中职《APPInventor》课程学生计算思维培养模式探究

李敏

摘要：智能手机的普及让手机应用编程成为热门职业，中职生需要学习并提高手机应用编程技能，教师需要不断提高本课程的教学水平，激发学生的学习兴趣。另一方面，培养学生计算思维，可以有效提高APPInventor课堂的教学效果，提高学生的创作能力。该文从现有的中职编程课堂局限性以及APPInventor开发工具的特征出发，探索并设计了中职生计算思维培养教学模式，促进课堂实践有效性。

关键词：APPInventor；计算思维；教学模式；中职

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）10-0134-02

1 现有中职编程课堂的局限性

程序設计是中职计算机专业的必修课程，课程培养目标是让学生掌握一至两门高级程序设计语言，能编写简单程序，开设的目的是通过学习编程语言，提高学生的程序设计能力、问题解决能力、逻辑思维能力。但是由于中职生的知识基础较薄弱，对于程序设计语言的理论概念、编程语言知识、算法思维等知识学习存在畏难心理，学生普遍认为手机应用开发“高端”“难”等，而这种畏难心理正是以往编程语言教学“写代码”所带来的偏见，非常不利于初学者。而且，当前程序设计课程侧重编程工具和语言的学习，课堂是教师先教然后学生上机练习实践的模式，学生通过教师的预设解题路径按部就班完成任务，这种教学策略让学生被动学习，参与度较低，抑制了学生探索、创新的欲望，当前这种重技能轻方法的教学模式不利于培养学生的计算思维能力。

2 APPInventor优势及其对学生计算思维培养的助力

APPInventor自2010年面世以来得到广泛的推广使用，非常适合中职生学习编程开发。有别于以往的编程语言学习工具，APPInventor是Google实验室开发的一款安卓手机APP应用开发工具，目前最新版本为APPInventor2，有在线和离线两种使用方式。这个工具最大的特点就是可视化的操作界面、按颜色和形状封装的语言块、终端的实时测试。简易的操作，丰富的视觉感知，让编程像玩拼图游戏一样，毫无编程知识的人都可以短时间轻松开发出APP应用。作为一种所见即所得的可视化编程工具，它不需要抽象理论知识的特征极大地激发了学生的创作兴趣，让学生在玩（拼接）过程中，更好的锻炼抽象思维能力。

计算思维自2006年周以真教授明确提出这个定义以来，引入众多课堂实践活动中。计算思维可以帮助提高学生利用计算机及算法解决实际问题的能力，让学生形成一种思维方式，而这种思维方式正是信息智能化时代学生所需的技能。从提高学生计算思维能力角度出发，设计有效的教学模式，开展教学实践，学生学习APPInventor，主动创作交流，找到共同爱好者，从而达到关注并发展每个学生计算思维的效果。APPInventor的使用极大提高了学生的学习兴趣，促使学生由被动转为主动学习，让学生可以轻松实现自己的创意，实时的终端测试让学生获得卓越的成就感。开发工具这种特点，让学生真正做到由实际任务（问题）驱动，发现问题-寻找解决思路-解决问题的过程直接让学生的计算思维得到训练和运用。

3 《APPInventor》课堂计算思维培养模式设计

根据学生学习的动态效果、工具熟练程度以及学生计算思维的水平能力等研究并设计了两个不同培养模式，在不断加深学习难度过程中，两种模式可以交替使用。

1）案例研习教学模式

美国师生创新技术体验机构（ITEST）提出的“使用-修正-创造”培养框架适合于学生案例研习阶段的教学，根据现有学生的学习差异以及实际的课堂实践效果，从学生的体验、模仿实现、再创作等环节对ITEST提出的框架进行了丰富，设计案例研习教学模式如图1所示：

（1）基于APP体验效果激发学生模仿设计的兴趣

在初学课堂上提供APP案例让学生自行安装体验，教师引导学生观察案例，学生讨论并具体描述案例实现的功能并画出APP开发的逻辑图，逐层递进。然后引导学生在逻辑设计窗口查找实现特定功能所对应的代码块，为下一步学生模仿设计实现APP应用提高有效性。这是学生体验设计-描述体验效果-模仿实现的过程，而教师引导学生独立画出APP逻辑图的过程是让学生真正看见编程开发的逻辑关系、算法以及实现的过程，这是编程学习里面的归纳与建模思维的训练，让学生清晰的体验到利用计算机解决某个实际问题进行编程开发，掌握编程技巧和方法最后得到某个成果（APP）的过程，而这也正是计算思维的本质体现。

在这个环节教师的功能在于做好任务的难易梯度细分。根据学生现有的知识水平和计算思维能力，让学生在“可接受”的任务驱动下有效完成任务，在每个梯级任务完成后能及时获得成功体验。教师在问题驱动环节应该时刻关注学生对于问题难易程度的接受动态，及时为学生设定恰当的问题梯度，不断激发学生的探究兴趣。

（2）实现模仿设计后引导学生进行修正创作，激发学生的创作热情

课堂上学生体验后进行模仿设计实现，教师引导学生针对这个APP案例结合学生个体的真实生活经验提出修改意见。这个阶段教师结合智能移动设备的特点，营造学生展示交流的环境，鼓励学生各抒己见。学生结合个人建议对APP进行修正，并引导学生根据自己的想法对前期的逻辑图进行修改，最后利用APPInventor开发工具进行创作实现，并在学生中间展示交流。这个学习过程是学生个体进行再创作（Remix）他人成果[1]的过程。

（3）模仿设计与再创作过程掌握程序设计知识与算法思维

在APPInventor里面，程序设计理论知识、语法知识和算法思维在封装的内置代码块体现出来，学生在拼接代码块进行逻辑设计的过程中不断学习这些程序设计知识，并掌握编程方法。程序设计算法思维主要包括了顺序、循环、并行、事件、条件、运算符和数据等，这些知识被映射到了内置块里面的控制、逻辑、数学、文本、列表、颜色、变量、过程等中，组件设计则是程序设计里面的对象设计。学生研习教师精心挑选的案例，不断地再创作练习，习得这些程序设计知识，掌握语法规则，懂得运用合适的算法思维优化案例效果。

2）基于计算思维学生自由创作培养模式

经过基础夯实，学生可以熟练操作APPInventor，掌握了编程技巧与方法，学生创作欲望强烈，而自由创作是APPInventor教学的根本目标，此时案例研习教学模式并不适用于学生自由创作学习，学生不能永远停留在模仿阶段。教师作为学生的指导者，鼓励学生敢于想象，学生以创作者的身份投入到从创意想象到探究实现中，并在提出问题、解决问题的过程中逐步发展计算思维、掌握程序设计概念并内化为一种可用的思维方式，学生自由创作教学模式可提炼如图2。

（1）个性化问题驱动，教师引导问题分解

手机应用的开发基于实现更好体验效果，APP应用构思来源于学生的需求、兴趣爱好、学生创意想象等，融合学生个性的APP开发能引起学生共鸣，提高学生学习参与积极性，激发创作欲望。个性化问题提出后，教师引导学生对问题进行拆解，细分为各个子问题，学生把自己的APP构思进行拆解，并画出功能构思图。例如某学生想创作近视视力检测APP，用来掌握家人朋友视力情况，教师引导学生思考作品的主要功能或体验包括哪些，学生对作品进行功能分解：开始-注册-登录-视力检测-检测数据保存-使用说明-退出等功能。这個过程锻炼学生从具体的情景里归纳提炼APP应用的开发需求，并对需求按功能进行细分。这也是程序设计里面的抽象与归纳，让学生学会把实际问题向编程问题转换。

（2）基于计算思维训练的逻辑图设计与实现

学生个性化的APP作品构思图画出后，学生探寻自己的解决思路，引导学生思考每个功能之间的逻辑关系，形成问题解决方案，并画出APP应用的逻辑流程图，思考在工具里如何利用组件和代码块实现各逻辑功能，达到训练学生抽象与归纳后的建模能力。教师在学生出现困难时，引导学生把子问题进一步抽象分解成更容易解决的具体问题。教师在课堂上变成了学生的技术顾问，帮助学生从作品到编程建立关联，不断给予提示和鼓励，引导学生对问题进行深层思考并实现问题迁移，学生利用计算思维解决问题的能力得到内化和发展。

（3）学生创意展示，注重评价反馈

学生自由创作培养模式关注学生对个性化问题的探索与解决，让学生在同伴中展示自己的创意作品，分享作品的优点与有待完善的地方，也让同伴和老师提出建议。教师关注这个过程中学生解决问题能力的提升、计算思维的发展，引导并鼓励学生对思维模式进行迁移与发散，进一步提高自主创作能力，在评价反馈环节注重过程性评价的及时有效。

（4）学生走出课堂，寻求共同爱好者

编程学习的意义在于学生可以运用已有编程技巧和方法解决新问题、新任务。不同于案例研习阶段，学生在自由创作时期，提出个性化创意，打造独特的APP作品，一个良好的互动展示平台可以激发学生更积极参与创作，使学生的学习从课堂延伸到课外。教师创建课程学习QQ群，也可让学生加入AI2服务器上的全国QQ讨论群等社会化平台，学生在平台里面展示、分享自己的作品，接受来自同学或者同样爱好者的评价和鼓励。同时，教师鼓励学生结成团队，共同参与完成一个项目，不同个体的智慧在项目中碰撞，既提升了个体又发展了团队。

4 结语

APPInventor的教学实践除了关注学生技能的习得外，更要关注如何培养学生的计算思维能力，让学生在即将到来的人工智能时代可以主动发展。本文根据学生不同学习阶段设计了两种APPInventor培养模式，在实际课堂教学，两种模式灵活使用，让学生的编程技能、创作能力都得到同步发展，教学目标得到实现，学生利用计算思维解决实际问题的能力也得到提高。

参考文献：

[1] 王旭卿.从计算思维到计算参与：美国中小学程序设计教学的社会化转向与启示[J].中国电化教育，2014（3）：97-100.

[2] 郭守超，周睿，邓常梅，等.基于App Inventor和计算思维的信息技术课堂教学研究[J].中国电化教育，2014（3）：91-96.

[3] 郁晓华， 肖敏，王美玲，等.基于可视化编程的计算思维培养模式研究[J].远程教育杂志，2017 （6）：12-20.

[4] 邓文博， 张文兰.基于 APP Inventor 培养中学生创造性思维的设计研究[J].电化教育研究，2015（8）：95-99.