層層遞進式“按圖索塊”教學模式的應用

摘? 要：層層遞進式“按圖索塊”的教學模式是指在課堂教學中引導學生按照程序功能的不同層次規劃不同等級的程序流程圖，“按圖索塊”進行積木拼搭，層層遞進，直至完善程序流程圖，進而完成程序的整個設計，最后對整個流程圖進行回顧，整體把握教學內容的過程。這種教學模式先細節后全貌、先局部后整體、先體會成功的快感再回顧成功的過程，符合技工教育的認知規律，因而能達到較好的教學效果，很好的培養學生的程序設計思維。

關鍵詞：層層遞進式;“按圖索塊”教學模式;APP Inventor;技工教育

中圖分類號：TP311;G434? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）05-0132-04

The Application of the Teaching Mode of “According to the Diagram Search Block” Step by Step

——Take APP Inventor Classroom Teaching as an Example

WU Pu

（Guangzhou Technician College，Guangzhou? 510410，China）

Abstract：Step by step “according to the diagram search block” teaching mode is to guide students to plan different levels of program flow chart according to different levels of program function in classroom teaching，“according to the diagram search block” to build building blocks，step by step，until the program flow chart is improved，and then complete the whole design of the program，and finally review the whole flow chart，overall grasp the process of teaching content. This kind of teaching mode starts with the details and then the whole picture，the parts and then the whole，the pleasure of success and then the process of success，in line with the cognitive law of technician education，so it can achieve better teaching effect and cultivate studentsprogramming thinking.

Keywords：step by step;teaching mode of “according to the diagram search block”;APP Inventor;technician education

0? 引? 言

隨著國家逐漸重視人工智能化的應用和開發，職業類教育也逐漸重視起人工智能化教學，廣州市近兩年也持續舉辦了人工智能化的師資培訓班，旨在推廣人工智能化教學在職業教育領域的落地生根，發展茁壯。對于缺乏編程基礎和程序設計思維的技工院校學生來說，Android積木式編程開發是一個不錯的選擇，該方法避開了難以識記的英文標識和函數，也不必遵循復雜的語法規則，需要的就是將定義好的積木塊一個個拼起來，拼積木的過程也是學習程序設計思維的過程。在APP Inventor課堂教學中采用層層遞進式“按圖索塊”教學模式，不僅可以鍛煉學生規劃程序功能的能力，還可以培養學生的編程思維，能很好地培養學生的程序設計思維。

1? APP Inventor——Android積木式編程開發

“Android積木式編程開發”作為技工院校學生選修的一門課，是技工教育人工智能化教學的主陣地，它采用APP Inventor作為開發工具。APP Inventor是Google開發的一款可視化且具有拖拽操作特點的編程工具，它采用基于Web的圖形化設計界面開發安卓平臺上的移動應用[1]。開發者可以使用Google瀏覽器登錄服務器，在類似于所見即所得似的環境中設計應用界面，然后像拼積木一樣，將不同的“積木塊”按照程序設計的邏輯來進行拼接，完成程序的控制。在APP Inventor中，組件和代碼被分門別類地放在不同的“抽屜”中，觸手可及，只需要找到這些塊并把它們拖到程序中來實現用戶預想的功能即可，不需要記住那些指令或者參閱參考手冊，這使得APP Inventor十分易于入門[2]，也正是該應用適用于技工教育編程課程的優勢所在。

2? 層層遞進式“按圖索塊”教學模式

大多數的技工教育學生邏輯思維能力相對較弱，主要表現在做事次序性差、時間管理混亂等方面[3]。而程序設計則正是培養邏輯思維能力很好的載體，通過層層遞進式“按圖索塊”教學模式在APP Inventor課堂教學中的應用，能很好地培養學生的邏輯思維能力。

所謂層層遞進就是將程序按照邏輯關系或難易程度劃分為不同的層次，每一個層次規劃成一個相對完整的功能流程圖，引導學生逐步完成不同程度的流程圖[4];所謂“按圖索塊”就是引導學生按照規劃好的流程圖拼接相應的積木塊。學生規劃流程圖的過程就是邏輯思維逐漸形成的過程，但是此時“只見樹木不見森林”，讓學生從易處、細處下手，先完成一個小目標，刺激一下多巴胺的分泌，有個小小的成就感，以利于后面教學的進行;最后功能完成后讓學生回看自己整個流程圖的完成歷程，比較分析，從整體上審視完整流程圖，形成整體觀、大局觀。從細處到整體培養學生的邏輯思維能力。

3? 教學過程——以“看漫畫”項目為例

3.1? 看漫畫項目說明

本項目將導入6張素材圖片，創建“下一頁”和“上一頁”兩個按鈕，工作面板布局為垂直布局方式，運用如圖1所示的按鈕、標簽、圖片，如圖2所示的布局組件設計顯示的界面。在這個應用中，邏輯設計為當用戶單擊“下一頁”按鈕時，計數器（計數器變量）不為6時，從前往后翻頁，實現通過單擊按鈕切換圖片;當計數器等于6時，隱藏“下一頁”按鈕并在標簽上顯示“已是最后一張”的提示;同理，用戶單擊“上一頁”按鈕時，計數器不為1時，從后往前翻頁，當計數器等于1時，隱藏“上一頁”按鈕并在標簽上顯示“已是第一張”的提示，界面設計效果如圖3所示[5]。

3.2? 按照功能邏輯或者難易進行層次規劃和“按圖索塊”

3.2.1? 翻頁功能

這個層次，實現向上翻頁和向下翻頁，隨著鼠標點擊“上一頁”和“下一頁”按鈕，圖片隨之改變，使學生有個直觀的體驗，獲得小小的成就感。因為要控制圖片翻頁，所以首先要聲明一個全局變量用來控制圖片序號，然后通過“上一頁”和“下一頁”按鈕的點擊事件控制序號的減、增，最后通過重新賦值圖片組件的“圖片”屬性值來實現向上、向下翻頁，經過流程圖的繪制，初步形成設計思維，流程圖如圖4實線部分所示。

首先學生明確程序設計的本質是通過“組件（變量）—屬性—值”的更改來實現控制，流程圖制作完成后，讓學生根據流程圖找出對應的“組件（變量）—屬性”，通過按鈕或者其他觸發事件重新給予賦值，從而實現程序的控制[4]。APP Inventor內置積木塊的類別是以不同顏色區分的，比如“控制”類塊是黃棕色，“邏輯”類塊是綠色，“數學”類塊是藍色，“變量”類塊是橙色等，即前文所述組件和代碼被分門別類地放在不同的“抽屜”中，而且如果選擇的積木塊不對，其相應的缺口不能拼接成功，能避免很多錯誤。通過“按圖索塊”，找到的積木塊如圖四虛線箭頭所示。

3.2.2? 控制的按鈕隱藏和顯示

這個層次，根據圖片序號的變化，控制按鈕的顯示和隱藏，從而控制程序在運行過程中不出現空白圖片的情況，解決bug。隨著流程圖的完善，邏輯思維從而得到完善和鍛煉，流程圖的制作就是梳理思維的過程，流程圖制作完成，思維也梳理清晰，學生在這個過程中也得到了鍛煉和提升，流程圖如圖5實線部分所示。

“按圖索塊”過程中，由于要檢測計數器的狀態，所以要從“控制”塊中找到“如果—則”積木塊，上一頁按鈕檢測計數器是否達到1，如果是則將“上一頁”按鈕隱藏，即將其“允許顯示”屬性設為“假”，并將標題設為“已是第一張”，否則將兩個按鈕的“允許顯示”屬性都設為“真”，同時將標題恢復為“父與子”;相反下一頁按鈕檢測計數器是否達到6，如果是則將“下一頁”按鈕隱藏，將其“允許顯示”屬性設為“假”，并將標題設為“已是最后一張”，否則將兩個按鈕的“允許顯示”屬性都設為“真”，同時將標題恢復為“父與子”，通過“按圖索塊”，找到的積木塊如圖5虛線箭頭所示。

3.2.3? 完善初始狀態

第三個層次，考慮事情要全面，初始狀態下“上一頁”按鈕是不能點的，所以要隱藏，提醒同學們注意，細節決定成敗。這一步控制可以在界面設計時解決（將“上一頁”的“運行顯示”屬性復選框點掉），也可以在屏幕初始化時（設“上一頁”的“允許顯示”為假）解決。

3.3? 回顧并形成整體觀、大局觀

整個積木塊拼接完成后，引導學生回顧流程圖規劃的過程，從細節著眼，重點體會程序的實現過程;引導學生關注完整流程圖的整體設計，從大局著眼，用宏觀視角完善程序框架，培養學生的整體觀、大局觀，為程序規劃和邏輯設計打好基礎。

4? 教學效果分析

從2019學年第一學期開設課程的第一屆開始，一直到2020學年第二學期的第四屆，該課程一直都是熱門的選修課，由于該教學模式是在不斷摸索探究中形成的，前兩屆還在探索中，該教學模式主要應用在后兩屆。通過這兩年連續的研究統計發現，學生在知識和技能目標上有相當的水平，差別在于知識和技能掌握的持久度上，這點可以通過單元測驗和期末考試成績得出。而在過程和方法目標上，應用層層遞進式“按圖索塊”教學模式授課的后兩屆班級，學生在程序功能規劃和邏輯設計方面都顯著優于前兩屆的同學;他們理解了程序設計的原則，掌握了設計的原理而記憶深刻，邏輯和條理性更勝一籌。在情感態度和價值觀上，由于邏輯和條理性更優的關系，后兩屆的學生學習參與度、合作交流和團隊精神勝于前兩屆。條理分析在“按圖索快”中形成，邏輯思維在層層遞進中加深，研究證實，在APP Inventor課堂教學中應用層層遞進式“按圖索塊”教學模式，能有效地促進學生邏輯思維的形成和發展。

5? 結? 論

人工智能化也是社會信息化發展的趨勢之一，技工教育也承擔著一定的人工智能化教育教學任務，APP Inventor是技工教育進行人工智能化教育教學的一個很好的切入平臺，該平臺不僅可以實現軟件設計，而且能夠控制硬件，將軟硬件有機地結合起來，從而實現人工智能化的實體化，從虛擬走向現實，從理論走向實踐，同時技工教育的學生動手能力強，APP Inventor很適合用來進行智能化教學。本研究探索出的層層遞進式“按圖索塊”教學模式是筆者近兩年來課堂授課經驗的總結與提煉，希望能對技工教育人工智能化課堂教學提供一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 沃爾貝，埃布爾森，斯珀特斯，等.寫給大家看的安卓應用開發書 App Inventor 2快速入門與實戰 [M].金從軍，譯.北京：人民郵電出版社，2016.

[2] 劉志明.翻轉課堂在Android積木式編程開發課程教學中的應用 [J].現代職業教育，2019（18）：224-225.

[3] 張蕾，花奇芹，榮靜.翻轉課堂在Android應用開發課程中的應用 [J].軟件，2019，40（3）：52-54.

[4] 楊立楠.高一物理習題課“層層遞進”教學模式的探索 [D].武漢：華中師范大學，2012.

[5] 劉載興，陳宏鏡.Android積木式編程開發——AppInventor 2.23 離線中文版 [M].北京：高等教育出版社，2015.

作者簡介：吳譜（1979—），女，漢族，河南南陽人，講師，本科，研究方向：信息技術，網絡安全與管理。