Android應用開發通識教育課程建設與實踐

【摘要】：針對Android系統應用開發熱點，遵循市場對人才培養的導向作用，結合大學本科生培養通識教育目標，利用圖形化開發工具AppInventor2，建設了零基礎Android應用開發課程。將知識點融合到移動應用開發實例中，綜合運用基礎理論知識講授法、實驗拓展訓練法、綜合應用開發分組討論法、創新內容針對性指導法及高階內容競賽真題訓練法等教學手段，展開遞進式的、理論結合實踐的教學方法和實訓模式。為培養學生良好的計算思維能力和創新、創業意識奠定基礎。

【關鍵詞】： Android系統;App Inventor2;計算思維;通識教育

0引言

通識教育課程是非專業性的、非功利性的，是不直接為職業做準備的具有基礎性、通識性、廣博性的人文社會科學和自然科學的基礎知識[1]。通識教育理念要求大學生在人文、社會和自然科學等多種知識領域進行廣泛的學習，了解和掌握各門學科的基本內容和基本方法[2]。通識教育在“專才教育”和“素質教育”之間起到承上啟下的作用，前者注重專業培養，后者偏于興趣愛好，通識教育目的在于啟發學生心智，促進學生思維，發展學生理性，以滿足社會發展對人才全面素質發展的要求。

Android是Google公司推出的專門為移動設備開發的平臺[3]，目前占世界上智能移動端操作系統的最大份額。市場推動著人才培養的導向，Android開發正被全世界重視。然而，Android應用開發方式多以JAVA語言為主，非計算機專業大學生對Android應用開發的熱情往往受限于編程語言。加強通識教育已經成為當今世界高等教育改革的共同趨勢建立Android應用開發通識教育課程能夠完善大學通識教育課程結構，滿足“教育需求、知識需求、社會需求”，符合我國當前對人才素質培養的教育理念。

App Inventor2是一款基于WEB、面向沒有編程經驗的初學者的Android應用開發工具[4]。基于App Inventor2開發Android應用的教學意義不僅在于其符合通識教育的特點，更重要的是培養大學生動手實踐能力和計算思維能力，激發學生的學習興趣，對學生進一步學習高級編程語言有拋磚引玉的作用。

1 App Inventor2簡介

1.1 App Inventor發展

App Inventor最初是Google和MIT（麻省理工大學）聯合開發的一個創新實驗項目，是基于云計算服務器在線開發的Android程序開發環境[5]。2011年下半年，Google宣布投資創建MIT移動學習中心，并由該中心負責App Inventor的后續發展及運營維護。2013年12月6日發布了App Inventor 2，并將此前的版本命名為“經典App Inventor”，2016年2月MIT發布最近版的APP Inventor2（簡稱AI2）版本，新版AI2改善了對多屏及組件自主設計的支持。2016年6月16日，MIT發布了官方認證支持的低功耗藍牙組件（Bluetooth Low Energy，BLE），BLE組件將使App Inventor具備物聯網（Inernet of Things， IOT）應用程序開發能力[x]，使AI具有更強大的開發能力。在AI的發展中，各國教育機構的重視起到了推波助瀾的作用，拖拽式的編程方法，短時間就可以開發屬于自己的APP，能夠激發學生強烈的學習欲望。AI一經推出，立即引起了一股Android應用開發的熱潮。在短短5年時間里，三星、摩托羅拉、樂高等世界知名手機廠商相繼成為AI的投資方[6]。隨著AI在世界范圍內的推廣，MIT不斷的優化和設計AI的功能，新版AI2擁有70種開發組件，并支持自定義組件擴展，組件具備的事件類型、方法和屬性也不斷增加，使得一些快速開發功能越發完善，吸引著廣大愛好者爭相使用。

1.2AI2應用于教學的特點及推廣情況

AI2基于模塊化的設計理念，其可視化，可拖拽的編程特點，可以輕松的設計Android應用，使學生在創造中學習，而不是死記公式，增加學生學習的樂趣。AI2應用于教學主要有以下特點：

1、簡單易學。對于初學者來說，編程最大的挫折在于兩點，一是要輸入代碼，二是面對計算機彈出的令人費解的錯誤消息。AI2通過可視化模塊和限定模塊之間的匹配關系，將上述問題完美解決。

2、開發環境搭建簡單。在有網絡服務環境下，基于云服務器的支持，開發者只需要在裝有JRE環境和Chrome瀏覽器的電腦上就能輕易的進行開發設計。在無網絡服務的情況下，可以安裝離線開發包，或者組件局域網絡服務器完成開發。

3、組件類型豐富。組件是AI2開發應用的靈魂，AI2在組件面板欄將70種組件歸類為：用戶界面、界面布局、多媒體、繪圖動畫、傳感器、社交應用、數據存儲、通信連接、樂高機器人、試驗性質和擴展組件11種類別。用戶通過拖拽組件并設置其屬性就能完成應用界面的設計，進而在邏輯設計界面，直接調用組件豐富的屬性、事件和方法，直接實現設計的功能。

4、多種調試方式。AI2提供三種調試方式：wifi調試，模擬調試，和usb調試。根據不同的開發場景供開發者選擇，并可以實現實時調試。

5、強大的網絡資源支持。MIT App Inventor網站為開發者提供視頻教程、說明文檔、經典例程和論壇，2016年6月，AI教育者論壇（MIT App Inventor for Educations）開放，來自世界的AI2教育者在這里分享教學案例，教育理念，討論教學方法，推動著教育一體化的進展。

AI2的上述特點，使其成為初級Android應用開發的理想工具。目前，Android開發的培訓機構、培訓課程多達幾十種，國內浙江大學城市學院、中山大學、蘭州大學、四川師范大學等高校，在Google大學計劃的支持下，分別開設了基于Android應用開發的理論及實踐教學環節[7.8]。AI愛好者網站統計顯示，近3年來國內其他10多所中高等院校，先后開設了基于AI2開發，針對計算思維、輕游戲開發、Android基本應用的課程[9]。

2課程設計

2.1課程性質、目的和任務

2015年，經中國石油大學（華東）信息與控制工程學院根據學科發展規劃及本科生培養計劃，規劃建設Android應用開發實驗室，“零基礎Android應用開發”是最基礎的課程建設內容，同年，設立“基于Android平臺的實驗設計與開發”實驗教改項目作為課程配套實驗內容和拓展。經教務處審批，課程被設立為通識教育類課程，面向全校本科生開設，總學時為48學時，其中理論學時32學時，實驗學時16學時，2學分。基于App Inventor2開發Android應用的教學意義在于它不僅僅是對計算機科學而言，對與數學、石油、鉆井以及幾乎任何其他學科學生來說，它都是一個易于實現的工具。開設課程的目的是培養大學生動手實踐能力和計算思維能力，對學生進一步的高級語言學習有拋磚引玉的作用。

課程通過全面、系統地介紹App Inventor2開發環境、計算思維思想、程序開發過程以及相關實驗案例等，幫助學生了解App Inventor2編程思想以及相關工具的使用，引導學生在課程內容基礎上吸收創新，產生更多更好的移動應用。幫助學生了解計算思維相關概念，并將其應用于App Inventor2的使用過程中。

通過設計實驗創新環節，引導學生進行科學研究，促使學生帶著問題查閱國內、外文獻資料并進行實踐，加深對知識的理解，啟發創造性思維方式，拓寬視野和知識面。在完成通識教學任務的前提下，加強學生的課外訓練，通過項目來訓練學生的動手能力，以市場需求和前沿熱點來引導學生的興趣和創新、創業意識。

2.2課程內容

基于實際應用項目開發的內容設計，結合App Inventor2的平臺及組件特點，設計從簡單到復雜，從單屏到多屏，從單純響應到程序交互的教學和實踐內容，將具體的組件所激發的事件和方法在以項目為背景的前提下進行展開和深入。每一章都涉及2-4個應用的設計及實現，激發學生深入學習的興趣和創新設計能力，培養學生從功能設計、組件選擇、塊代碼實現到實時調試的綜合能力。課程設計內容如下：

3教學方式方法

課程綜合運用基礎理論知識講授法、實驗拓展訓練法、綜合應用開發分組討論法、創新內容針對性指導法及高階內容競賽真題訓練法等教學手段，展開遞進式的、理論結合實踐的教學方法和實訓模式。

作為一門面向全校各個專業開設的通識教育類課程，通過對智能手機發展史，Android開發方式和系統基本構架，移動應用開發流程以及計算思維等基本理論介紹，在每一章節中重點講授項目相關組件的使用及應用場合，抓住學生關注熱點，激發學生深入學習的熱情。實踐是驗證理論知識的最佳途徑，課程設計了16學時的實驗教學內容及4項拓展內容，學生組成項目開發小組，分工合作，迭代調試開發，對設計和開發具佳的項目內容，教師推薦為校級創新訓練項目，并針對設計內容進行針對性指導，鼓勵學生查閱歷屆Android設計大賽獲獎內容及方向，總結提升，由淺入深，逐步掌握知識點和設計方法，激發學生自主深入學習Android開發的積極性。

4課程考核及效果評價

4.1 考核形式

中國石油大學（華東）已經在2015-2016-1學期（2015年秋季學期）和2015-2016-2學期（2016年春季學期）兩次開設“零基礎Android應用開發”課程。課程考核要求學生提交一份基于APP Inventor2設計的Android移動端應用，并填寫相關設計、編程及調試說明;要求作品界面設計美觀，組件布局合理，代碼清晰，用戶體驗豐富。學生提交應用設計源文件、APK可安裝文件及設計報告，并可以申請現場演示答辯，對優秀作品進行點評和試運行，充分調動學生的學習積極性和創作性。設計報告分為七個部分，分別是：

一、項目組信息。學生既可以獨立創作，也可以團隊創作，并要求學生填寫“完成的主要任務”，并要求學生親自簽名。

二、APP名稱及功能描述。考察學生對所設計APP是否思路清晰;

三、APP的主要改進及創新點描述。根據要求可以對課上所講內容進行改進或者創新;

四、APP涉及的主要組件及列舉其應用場合。組件是基礎AI2設計應用的基礎，根據所選組件考察學生對各個組件的掌握情況;

五、分層任務設計代碼塊實現，考察學生是否能夠根據設計的功能及界面完成應用的實際功能;

六、根據完成和調試情況進一步提出改進、完善程序的思路;

七、學習體驗及教學建議。針對學生提出的教學建議進一步完善課程構架和改進教學方法。

4.2 教學效果及分析

課程自2015年開設以來，來自全校10個學院的270人次選修了本課程，教學效果良好，教學成果顯著，選課學生獲得了與本課程相關的校級大學生創新訓練項目2項、創業訓練項目1項，其中一項中期審核優秀，被推薦為國家級大學生創新訓練項目。

2015年秋季學期開設本課程之初設定的選課人數為120每班，2016年春季學期預選課人數達到260人，為了能夠滿足學生的學習熱情，考慮教室容量和教學效果，教務處將選課人數開放為150人（2016年統計表中總數為148人，有兩名同學為11級學生未列入統計表）。從統計表中可以看到，大二的學生選課熱情最高，根據本科生培養計劃，大二正是編程語言學習的關鍵時期，本課程能夠很好的激發學生的學習熱情，為良好的計算思維和編程習慣奠定基礎。

部分學生作品展示

5結束語

以App Inventor2為開發工具，建立初級Android應用開發通識教育課程，滿足各專業學生學習Android開發的熱情，符合社會對熱點人才的需求，符合國家關于加強素質教育的倡導，課程引導學生已開發者角度思考手機應用設計思路，普及智能移動終端基礎知識，培養學生計算思維，鍛煉學生創新、創業意識，激發學生對科學計算和高級語言學習的熱情。

參考文獻：

[1]彭壽清. 大學通識教育課程設計研究[D]. 西南大學， 2006.P22

[2]王寧寧. 通識教育演變與當代高校通識教育實踐[D]. 復旦大學， 2007.

[3]Tyler J. App Inventor for Android： Build Your Own Apps-No Experience Required [M]. John Wiley amp; Sons， 2011.

[4]黃仁祥 金琦 易偉. 人人都能開發安卓App[M]. 機械工業出版社， 2014.

[5]卓樹峰. 基于App Inventor的Android手機藍牙通訊開發[J]. 福建信息技術教育， 2012（3）：25-30.

[6]http：//appinventor.mit.edu/explore/sponsors.html

[7]吳明暉. 面向計算思維的App Inventor課程建設與實踐[J]. 杭州電子科技大學學報：自然科學版， 2015（2）：93-97.

[8]郭守超， 周睿， 鄧常梅，等. 基于App Inventor和計算思維的信息技術課堂教學研究[J]. 中國電化教育， 2014（3）：91-96.

[9]http：//appinventor.mit.edu/explore/index-2.html