《移動終端程序設計》課程在本科生編程能力培養(yǎng)中的教學實踐研究

楊曉賢　張世明　朱彬

摘 要：本科生編程能力培養(yǎng)是高校軟件工程專業(yè)的教學核心，也是提高該專業(yè)學生就業(yè)率的重要保障。文章圍繞《移動終端程序設計》課程的教學和實踐，介紹本科生編程能力培養(yǎng)的方案和相關探索。該方法為應用技術型高校軟件工程專業(yè)教學改革提供了實踐經驗，也為新工科建設提供了參考和借鑒。

關鍵詞：編程能力；軟件工程；Android開發(fā)；CDIO

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2018）16-0029-04

一、引言

“互聯(lián)網+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式的興起助推了傳統(tǒng)實體經濟的發(fā)展[1]，而移動互聯(lián)網應用的迅猛發(fā)展不僅拓展了傳統(tǒng)產品和業(yè)務，更獲得了巨大的商業(yè)效益，例如共享單車、移動支付等。除了傳統(tǒng)的軟件企業(yè)自身人才需求不斷增長外，移動互聯(lián)網在中國的快速發(fā)展還帶動了大量的人才需求[2] [3]，各行各業(yè)對移動互聯(lián)網應用的開發(fā)需求與日俱增。由此也帶來了新的挑戰(zhàn)，各類高校特別是技術應用型院校的軟件工程專業(yè)亟需改革培養(yǎng)方案和教學計劃，著重培養(yǎng)學生的編程能力和邏輯思維能力，加強移動終端軟件的開發(fā)能力和創(chuàng)新能力，思考如何設計相關課程內容以及如何開展教學實踐等問題。為此，上海第二工業(yè)大學改革軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，一方面強化實踐能力訓練，關注本科生技術應用能力和社會融合能力；另一方面開設了《移動終端程序設計》課程，旨在提高學生軟硬件協(xié)同開發(fā)能力，奠定其職業(yè)發(fā)展的堅實基礎。

本文將從教學和實踐角度圍繞課程設計和實施問題，以《移動終端程序設計》課程為例，介紹本科生編程能力培養(yǎng)的方案和相關探索，闡述新型的教與學的關系，為保證教學質量和提高教學效果提供有意義的探索。

二、課程目的

《移動終端程序設計》課程是軟件工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中一門重要的課程，課程的總體目標是培養(yǎng)學生的軟硬件系統(tǒng)開發(fā)能力，一方面熟悉移動應用程序設計的基礎理論，另一方面能根據移動設備進行定制開發(fā)。通過理論教學和實踐開發(fā)，為將來學生從事Android手機開發(fā)奠定良好的基礎。在崗位技能方面，經過大量的上機練習、代碼閱讀、代碼設計、規(guī)范化檢查，訓練學生在Android應用軟件方面編寫程序的熟練度和規(guī)范性；在項目經驗的積累方面，通過完成大量的項目案例和階段項目實戰(zhàn)，增加對實際軟件項目開發(fā)的經驗；在職業(yè)素質方面，通過項目組角色分配、技術研討等多種訓練手段，培養(yǎng)學生具備良好的職業(yè)習慣，實現(xiàn)學生在校即成為準職業(yè)人的目標[4]。

本課程要求學生掌握移動互聯(lián)網時代智能設備上的軟件的開發(fā)和應用能力，特別是Android平臺的程序開發(fā)技術，具體包括：熟悉Android環(huán)境的開發(fā)與部署、手機用戶界面的布局方法和常見開發(fā)控件的使用，熟練掌握事件處理、數(shù)據庫存取與共享、多媒體應用等知識，使學生具有配置與部署Android開發(fā)環(huán)境的能力，運用Android接口技術、多線程技術以及SQLite數(shù)據庫進行手機播放器開發(fā)、電話和短信開發(fā)的能力等。

三、課程體系設計

1.先修課程與約束

《移動終端程序設計》課程涉及面向對象程序設計、網絡和數(shù)據庫等多方面的知識。因此，為保障本課程的教學效果和教學質量，需要將《程序設計基礎》《數(shù)據結構與算法》《數(shù)據庫系統(tǒng)概論》《Java程序設計》《可視化程序設計》設置為先修課程。例如，要求學生通過《程序設計基礎》課程熟練掌握經典分支語句、賦值語句、數(shù)組等內容，通過學習《Java程序設計》精通類、對象、封裝、線程、文件操作等內容，通過《可視化程序設計》掌握控件、組件、多線程等內容。

2.教學模式

與傳統(tǒng)軟件編程課程不同的是，《移動終端程序設計》具有明確的軟件設計開發(fā)目標和硬件運行要求，將學生置身于強烈的目標需求和問題解決中去，不僅能培養(yǎng)其分析問題、解決問題的能力，而且能讓在校大學生更快更好地融入社會，及時了解社會需求，增強擇業(yè)信心。

如圖1所示，根據《移動終端程序設計》課程在培養(yǎng)學生實踐能力方面的突出特點，本課程采用了教學-實踐-補充的模式開展理論與實踐交叉互補教學。①理論知識的教學效果將直接影響后期的實踐環(huán)節(jié)，因此如何在理論教學階段讓學生準確掌握基礎理論和進階知識是設計教學模式時考慮的關鍵點。經過實際摸索，發(fā)現(xiàn)課前布置和課堂抽查結合的方法能更有效地讓學生理解并掌握重難點知識。例如，布置移動應用需求相關的課前作業(yè)和思考題，循序漸進地引導學生思考問題并做好課堂交流準備。課堂上教師采用激勵機制鼓勵學生主動發(fā)言解答課前作業(yè)，無論回答是否準確都能增加平時成績，對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學生則雙倍計分。通過這樣的形式，理論教學的課堂互動性和學生的學習積極性都得到了顯著提高。②實踐部分采用上機練習和項目實訓兩種主要形式進行考評，目標是確保學生能穩(wěn)扎穩(wěn)打地應用課程知識。其中，多層次考核包括上機課的限時編程測驗，課后練習的創(chuàng)新和改進，項目實訓的專家答辯評審等形式。③根據實踐過程中暴露出來的問題和技術需求，通過教學網站、FTP、郵件/微信等方式有針對性地進行補充，尤其是前沿的技術和技巧。值得注意的是一些移動開發(fā)的共性問題，如多線程、數(shù)據存儲等知識技巧，一般建議在課堂上向學生反饋或者通過競賽小組的形式在實踐中得到鞏固和提高。這種“教學-實踐-補充”模式可以在一定程度上提高學生的學習效率和學習能動性，為培養(yǎng)大學生的實踐和創(chuàng)新能力提供幫助。

3.理論教學

本課程以Android為教學平臺，2學分、32學時。表1給出了具體的教學內容和學時安排。根據分層次教學計劃，理論教學內容分為基礎要點和進階高級兩個部分，其中序號1-4內容為基礎知識部分，序號5-10內容為高級知識部分。由于課程有先修課程規(guī)定，因此基礎部分總學時共10個學時，而更多教學時間用在高級知識部分共22學時，這也體現(xiàn)了課程的教學核心包括Android事件處理、Intent使用方法、SQLite數(shù)據庫的使用和圖形圖像處理等方面的內容。

基礎知識部分：①理解安卓開發(fā)的基本概念，介紹和鞏固Java中的類、對象與異常處理概念；②掌握Android開發(fā)環(huán)境的安裝和配置步驟，Eclipse中創(chuàng)建Android項目步驟以及相關的注意事項，理解Android SDK和ADT插件的用途，了解在應用程序開發(fā)過程中可能會使用到的開發(fā)工具；③理解Android中應用程序界面設計方法，掌握使用XML和Java代碼控制界面的方法，掌握布局管理器和按鈕、文本框等基本組件；④理解Activity，掌握它的配置和使用方法，掌握多個Activity和Fragment的使用。

高級知識部分：①了解Intent，掌握Intent使用方法，學會使用Intent過濾器；②了解Android中事件處理的操作原理，掌握Android中主要事件的使用，可以對基本組件進行事件的監(jiān)聽及操作；③了解Android中常見數(shù)據存儲的特點及操作，掌握Android中SQLite數(shù)據庫的使用，使用SQLite數(shù)據庫進行CURD操作；④掌握事件處理流程，學會鍵盤、觸摸等事件的編程方法；⑤ 掌握音頻和視頻方法，了解Android中常用的繪圖類，學會2D圖像繪制、圖形特效和動畫等處理方法。

4.案例教學

在高級知識部分的教學過程中會結合案例進行講解，例如地理定位與地圖展示，基于藍牙的文件傳輸、移動點餐系統(tǒng)、課堂測驗系統(tǒng)等。案例教學主要關注移動程序結構、用戶界面、組件通信、數(shù)據存儲與訪問、后臺服務、WiFi管理、Socket、HTTP等方面內容。課堂上會從Android移動應用編程實踐角度介紹這些內容的應用，包括案例開發(fā)的背景、開發(fā)的目的是什么，如何構造設計系統(tǒng)結構，如何設計用戶界面，如何進行數(shù)據通信？如何進行數(shù)據存儲和展示等問題，進行循序漸進的講解。

圖2 給出了面向移動開發(fā)的案例教學支撐框架。作為基礎，首先需要引導學生對教師所給案例進行正確的需求分析，要求在設計層面能給出基礎體系結構和主要功能模塊。其次，作為核心技術的數(shù)據存儲和網絡通信，要求學生掌握相關知識點和代碼開發(fā)能力。接著，就頁面設計和數(shù)據交互設計進行分析和討論，與學生交流思想，分析優(yōu)秀學生作品以提高學生主動參與的積極性。最后，在學習和實踐環(huán)節(jié)，要求學生進行移動開發(fā)和實例演示，分析功能實現(xiàn)情況，引導學生對照功能需求進行改進和提高，提高移動應用軟件開發(fā)的效率。尤其是針對用戶滿意度問題，可以從軟件操作的響應時間、操作復雜度等角度，引導學生思考其所開發(fā)軟件的提升空間和改進方向。

每一次案例分析結束后都會要求學生按照教師提出的改進要求進行課外實驗，更積極地鼓勵學生進行有意義的創(chuàng)新設計。案例的課后改進與創(chuàng)新會作為加分項計入期末總成績。這是激勵學生在課后對課堂內容進行復習的一種有效手段，不僅加深了學生對案例及理論知識的理解，而且在擴展設計和開發(fā)的過程中鍛煉了學生的創(chuàng)造性思維能力。

5.實驗教學

為配合理論教學，實驗教學共12學時。如表2所示，6次實驗根據實驗類型分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗是指對研究對象和內容具備一定了解和認識，為驗證其結果是否正確或可靠而進行的一種實驗。設計性實驗則是預知實驗結果，根據實際情況設計方案，結合多種方法和技術達到預期實驗目的的實驗。

其中驗證性實驗包括Activity及其生命周期和Intent應用兩個實驗，是為幫助學生熟悉Activity的應用和Intent編程、傳遞消息等內容而精心設置的實驗；設計性實驗包括Android事件處理練習、資源訪問與存儲練習、數(shù)據庫應用練習、圖形圖像/地圖應用練習等四個實驗，要求學生熟練掌握事件處理方法、Android資源訪問、SQLite的使用以及百度地圖簡單應用開發(fā)等技術。實驗教學全部安排上機編程實現(xiàn)，無論驗證性實驗，還是設計性實驗都是對學生編程能力的實際鍛煉。因此，在教學進度安排方面，如表1所示，除實驗1安排在基礎知識教學階段，在高級知識教學階段時會安排每周2學時的配套實驗教學。實驗中注重培養(yǎng)學生獨立思考、自主編程的能力。

四、實踐創(chuàng)新

1.特色助教

如圖3所示，助教分為青年教師、研究生和高年級本科生三類，在實踐環(huán)節(jié)和驗收環(huán)節(jié)分別承擔一定量的輔導工作。

其中，安排優(yōu)秀的研究生和高年級學生作為實驗教學助教，在每周的實驗課輔助任課教師解決學生實驗過程中遇到的疑難點。學生助教答疑營造了實驗課輕松活躍的課堂氛圍，可以避免一部分學生不敢主動向任課教師提問的現(xiàn)象。另一方面，學生助教和學生之間容易建立起平等的伙伴關系，在任課教師的參與指導下可以共同對一些知識點或疑難問題進行深入探討和交流，有利于培養(yǎng)學生的編程自信心。

此外，結合本校新進青年教師培養(yǎng)辦法，安排青年教師作為理論教學助教，共同承擔部分答疑工作。青年教師由于還需承擔兼職輔導員的工作，相比較任課教師，會有更多和學生直接接觸的機會，可以更加詳細地分析學生遇到的問題，也更加方便地組織學生就共性問題進行集中答疑。

2.基于CDIO模式的項目實訓

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它是由美國麻省理工學院、瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索研究，共同創(chuàng)立的工程教育模式。經過20多年的研究與探索，CDIO已經得到國際高等工程教育界的廣泛認可，形成了非常鮮明的工程教育特色，包括樹立大工程觀理念、注重培養(yǎng)工程素質、密切聯(lián)系產業(yè)、注重實踐及創(chuàng)新[5]。

《移動終端程序設計》的課程實訓要求學生綜合設計一款移動應用程序，鼓勵學生自主探索與合作交流，能采用現(xiàn)有技術和方法解決項目實現(xiàn)過程中遇到的困難。在CDIO模式下，課程實訓注重在實踐過程中培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，各方面能力培養(yǎng)目標如表3所示。

學生組隊進行作品的開發(fā)，原則上每隊不能超過3人。首先，確定課程實訓的作品設計主題，基于CDIO模式開展項目實訓，要求團隊在Android平臺上開發(fā)軟件。其次，采用公開答辯驗收的形式。作品答辯時，團隊成員按分工均要求進行述職陳述，重點演示作品功能，認真回答評審專家提問。評審專家由2-3名軟件工程教研室教師組成，從學生的答辯表現(xiàn)、作品運行情況、文檔規(guī)范性等角度進行綜合評分。最后，對于考評不合格的學生，任課教師和青年教師助教會安排有針對性的輔導，引導學生克服困難，并給予一次重新答辯的機會。

五、結束語

近年來，隨著移動互聯(lián)網的快速發(fā)展，移動應用程序設計逐漸成為高校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)的熱門方向[6] [7]。本文介紹了上海第二工業(yè)大學《移動終端程序設計》課程的教學模式和方法，為各技術應用型大學的軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供了經驗借鑒。該課程自開設以來就深受學生喜愛，要求學生將理論知識與實踐相結合，應用移動新技術和方法，完成具有實際應用意義的移動創(chuàng)意設計，并在移動設備上予以實現(xiàn)，不僅對接國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)要求，同時也滿足當前企業(yè)對“互聯(lián)網+”技術人才的培養(yǎng)需求。

經過多年的教學實踐積累，本校軟件工程專業(yè)學生在各級課外競賽中取得豐碩的成績。例如，在藍橋杯全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽、上海市大學生計算機設計大賽、全國大學生計算機設計大賽等，均涌現(xiàn)一大批本校學生自主研發(fā)的移動應用程序作品。而且在實習和求職過程中，學生因為具備了較好的軟件開發(fā)能力，特別是Android平臺程序開發(fā)技術和經驗，往往備受企業(yè)青睞。

參考文獻：

[1]劉永彬，歐陽純萍，陽小華等.“互聯(lián)網+”時代下計算機創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式探索[J].高教學刊，2016（14）：15-16.

[2]韓利凱，雷偉軍，毛艷等.應用型本科院校計算機人才培養(yǎng)與計算機教育教學實踐[J].計算機教育，2007（2）：78-80.

[3]張建兵，范江波.面向Android移動開發(fā)的編程思維能力訓練與培養(yǎng)研究[J].計算機教育，2015（14）：1-4.

[4]蔣華偉，袁秀珍，李琳等.計算機專業(yè)產學研合作創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].計算機教育，2011（14）：8-11.

[5]秦磊華，石柯，甘早斌.基于CDIO的物聯(lián)網工程專業(yè)實踐教學體系[J].高等工程教育研究，2013（5）：168-172.

[6]林健.深入扎實推進新工科建設——新工科研究與實踐項目的組織和實施[J].高等工程教育研究，2017（5）：18-31.

[7]何麗，華斌，劉軍.計算機應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實踐教學改革研究[J].計算機教育，2014（2）：5-9.

（編輯：李曉萍）