凌 712100）

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)，由Wing[1]于2006年3月提出。在當(dāng)前的信息化時(shí)代，計(jì)算思維能力已經(jīng)成為高職教育中計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的重要內(nèi)容之一[2]。在“Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”課程的教學(xué)過(guò)程中，我們一直在計(jì)算機(jī)專業(yè)機(jī)房進(jìn)行，采用“做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生的理論思維和實(shí)驗(yàn)思維能力方面進(jìn)行了較好的灌輸與培養(yǎng)，但是在計(jì)算思維能力培養(yǎng)方面卻有所欠缺。為了將這3種思維融合形成“三維一體”的教學(xué)體系，本文進(jìn)行了一定的探索與嘗試。

1 “Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”課程的特點(diǎn)

1.1 知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)多

“Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，其理想的教學(xué)目標(biāo)是：在課程中培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)思維和工程思維進(jìn)行互補(bǔ)與融合，利用一定的計(jì)算思維能力去抽象問(wèn)題、建立合理的計(jì)算模型、設(shè)計(jì)算法、制定解決問(wèn)題的方案，歸納求解，并將該過(guò)程推廣至相似問(wèn)題的處理中。傳統(tǒng)教學(xué)是從體系結(jié)構(gòu)、四大組件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)編程方面進(jìn)行各環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施的，內(nèi)容多且知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)較為瑣碎，學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能點(diǎn)的掌握程度不高，計(jì)算思維能力鍛煉較少，沒(méi)有達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)要求的效果。

1.2 基礎(chǔ)的要求高

“Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”屬于理論實(shí)踐一體化的課程，一般安排在專業(yè)機(jī)房中進(jìn)行，教師講述相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行移動(dòng)應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，但是在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于課程的順利推進(jìn)需要學(xué)生在“數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)”“C語(yǔ)言”“Java程序設(shè)計(jì)”“Java桌面軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)”“Java Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)”等先修課程中打下良好的基礎(chǔ)，而高職學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣相對(duì)較差，因此在課程的學(xué)習(xí)初期就具有畏難心態(tài)，導(dǎo)致各個(gè)環(huán)節(jié)中沒(méi)有掌握的知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)不斷累積，未達(dá)到應(yīng)有的學(xué)習(xí)效果。

2 計(jì)算思維訓(xùn)練的總體設(shè)計(jì)

為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，需要將學(xué)生從繁瑣、復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)學(xué)習(xí)中解脫出來(lái)，使其注意力聚焦于問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)及評(píng)價(jià)，我們?cè)趥鹘y(tǒng)教學(xué)內(nèi)容組織實(shí)施之前，增設(shè)基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊，目的是鋪設(shè)一條平緩漸進(jìn)的學(xué)習(xí)通道[3-4]，促進(jìn)學(xué)生理解計(jì)算科學(xué)的本質(zhì)—抽象化和自動(dòng)化[5]。

基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊是以APP Inventor為載體的。APP Inventor是一款由谷歌公司開(kāi)發(fā)的編程軟件，其最大特點(diǎn)是采用圖形化、積木式的模式開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用[6]，在不需要掌握任何程序設(shè)計(jì)知識(shí)的前提下只需要根據(jù)需求添加服務(wù)選項(xiàng)即可完成應(yīng)用開(kāi)發(fā)，即學(xué)習(xí)者在該軟件平臺(tái)可以拋棄復(fù)雜的程式代碼而采用積木式的堆疊法來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，由于規(guī)避了程序編寫中的眾多知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)，且學(xué)習(xí)者可以是零基礎(chǔ)，因此大大降低了編程的技術(shù)難度，針對(duì)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)將其作為移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程學(xué)習(xí)的前導(dǎo)部分是合理的選擇。

我們將基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊分為引入階段、逆向分析階段、引導(dǎo)階段、獨(dú)立學(xué)習(xí)階段4個(gè)部分，如圖1所示。引入階段主要是對(duì)APP Inventor的基本介紹，讓學(xué)生明白該軟件和后續(xù)課程學(xué)習(xí)之間的關(guān)系；逆向分析階段是將典型的移動(dòng)應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)行拆解與分析，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的習(xí)得和養(yǎng)成；引導(dǎo)階段是教師設(shè)定需求，與學(xué)生共同完成應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力；獨(dú)立學(xué)習(xí)階段是學(xué)生根據(jù)自己的興趣自擬題目，獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)，培養(yǎng)需求分析、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的能力。總體而言，學(xué)生經(jīng)歷的是“知概念、跟著學(xué)、一起做、獨(dú)立干”4個(gè)步驟，其關(guān)注點(diǎn)始終聚焦于計(jì)算思維。

3 教學(xué)實(shí)施

3.1 項(xiàng)目設(shè)置

構(gòu)建合理的教學(xué)項(xiàng)目是實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我們主要根據(jù)以下3個(gè)原則進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)：生活化、典型化、程序化[7]。生活化原則主要是指教學(xué)項(xiàng)目應(yīng)該來(lái)源于日常生活，這樣可以消除學(xué)生的陌生感，使學(xué)生在實(shí)際生活中能夠聯(lián)想與擴(kuò)展，潛移默化地提高計(jì)算思維能力；典型化原則是指搜集、分析大量的教學(xué)素材，進(jìn)行化簡(jiǎn)、整合后，形成最能體現(xiàn)計(jì)算思維特點(diǎn)的教學(xué)項(xiàng)目；程序化是指在教學(xué)項(xiàng)目中滲透算法的設(shè)計(jì)、算法的程序化等內(nèi)容，與后續(xù)課程中較為枯燥、抽象的程序語(yǔ)法有效地銜接起來(lái)。

通過(guò)篩選、重組，并結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，在逆向分析階段確定了6個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，在引導(dǎo)階段設(shè)定了3個(gè)合作項(xiàng)目，在獨(dú)立學(xué)習(xí)階段指定了3個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，通過(guò)APP Inventor的實(shí)際操作訓(xùn)練讓學(xué)生掌握算法、模塊、并行、索引技術(shù)、回溯、預(yù)置和緩存、多服務(wù)器系統(tǒng)的性能模型、失敗的無(wú)關(guān)性和設(shè)計(jì)的冗余性等知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)。

圖1 平緩漸進(jìn)學(xué)習(xí)階段的設(shè)置

圖2 學(xué)生利用APP Inventor創(chuàng)建的小游戲

3.2 教學(xué)效果

APP Inventor的教學(xué)，共計(jì)安排18課時(shí)，并在課余時(shí)間開(kāi)放機(jī)房提供給學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊進(jìn)行完后，大部分學(xué)生掌握了一定的技能，可以應(yīng)用APP Inventor開(kāi)發(fā)小型的移動(dòng)應(yīng)用，如圖2所示，為學(xué)生創(chuàng)建的“打地鼠”小游戲。

以APP Inventor為載體的基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊進(jìn)行完成后，按照傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與模式講授“Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”，學(xué)生普遍反映教學(xué)內(nèi)容比較容易接受，由于具有了APP Inventor的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、基本算法等抽象內(nèi)容能夠較好地認(rèn)知，通過(guò)課后訓(xùn)練可以觸類旁通，教學(xué)效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

在“Android移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”課程教學(xué)中，增加以APP Inventor為載體的基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)理解并建立計(jì)算思維，“知概念、跟著學(xué)、一起做、獨(dú)立干”的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)算思維與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維相融合，初步具備了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、并利用計(jì)算思維的方法解決問(wèn)題的能力，為高職學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行了有益的探索與嘗試。