基于APP Inventor构建高职学生计算思维能力培养模式

刘 琼，史 诺

（1.杨凌职业技术学院 信息工程分院，陕西 杨凌 712100；2.杨凌职业技术学院 机电工程分院，陕西 杨凌 712100）

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，由Wing[1]于2006年3月提出。在当前的信息化时代，计算思维能力已经成为高职教育中计算机类专业学生培养目标的重要内容之一[2]。在“Android移动应用开发”课程的教学过程中，我们一直在计算机专业机房进行，采用“做中学、学中做”的教学模式，对学生的理论思维和实验思维能力方面进行了较好的灌输与培养，但是在计算思维能力培养方面却有所欠缺。为了将这3种思维融合形成“三维一体”的教学体系，本文进行了一定的探索与尝试。

1 “Android移动应用开发”课程的特点

1.1 知识点与技能点多

“Android移动应用开发”是计算机专业的核心课程，其理想的教学目标是：在课程中培养学生将数学思维和工程思维进行互补与融合，利用一定的计算思维能力去抽象问题、建立合理的计算模型、设计算法、制定解决问题的方案，归纳求解，并将该过程推广至相似问题的处理中。传统教学是从体系结构、四大组件、数据存储、网络编程方面进行各环节的组织与实施的，内容多且知识点与技能点较为琐碎，学生对知识和技能点的掌握程度不高，计算思维能力锻炼较少，没有达到培养目标要求的效果。

1.2 基础的要求高

“Android移动应用开发”属于理论实践一体化的课程，一般安排在专业机房中进行，教师讲述相关的知识点并指导学生进行移动应用项目开发，但是在实践教学中发现，由于课程的顺利推进需要学生在“数据库应用基础”“C语言”“Java程序设计”“Java桌面软件项目开发”“Java Web应用开发”等先修课程中打下良好的基础，而高职学生的学习习惯相对较差，因此在课程的学习初期就具有畏难心态，导致各个环节中没有掌握的知识点与技能点不断累积，未达到应有的学习效果。

2 计算思维训练的总体设计

为了培养学生的计算思维能力，需要将学生从繁琐、复杂的知识点与技能点学习中解脱出来，使其注意力聚焦于问题抽象、算法设计、程序实现及评价，我们在传统教学内容组织实施之前，增设基础训练模块，目的是铺设一条平缓渐进的学习通道[3-4]，促进学生理解计算科学的本质—抽象化和自动化[5]。

基础训练模块是以APP Inventor为载体的。APP Inventor是一款由谷歌公司开发的编程软件，其最大特点是采用图形化、积木式的模式开发Android应用[6]，在不需要掌握任何程序设计知识的前提下只需要根据需求添加服务选项即可完成应用开发，即学习者在该软件平台可以抛弃复杂的程式代码而采用积木式的堆叠法来进行学习，由于规避了程序编写中的众多知识点、技能点，且学习者可以是零基础，因此大大降低了编程的技术难度，针对高职学生的学习特点将其作为移动应用开发课程学习的前导部分是合理的选择。

我们将基础训练模块分为引入阶段、逆向分析阶段、引导阶段、独立学习阶段4个部分，如图1所示。引入阶段主要是对APP Inventor的基本介绍，让学生明白该软件和后续课程学习之间的关系；逆向分析阶段是将典型的移动应用产品进行拆解与分析，促进学生进行计算思维的习得和养成；引导阶段是教师设定需求，与学生共同完成应用产品的开发，培养学生的实践能力；独立学习阶段是学生根据自己的兴趣自拟题目，独立进行设计与学习，培养需求分析、产品开发的能力。总体而言，学生经历的是“知概念、跟着学、一起做、独立干”4个步骤，其关注点始终聚焦于计算思维。

3 教学实施

3.1 项目设置

构建合理的教学项目是实施过程中的关键环节，我们主要根据以下3个原则进行项目设计：生活化、典型化、程序化[7]。生活化原则主要是指教学项目应该来源于日常生活，这样可以消除学生的陌生感，使学生在实际生活中能够联想与扩展，潜移默化地提高计算思维能力；典型化原则是指搜集、分析大量的教学素材，进行化简、整合后，形成最能体现计算思维特点的教学项目；程序化是指在教学项目中渗透算法的设计、算法的程序化等内容，与后续课程中较为枯燥、抽象的程序语法有效地衔接起来。

通过筛选、重组，并结合学生的实际情况，在逆向分析阶段确定了6个教学项目，在引导阶段设定了3个合作项目，在独立学习阶段指定了3个训练项目，通过APP Inventor的实际操作训练让学生掌握算法、模块、并行、索引技术、回溯、预置和缓存、多服务器系统的性能模型、失败的无关性和设计的冗余性等知识点与技能点。

图1 平缓渐进学习阶段的设置

图2 学生利用APP Inventor创建的小游戏

3.2 教学效果

APP Inventor的教学，共计安排18课时，并在课余时间开放机房提供给学生进行练习，基础训练模块进行完后，大部分学生掌握了一定的技能，可以应用APP Inventor开发小型的移动应用，如图2所示，为学生创建的“打地鼠”小游戏。

以APP Inventor为载体的基础训练模块进行完成后，按照传统的教学内容与模式讲授“Android移动应用开发”，学生普遍反映教学内容比较容易接受，由于具有了APP Inventor的学习基础，因此对程序设计语言、基本算法等抽象内容能够较好地认知，通过课后训练可以触类旁通，教学效果较好。

4 结语

在“Android移动应用开发”课程教学中，增加以APP Inventor为载体的基础训练模块，促进学生科学理解并建立计算思维，“知概念、跟着学、一起做、独立干”的探究性学习活动引导学生将计算思维与理论思维、实验思维相融合，初步具备了发现问题、并利用计算思维的方法解决问题的能力，为高职学生计算思维的培养进行了有益的探索与尝试。