基于模擬器的App Inventor教學實踐研究

洪敏儀

隨著“互聯(lián)網+”時代的到來，物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(Mobile Internet，簡稱MI)等新一代信息技術的迅速發(fā)展，人類社會已經進入了“移動互聯(lián)網”時代，以智能手機為代表的移動互聯(lián)設備已經滲透到世界的每個角落。以“移動學習”為代表的全新教與學的模式應運而生。智能手機帶有各類的傳感器、藍牙通信等功能，并且與大數(shù)據(jù)、云計算等技術的結合，已經越來越廣泛地用于教育領域。

一、App Inventor的教學分析

App Inventor是信息技術教育領域的一項重要創(chuàng)新，它是由美國麻省理工學院(MIT)研制的一款在線快速開發(fā)移動程序的工具。利用該工具，用戶可以用“積木式編程”的方式，方便地開發(fā)出應用于手機等移動設備的程序，同時也可通過各類傳感器和手機藍牙等端口設計出智能機器人。

這種帶著移動互聯(lián)網時代基因的App Inventor移動程序開發(fā)工具，受到全球教育工作者的關注，不僅使學習者由過去枯燥的編程變?yōu)楹啽愕膭?chuàng)造過程，還可開發(fā)與實際生活情景相結合的程序，在許多國家和地區(qū)已經被應用于各階段的信息技術教育。在這一形勢下，廣州市教育局對初中信息技術課程進行改革，從2017年開始，初中教材《信息技術(第二冊)》增加App Inventor的相關內容，以創(chuàng)新為理念，以個人設計、個人制造為核心內容，App Inventor便于學生掌握基本的編程知識技能，提高學生學習效率和內在動力，極大地激發(fā)學生學習的興趣。但是，也給教學帶來新的困境。

第一，以廣州市海珠區(qū)為例，只有少數(shù)學校有配備平板電腦的智慧教室。在這樣的條件下，怎樣依靠現(xiàn)有的計算機設備進行App Inventor的教學成為一線教師重點關注的問題。本文主要研究App Inventor的教學環(huán)境創(chuàng)設，讓低配的計算機課室也能實現(xiàn)高效的課堂教學。

第二，根據(jù)CNKI知網的搜索，現(xiàn)在對“積木式編程”App Inventor的課堂教學實踐的研究還很少。因此本文將對使用模擬器的條件下App Inventor的教學實踐進行研究，旨在培養(yǎng)學生的計算思維，引導學生運用計算思維解決實際生活問題，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

二、App Inventor的教學環(huán)境創(chuàng)設

以廣州市教育信息中心搭建的AI服務器(網址：http://app.gzjkw.net)為開發(fā)平臺。其優(yōu)點是：不需要教師手動搭建，更新較快，能打破學習時間、空間的限制，方便教師移動教學，也方便學生隨時對程序進行測試修改。

另外，由于大部分學校還沒建設配備有平板電腦的智慧教室，因此本研究主要采用模擬器(Emulator)對編寫好的APP進行測試，學生直接使用計算機，也能直觀地看到程序的運行結果，激發(fā)學生學習興趣和提高學生的學習效率。

1.App Inventor自帶的模擬器

經測試，App Inventor自帶的模擬器安裝復雜，功能單一，無法模擬實現(xiàn)“搖一搖”等傳感器的功能，編譯效率慢，這樣低的效率顯然不適合于課堂教學，因此本研究繼續(xù)測試市面常用幾款模擬器。

2.雷電模擬器

雷電模擬器是一款可以讓手機應用在計算機上運行的軟件，采用虛擬安卓手機操作界面，用戶可以通過雷電模擬器在計算機上模擬安卓手機系統(tǒng)，實現(xiàn)安卓應用的安裝，使用，卸載。

雷電安卓模擬器2.0，可以兼容Intel，AMD，x86等多種廠商硬件，Windows XP/Vista/7/8/8.1/ 10等多樣系統(tǒng)?；贏ndroid5.1.1內核的雷電安卓模擬器兼容市面上99%的游戲和應用。

本研究初期采用雷電模擬器，但是發(fā)現(xiàn)廣告太多，課堂上會影響學生的學習情緒，因此繼續(xù)尋找更適合的教學環(huán)境設計方案。

3.逍遙安卓助手

經過測試比較，本研究發(fā)現(xiàn)逍遙助手在運行效率、占用資源和對App Inventor組件的支持方面比較好, 基本滿足學校開設課程的需要，甚至能夠模擬手機部分傳感器的功能(如圖1、圖2所示)，使用模擬器的“搖一搖”功能，統(tǒng)計步數(shù)。本研究的后期，基本采用逍遙安卓助手實現(xiàn)課堂教學實踐研究。

圖1

圖2

三、App Inventor的課堂教學實踐研究

目前，在CNKI的數(shù)據(jù)庫中，以“主題范圍”“App Inventor”并以“教學”為關鍵字，可查到已有期刊共65篇，對于AI的教學研究，主要集中在教學模式、課程設計和物聯(lián)控制方面。

蘭州大學教育學院郭守超利用App Inventor可視化模塊拼接編程的特點，結合豐富有趣的實際問題，構建如圖3所示的學習模型，通過師生、生生合作，激發(fā)學習者興趣，提高教學效率，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

圖3 基于App Inventor的中小學信息技術課程學習模型

在此理論指導下，本研究進行了App Inventor初中課堂教學實踐設計，具體如下。

1.學習資源設計

采用項目化的課程設計，需要項目化的學習資源平臺，以支持學習過程中的管理與評價，并為學生計算思維的拓展創(chuàng)造條件。為此，課堂教學中專門設計了數(shù)字化學習資源，為學生提供微課視頻、項目素材、評價量表、作品分享等支持，擴展學習的時間和空間，也支持翻轉課堂的教學策略。

2.創(chuàng)設情境

教師創(chuàng)設學生感興趣的情境引入項目教學，提高學生學習的主動性。例如廣州市初中教材《信息技術(第二冊)》的課程內容，這些小項目適合初中學生的心理特征，既有趣又貼近學生的生活，也便于分享，還能提供發(fā)揮創(chuàng)造性的空間。

每個項目包括學習目標、任務描述、分解任務、界面設計、組件清單及屬性設置、素材清單、代碼塊、語法要點等內容，豐富的學習資源為學生搭建腳手架，更容易構建知識脈絡。

3.探究性學習

學生對項目進行思考，借助思維導圖等軟件整理思維，根據(jù)教師提供的資料，選擇合適的組件布局App界面。在界面布局完成的基礎上，學生思考各控件邏輯設計需要解決的問題，初步用自然語言描述這些動作和過程，并把自然語言分解為事件模塊對應的過程，在教師的指導下建立“對象”觸發(fā)事件和“動作”對應表。教師引導學生利用模塊化代碼思維，對邏輯關系進行分類。在學生抽象問題、分解問題、細化問題的過程中，可使用小組合作方式進行學習探究，以使學生對任務建立正確的認知，形成抽象模型概念，并且進行App Inventor實踐及測試(如圖4所示)。

圖4

4.小組協(xié)作交流 合作提升

在學生完成基本項目后，可進行小組分享和任務拓展，讓學生設計出個性化的項目。在任務拓展的探索過程中，學生使用所學的知識對生活中的問題再進一步進行有效的認識和分析，使得計算思維得到提高，并增強學習程序設計的自信心。

四、結語

在移動互聯(lián)網發(fā)展迅猛，手機軟件功能越來越強大的時代，移動程序設計軟件App Inventor必將更多地進入中小學的信息技術課程教學中，對App Inventor教學環(huán)境創(chuàng)設，以及App Inventor在初中信息技術課堂教學的一些案例供廣大信息技術教師參考。