基于APP Inventor面向計算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)校本課程開發(fā)與實施

易小清 宋艷梅 梁劍偉

【摘要】本論文主要圍繞以下幾個問題展開：首先，介紹了開發(fā)基于APP Inventor面向計算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)校本課程的研究背景;然后，從課程目標(biāo)概述、課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容、課程實施計劃、課程評價方式等方面闡述了本課程的開發(fā)與實施過程;最后，通過《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用》教學(xué)案例，分析了本課程的教學(xué)流程設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】計算思維? ?APP Inventor? ?初中信息技術(shù)校本課程

【中圖分類號】G633.67

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）29-175-02

一、研究背景

2006年，“計算思維”一詞被首次提出，隨即在美國得到了極大的重視。計算思維不僅在大學(xué)計算機教育中掀起了一股熱潮，更推動了美國的K-12教育改革。從此，歐洲、澳洲、亞洲等發(fā)達地區(qū)國家陸續(xù)將計算思維納入國家教育體系。2016年，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果正式發(fā)布，計算思維也被納入信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。我國對計算思維的培養(yǎng)重視程度可見一斑。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，是一個值得信息技術(shù)一線教師不斷思考和實踐的課題。

2018年，廣州市初中信息技術(shù)教科書第二冊，在原有的VB編程基礎(chǔ)上，新增了App Inventor積木式編程內(nèi)容。App Inventor是一款基于Web、面向沒有編程經(jīng)驗的初學(xué)者的Android應(yīng)用開發(fā)工具，具備低門檻和高上限兩個特征，一方面易于初學(xué)者入門，另一方面具有良好的拓展性又能很好地支持高階能力發(fā)展。學(xué)生通過“傻瓜式”圖形化編輯界面，完成積木式拖拽，并進行調(diào)試，就可以開發(fā)功能豐富、富有個性的手機應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)過程充滿趣味性和挑戰(zhàn)性。因此，App Inventor是一款非常適合初中生計算思維培養(yǎng)和編程教育的開發(fā)工具。

使用新教材以來，相比VB程序設(shè)計的學(xué)習(xí)，學(xué)生對圖形化編程工具APP Inventor的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚。我校一直在編程教育方面十分重視，為了進一步滿足學(xué)生的編程學(xué)習(xí)需求、加強學(xué)生計算思維的培養(yǎng)、促進初中信息技術(shù)課程的實施，我校決定開發(fā)基于APP Inventor面向計算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)校本課程。

二、基于APP Inventor面向計算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)校本課程開發(fā)與實施

（一）課程目標(biāo)概述

本課程根據(jù)《信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)》、《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》和《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》的相關(guān)指引和要求，確定課程目標(biāo)，下文將從三個維度進行概述：

知識與技能目標(biāo)：了解APP Inventor開發(fā)環(huán)境;理解程序中的數(shù)據(jù)類型、變量、程序基本結(jié)構(gòu)、過程的定義和作用;理解常用組件的功能，了解其對應(yīng)的事件和方法;理解設(shè)計界面和編程界面之間的邏輯調(diào)用關(guān)系。

過程與方法目標(biāo)：應(yīng)用算法思維對問題進行抽象、概括、分解、數(shù)據(jù)建模、評估;掌握利用APP Inventor開發(fā)手機應(yīng)用程序的方法。

情感、態(tài)度價值觀目標(biāo)：形成較濃厚的編程學(xué)習(xí)興趣;形成善于思考，勇于探索，程序求證的學(xué)習(xí)態(tài)度;體驗利用程序服務(wù)學(xué)習(xí)和生活的樂趣。

（二）課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容

在開發(fā)課程之前，通過問卷調(diào)查法、訪談法對我校近1800名初中學(xué)生有關(guān)計算思維的認(rèn)知水平、編程學(xué)習(xí)能力等方面進行了調(diào)研。通過對調(diào)研數(shù)據(jù)的整理和分析，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)特點，重點體現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)，最終確定了課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。本課程采用項目式內(nèi)容編排法，根據(jù)項目內(nèi)容主題和難易程度分為3個篇目，共11個教學(xué)項目，具體內(nèi)容見圖1.

課程內(nèi)容的編排原則是難度螺旋上升，從組件學(xué)習(xí)入手，逐步滲透計算思維的培養(yǎng)?！敖M件設(shè)計”內(nèi)容，覆蓋了“用戶界面”、“界面布局”、“多媒體”、“繪圖動畫”、“傳感器”、“數(shù)據(jù)存儲”、“通信連接”等8個分組共18種組件，“邏輯設(shè)計”內(nèi)容包含了變量、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)的保存、傳遞和獲取、順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、過程的定義和應(yīng)用、問題的抽象、分解、概括、評估等算法思維。

（三）課程實施計劃

（1）實施對象

本課程面向七、八、九年級共1800名學(xué)生。

（2）實施環(huán)境

我校共3個計算機課室，本課程主要在計算機一室和二室進行，每個機房教師機1臺，學(xué)生機50臺，每個學(xué)生機都安裝了APP Inventor 2016離線版。

（3）實施方式

本課程主要采取以面授為主，線上直播和錄播答疑為輔的實施方式。其中，面授課在計算機課室進行，采用APP Inventor 2016離線版進行教學(xué);直播課主要利用騰訊課堂、騰訊會議等直播軟件進行，教師對教學(xué)難點和學(xué)生提問進行解答;錄播課主要利用“廣東省教育雙融雙創(chuàng)智慧共享社區(qū)”和“智慧白云教育大數(shù)據(jù)云平臺”進行，在這兩個平臺中，上傳了本課程配套的微課視頻和教學(xué)資源，學(xué)生利用課余時間，自主學(xué)習(xí)。

（4）課程計劃

本課程計劃用5個學(xué)期（面授課）和2個暑期（直播課）完成，項目一、項目二每個項目計劃2個課時，其它9個項目每個計劃3個課時，暑期計劃4個課時，共35個課時。其中，《拼出我們的思維》、《微型瀏覽器》計劃七年級上學(xué)期完成;《指南針》、《掌上繪畫》計劃七年級下學(xué)期完成;《隨機抽紅包》、《太空侵略者》計劃八年級上學(xué)期完成;《猜數(shù)游戲》、《搖一搖聽單詞》、《打地鼠》計劃八年級下學(xué)期完成;《APP與樂高機器人交互》和《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用》計劃九年級上學(xué)期完成。

（四）課程評價方式

本課程采用過程性評價、總結(jié)性評價和延時性評價相結(jié)合的方式。過程性評價包括出勤率、課堂表現(xiàn)、小組貢獻度;總結(jié)性評價包括課堂練習(xí)、教師評分、學(xué)生評分;延時性評價主要針對最終提交的創(chuàng)意項目的質(zhì)量評分。

本課程將以最終的創(chuàng)意項目得分作為主要參考依據(jù)，分別從創(chuàng)新性、可行性、實用性、演示答辯四個方面考查，這項得分采用自主評價、小組評價、教師評價的平均分。同時，平時成績和課堂練習(xí)得分也是重要的參考依據(jù)，這兩項得分由教師評價，其中平時成績從出勤率、課堂表現(xiàn)、小組貢獻度等方面考察學(xué)生情況。具體的評價標(biāo)準(zhǔn)見表3.

三、課程教學(xué)案例分析——以《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用》為例

本課程面授課主要采用PBL項目式教學(xué)法，教師主要扮演“腳手架”角色，學(xué)生以小組合作方式，在教師的指導(dǎo)下，利用事先準(zhǔn)備的教學(xué)資源，進行學(xué)習(xí)。

接下來以《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用》為例，介紹其教學(xué)流程設(shè)計和實施過程。本節(jié)課的教學(xué)過程包括五個環(huán)節(jié)，通過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題從而解決問題，計算思維的培養(yǎng)貫穿整個教學(xué)過程。具體內(nèi)容如圖2所示。以下重點展示應(yīng)用想象、編程調(diào)試、分享交流三個環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計與實施過程。

（一）應(yīng)用想象

本環(huán)節(jié)的設(shè)計目的是“發(fā)現(xiàn)問題”。教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞“智能家居”這個主題進行思考和想象，假設(shè)由你來設(shè)計一款手機APP，你想賦予它哪些功能？這些功能如何實現(xiàn)？

在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生從實際生活情境出發(fā)，通過觀察、思考和討論，最終確定APP的界面設(shè)計和編程設(shè)計方案。在這個環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計方案，提出意見和建議，協(xié)助學(xué)生確定應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)路線。

（二）編程調(diào)試

本環(huán)節(jié)的設(shè)計目的是“解決問題”。學(xué)生把APP的功能，抽象成具體需要解決的問題，并對問題進行分解和概括，最終通過程序設(shè)計解決問題。在這個過程中，重點關(guān)注學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，教師扮演技術(shù)指導(dǎo)的角色，引導(dǎo)學(xué)生解決編程過程中的疑點和難點。例如，有學(xué)生提出用藍(lán)牙與樂高機器人實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能，然而通過實踐驗證發(fā)現(xiàn)，藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)最大問題是控制距離只能10米左右，不能真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。這時，教師通過介紹和演示網(wǎng)絡(luò)微數(shù)據(jù)庫模塊的用途，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗來驗證“通過網(wǎng)絡(luò)微數(shù)據(jù)庫模塊實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)通訊”的可行性。最后，引入具有WIFI功能的掌控板，實現(xiàn)了App Inventor物聯(lián)網(wǎng)功能。學(xué)生根據(jù)以上方法，實現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)燈”應(yīng)用，具體代碼和運行效果見圖3。

（三）分享交流

本環(huán)節(jié)的設(shè)計目的是“創(chuàng)意分享”。學(xué)生不僅可以展示自己的作品，還可以分享自己的創(chuàng)意亮點和后續(xù)有待改善的創(chuàng)意設(shè)計。其他同學(xué)則可以針對展示的作品提出進一步修改和完善的建議。在分享和交流的過程中，不同學(xué)生之間的思維進行了碰撞，一方面能夠進行借鑒和學(xué)習(xí)，另一方可以引發(fā)自我反思和提升。在這個過程中，學(xué)生能夠感受到分享和交流是編程設(shè)計的重要途徑。

四、結(jié)語

目前，基于App Inventor面向計算思維培訓(xùn)的校本課程開發(fā)研究還比較少，筆者所在學(xué)校通過探索和實踐積累了一些經(jīng)驗，但仍存在許多不足和值得改進的地方。App Inventor以及編程教育的普及，需要廣大教育工作者的共同努力。希望借此研究，引發(fā)更多同仁的關(guān)注，開發(fā)出更多優(yōu)秀的面向計算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)校本課程。

【注：本項目由廣州市教育局青少年科技教育計劃資助。本文為廣州市青少年科技教育項目“廣州白云廣雅實驗學(xué)校創(chuàng)客教育實驗項目”（任務(wù)編號：KP2020-19（市））研究成果;廣州市青少年科技教育項目“APP Inventor校本課程的研發(fā)與實施”（任務(wù)編號：2019-18）研究成果?！?/p>

【參考文獻】

[1]丁晶晶.基于APP Inventor的初中信息技術(shù)校本課程開發(fā)實踐探索[D].揚州：揚州大學(xué)，2018.