基于PBL的初中App Inventor课程开发研究

李 誉

（广东省珠海市第九中学，广东 珠海 519000）

一、引言

国务院在2017年印发的《新一代人工智能发展规划》中强调要实施全民智能教育的项目，在中小学义务教育阶段设置相关的人工智能课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与到编程软件的开发和推广[1]。自该规划发布以来，人工智能基础的教育教学逐步向中小学普及，不少地区把App Inventor程序设计的内容列入初、高中的信息技术教材中，旨在培养学生信息核心素养。本文引入App Inventor平台，提出基于问题式学习的初中App Inventor课程开发方案，通过设置问题式教学案例，以期为初中信息技术课程培养学生解决问题能力提供参考。

二、相关概念

（一）基于问题式学习

基于问题式学习（Problem-Based Learning，简称PBL）是近年来受到教育界广泛重视的一种教学方式，它的核心是强调把教学设置到复杂的现实问题情境中，学生通过合作学习的方式解决复杂真实的现实问题，从而探究问题背后的学科知识，使学生打下扎实的知识基础、建构起灵活的知识网络、形成有效的问题解决技能、发展自主学习和终生学习的技能、成为有效的合作者并培养学习的内部动机[2]。

（二）App Inventor

App Inventor是一个完全在线开发的Android编程环境，它将枯燥的编程变成积木式的拼图，它还提供了非常丰富的传感器模块，学生可在短时间开发强大的安卓应用，使手机应用软件的开发变得简单而有趣，非常适合初中生编程零基础的学习。App制作的教学设备要求比较简单，学生只需一台能上网的电脑就可以开发手机应用程序，可以通过AI2伴侣模拟作品的效果，在线调试。

笔者基于上述情况，结合所在学校状况，开设了一门初中App Inventor课程。课程从本地文化特色入手，结合学生生活实际，以浅显易懂、层层递进的案例引导学生掌握相关的知识和技能，培养其发现问题、分析问题以及解决问题的能力。

三、基于PBL的初中App Inventor课程开发

（一）课程目标的设计

通过课程的开发与实施，构建适合本地区、本学校教学实际的理论体系，丰富教学资源；促进教师教育观和课程观的更新，改善本校的课程结构，结合本校的教育资源，不断完善和丰富课程。

在移动互联网蓬勃发展的大背景下，基于App Inventor进行图形化编程教学，面向编程基础比较薄弱甚至是零基础的学生，利用问题式学习方法，让学生在探究现实世界和解决真实问题的过程中，使其具备开发安卓应用的能力，并在学习过程中注重培养解决问题的能力。

在深入分析了问题式学习的教学模式与信息技术核心素养的关联后，为课程《奇妙的珠海之旅》制定了三维培养目标。一是学科素养培养，以编程软件为载体，制定明确的知识目标，培养学生信息技术学科的核心素养。二是本地文化素养培养，以珠海本地文化特色为主题，制定文化培养目标，培养学生对文化的理解、对文化的认同和对文化的践行素养。三是学生问题解决能力培养。例如，课程第四章“渔女传说”的三维培养目标：1．学科知识目标：学会画布、图像精灵、计时器组件的使用；掌握定义和调用定义程序；基于用户体验角度来考虑应用程序的设计。2．文化知识目标：珠海渔女是珠海市的象征，通过了解珠海渔女的传说，加深对珠海的认识；创意编写程序向世人展示珠海独特的文化内涵；通过网络发布“渔女传说”程序，交流心得、实地研学等形式宣扬珠海的文化名片。3．能力目标：通过真实的问题情境，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（二）目录框架的设计

课程目录是课程内容的梗概，是全书的骨架，包含了课程的篇章结构、知识归类以及知识体系等课程内容[3]。在确定课程目录框架时，我们主要遵循课程内容的系统性、呈现性和实施性三个原则。

根据以上三个原则，确定本课程目录框架为：从“珠海”的特色文化和信息技术学科知识模块两个方面来划分知识章节内容，由形象到抽象，由简单到复杂的循序渐进方式，分为“一键启程”“召唤伙伴”“珠海之声”“渔女传说”“游览长隆”“参观航展”“候鸟家园”“赏花足记”和“综合设计”共九章，每一章一个主题约两个课时，共计18 节内容。

（三）课程内容的设计

我们遵循“由形象到抽象，由简单到复杂”的原则来设计课程内容，在教学内容的选择上，着重引导学生注重本地文化特色的引入，让学生在学习过程中，热爱家乡，培养家国情怀。

课程内容运用问题式教学法（PBL）进行设计，每个学习任务独立成章，而每个章节间又有组件相联系，设计真实问题的教学情境从而引起学生的学习兴趣，让学生形成主动学习及思考的能力[4]。设计案例时需结合学生的年龄特点，选取他们感兴趣的主题，同时选取一些跨学科的学习主题，如游览长隆（加入英语中动物的单词学习）、候鸟家园（加入地理的经纬度知识点的学习），真正实现学科之间的整合，体现“双价值”。

根据问题式学习的教学模式特点，课程环节含有6个栏目：一是创设情境、提出问题：主题名称、相关图片、情景导语；二是界定问题，分析问题和组织分工：明确本章学习的探究问题、列出目标，划分小组；三是探究、解决问题：探究知识技能，理解其应用；四是展示结果、成果汇总：同伴交流、作品展示；五是评价、反馈：小组自评、互评、师评与反思；六是拓展延伸：知识拓展、文化探索、实地考察等。

（四）课程资源的设计

根据问题式学习的特点，以学习者为中心，在开发课程资源的过程中，提供多种教学资源供学生自主学习。教学资源主要包括素材资源、范例资源、微视频教程资源和图文资源。其中素材资源是学生在创作作品时需要的创作素材；范例资源是指与课程范例相关的源文件；微视频教程资源是教程的微视频，学生可以通过点播、回放视频开展自主学习；图文资源是与该课程相关的图文介绍、学习任务单等素材。

（五）课程评价

课程评价方案由三个部分综合考量。其中小组自评占比为30%，小组互评占比为30%，教师对小组的评价占比为40%。第一部分，由小组成员对同组成员的学习活动作出评价；第二部分，各个小组之间对小组的最终作品作出评价。最终作品设计要求从学习、生活实际出发，完成一款移动应用设计，主要从项目创意、界面设计、实用价值、技术难度、演示答辩五个维度进行打分。第三部分，由教师综合小组的整体情况作出评价。

四、课程实施

笔者于2016年首次在学校面向初一年级学生开设App Inventor常规课程，每周1课时，共18周18课时。2017年面向兴趣较强的初二年级学生开设AI编程社团，每周1课时，共16周16课时。课程结束后，通过对学生的学习情况与满意程度进行问卷调查与访谈，分析应用效果。

本次问卷调查随机抽取学生50人，其中初一学生30人，初二学生20人。调查结果显示，98%的学生喜欢学校开设的课程内容；93%的学生对课程栏目表示满意；84%的学生表示对课程资源的丰富性比较满意；75%的学生表示通过课程的学习，能使用所学的知识技能解决生活中遇到的问题，可以制作如旅游记事本App、英语单词练习App、成语接龙App等等。同时，随机抽取两名学生进行详细的课程访谈，根据访谈的情况，分析如下：

（一）学生对课程教学活动表示满意。课程设计的内容以珠海本地特色文化为切入点，以制作珠海本地特色的App为主题，激发学生的学习兴趣，将问题解决与教学内容有机整合，课程由浅入深实施，有利于深入理解和掌握相关知识，引导学生善于发现问题、分析问题和解决问题，从而引导学生让想象变成现实，培养学生的创新意识和创新能力。

（二）学生通过课程的学习，逐渐形成小组合作的高效学习模式，改变了学生的学习态度和学习方式，提升了学生的团队意识和合作能力。在探究解决问题的过程中，激发其好奇心和求知欲，从而积极、有效地在设计活动中建构技术知识，形成问题解决的能力。

（三）学生通过展示结果、成果汇总、评价和反馈，生成学习经验，并逐步形成科学理念。在课程实践过程中，开拓比赛出口，通过以赛促学，以赛促教，为学生提供更广阔的实践空间，形成良性循环从而反哺课程，助力师生共成长。

五、结语

基于PBL的初中App Inventor课程，在学生掌握简单的安卓编程技术的同时，让更多学生感受到自主学习的乐趣，在合作中获得成就感，还能培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

总之，基于PBL初中App Inventor程序设计的课堂实施过程中，要以学生为主体，以教师为主导，以问题为导向，在学习的过程中，教师应结合本地文化特色和学生实际制定课程实施及评价方案。在程序设计的教学过程中，让学生具备问题解决能力、协作能力，启发学生的创新思维，不断培养学生的创新意识，为将来成为创新型人才打下坚实的基础。