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(xué)核心，也是提高該專業(yè)學(xué)生就業(yè)率的重要保障。文章圍繞《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)和實(shí)踐，介紹本科生編程能力培養(yǎng)的方案和相關(guān)探索。該方法為應(yīng)用技術(shù)型高校軟件工程專業(yè)教學(xué)改革提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也為新工科建設(shè)提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：編程能力；軟件工程；Android開發(fā)；CDIO

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

一、引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式的興起助推了傳統(tǒng)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]，而移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的迅猛發(fā)展不僅拓展了傳統(tǒng)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)，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(wǎng)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(wǎng)應(yīng)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(shù)應(yīng)用型院校的軟件工程專業(yè)亟需改革培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃，著重培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和邏輯思維能力，加強(qiáng)移動終端軟件的開發(fā)能力和創(chuàng)新能力，思考如何設(shè)計(jì)相關(guān)課程內(nèi)容以及如何開展教學(xué)實(shí)踐等問題。為此，上海第二工業(yè)大學(xué)改革軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，一方面強(qiáng)化實(shí)踐能力訓(xùn)練，關(guān)注本科生技術(shù)應(yīng)用能力和社會融合能力；另一方面開設(shè)了《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程，旨在提高學(xué)生軟硬件協(xié)同開發(fā)能力，奠定其職業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本文將從教學(xué)和實(shí)踐角度圍繞課程設(shè)計(jì)和實(shí)施問題，以《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程為例，介紹本科生編程能力培養(yǎng)的方案和相關(guān)探索，闡述新型的教與學(xué)的關(guān)系，為保證教學(xué)質(zhì)量和提高教學(xué)效果提供有意義的探索。

二、課程目的

《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程是軟件工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中一門重要的課程，課程的總體目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件系統(tǒng)開發(fā)能力，一方面熟悉移動應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，另一方面能根據(jù)移動設(shè)備進(jìn)行定制開發(fā)。通過理論教學(xué)和實(shí)踐開發(fā)，為將來學(xué)生從事Android手機(jī)開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。在崗位技能方面，經(jīng)過大量的上機(jī)練習(xí)、代碼閱讀、代碼設(shè)計(jì)、規(guī)范化檢查，訓(xùn)練學(xué)生在Android應(yīng)用軟件方面編寫程序的熟練度和規(guī)范性；在項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累方面，通過完成大量的項(xiàng)目案例和階段項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)，增加對實(shí)際軟件項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)；在職業(yè)素質(zhì)方面，通過項(xiàng)目組角色分配、技術(shù)研討等多種訓(xùn)練手段，培養(yǎng)學(xué)生具備良好的職業(yè)習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在校即成為準(zhǔn)職業(yè)人的目標(biāo)[4]。

本課程要求學(xué)生掌握移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代智能設(shè)備上的軟件的開發(fā)和應(yīng)用能力，特別是Android平臺的程序開發(fā)技術(shù)，具體包括：熟悉Android環(huán)境的開發(fā)與部署、手機(jī)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(jù)庫存取與共享、多媒體應(yīng)用等知識，使學(xué)生具有配置與部署Android開發(fā)環(huán)境的能力，運(yùn)用Android接口技術(shù)、多線程技術(shù)以及SQLite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行手機(jī)播放器開發(fā)、電話和短信開發(fā)的能力等。

三、課程體系設(shè)計(jì)

1.先修課程與約束

《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程涉及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等多方面的知識。因此，為保障本課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，需要將《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》《Java程序設(shè)計(jì)》《可視化程序設(shè)計(jì)》設(shè)置為先修課程。例如，要求學(xué)生通過《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程熟練掌握經(jīng)典分支語句、賦值語句、數(shù)組等內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)《Java程序設(shè)計(jì)》精通類、對象、封裝、線程、文件操作等內(nèi)容，通過《可視化程序設(shè)計(jì)》掌握控件、組件、多線程等內(nèi)容。

2.教學(xué)模式

與傳統(tǒng)軟件編程課程不同的是，《移動終端程序設(shè)計(jì)》具有明確的軟件設(shè)計(jì)開發(fā)目標(biāo)和硬件運(yùn)行要求，將學(xué)生置身于強(qiáng)烈的目標(biāo)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(xué)生更快更好地融入社會，及時(shí)了解社會需求，增強(qiáng)擇業(yè)信心。

如圖1所示，根據(jù)《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面的突出特點(diǎn)，本課程采用了教學(xué)-實(shí)踐-補(bǔ)充的模式開展理論與實(shí)踐交叉互補(bǔ)教學(xué)。①理論知識的教學(xué)效果將直接影響后期的實(shí)踐環(huán)節(jié)，因此如何在理論教學(xué)階段讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握基礎(chǔ)理論和進(jìn)階知識是設(shè)計(jì)教學(xué)模式時(shí)考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)際摸索，發(fā)現(xiàn)課前布置和課堂抽查結(jié)合的方法能更有效地讓學(xué)生理解并掌握重難點(diǎn)知識。例如，布置移動應(yīng)用需求相關(guān)的課前作業(yè)和思考題，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思考問題并做好課堂交流準(zhǔn)備。課堂上教師采用激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)學(xué)生主動發(fā)言解答課前作業(yè)，無論回答是否準(zhǔn)確都能增加平時(shí)成績，對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生則雙倍計(jì)分。通過這樣的形式，理論教學(xué)的課堂互動性和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性都得到了顯著提高。②實(shí)踐部分采用上機(jī)練習(xí)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)兩種主要形式進(jìn)行考評，目標(biāo)是確保學(xué)生能穩(wěn)扎穩(wěn)打地應(yīng)用課程知識。其中，多層次考核包括上機(jī)課的限時(shí)編程測驗(yàn)，課后練習(xí)的創(chuàng)新和改進(jìn)，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的專家答辯評審等形式。③根據(jù)實(shí)踐過程中暴露出來的問題和技術(shù)需求，通過教學(xué)網(wǎng)站、FTP、郵件/微信等方式有針對性地進(jìn)行補(bǔ)充，尤其是前沿的技術(shù)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(jù)存儲等知識技巧，一般建議在課堂上向?qū)W生反饋或者通過競賽小組的形式在實(shí)踐中得到鞏固和提高。這種“教學(xué)-實(shí)踐-補(bǔ)充”模式可以在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)能動性，為培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力提供幫助。

3.理論教學(xué)

本課程以Android為教學(xué)平臺，2學(xué)分、32學(xué)時(shí)。表1給出了具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排。根據(jù)分層次教學(xué)計(jì)劃，理論教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)要點(diǎn)和進(jìn)階高級兩個(gè)部分，其中序號1-4內(nèi)容為基礎(chǔ)知識部分，序號5-10內(nèi)容為高級知識部分。由于課程有先修課程規(guī)定，因此基礎(chǔ)部分總學(xué)時(shí)共10個(gè)學(xué)時(shí)，而更多教學(xué)時(shí)間用在高級知識部分共22學(xué)時(shí)，這也體現(xiàn)了課程的教學(xué)核心包括Android事件處理、Intent使用方法、SQLite數(shù)據(jù)庫的使用和圖形圖像處理等方面的內(nèi)容。

基礎(chǔ)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(xiàng)目步驟以及相關(guān)的注意事項(xiàng)，理解Android SDK和ADT插件的用途，了解在應(yīng)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(yīng)用程序界面設(shè)計(jì)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(gè)Activity和Fragment的使用。

高級知識部分：①了解Intent，掌握Intent使用方法，學(xué)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(jìn)行事件的監(jiān)聽及操作；③了解Android中常見數(shù)據(jù)存儲的特點(diǎn)及操作，掌握Android中SQLite數(shù)據(jù)庫的使用，使用SQLite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行CURD操作；④掌握事件處理流程，學(xué)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(xué)會2D圖像繪制、圖形特效和動畫等處理方法。

4.案例教學(xué)

在高級知識部分的教學(xué)過程中會結(jié)合案例進(jìn)行講解，例如地理定位與地圖展示，基于藍(lán)牙的文件傳輸、移動點(diǎn)餐系統(tǒng)、課堂測驗(yàn)系統(tǒng)等。案例教學(xué)主要關(guān)注移動程序結(jié)構(gòu)、用戶界面、組件通信、數(shù)據(jù)存儲與訪問、后臺服務(wù)、WiFi管理、Socket、HTTP等方面內(nèi)容。課堂上會從Android移動應(yīng)用編程實(shí)踐角度介紹這些內(nèi)容的應(yīng)用，包括案例開發(fā)的背景、開發(fā)的目的是什么，如何構(gòu)造設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如何設(shè)計(jì)用戶界面，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)通信？如何進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和展示等問題，進(jìn)行循序漸進(jìn)的講解。

圖2 給出了面向移動開發(fā)的案例教學(xué)支撐框架。作為基礎(chǔ)，首先需要引導(dǎo)學(xué)生對教師所給案例進(jìn)行正確的需求分析，要求在設(shè)計(jì)層面能給出基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)和主要功能模塊。其次，作為核心技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)通信，要求學(xué)生掌握相關(guān)知識點(diǎn)和代碼開發(fā)能力。接著，就頁面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和討論，與學(xué)生交流思想，分析優(yōu)秀學(xué)生作品以提高學(xué)生主動參與的積極性。最后，在學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生進(jìn)行移動開發(fā)和實(shí)例演示，分析功能實(shí)現(xiàn)情況，引導(dǎo)學(xué)生對照功能需求進(jìn)行改進(jìn)和提高，提高移動應(yīng)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(yīng)時(shí)間、操作復(fù)雜度等角度，引導(dǎo)學(xué)生思考其所開發(fā)軟件的提升空間和改進(jìn)方向。

每一次案例分析結(jié)束后都會要求學(xué)生按照教師提出的改進(jìn)要求進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)，更積極地鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行有意義的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。案例的課后改進(jìn)與創(chuàng)新會作為加分項(xiàng)計(jì)入期末總成績。這是激勵(lì)學(xué)生在課后對課堂內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)的一種有效手段，不僅加深了學(xué)生對案例及理論知識的理解，而且在擴(kuò)展設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程中鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為配合理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)共12學(xué)時(shí)。如表2所示，6次實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指對研究對象和內(nèi)容具備一定了解和認(rèn)識，為驗(yàn)證其結(jié)果是否正確或可靠而進(jìn)行的一種實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是預(yù)知實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)方案，結(jié)合多種方法和技術(shù)達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)驗(yàn)。

其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)包括Activity及其生命周期和Intent應(yīng)用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，是為幫助學(xué)生熟悉Activity的應(yīng)用和Intent編程、傳遞消息等內(nèi)容而精心設(shè)置的實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)包括Android事件處理練習(xí)、資源訪問與存儲練習(xí)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用練習(xí)、圖形圖像/地圖應(yīng)用練習(xí)等四個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)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(yīng)用開發(fā)等技術(shù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)全部安排上機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，無論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)都是對學(xué)生編程能力的實(shí)際鍛煉。因此，在教學(xué)進(jìn)度安排方面，如表1所示，除實(shí)驗(yàn)1安排在基礎(chǔ)知識教學(xué)階段，在高級知識教學(xué)階段時(shí)會安排每周2學(xué)時(shí)的配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)中注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主編程的能力。

四、實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)和驗(yàn)收環(huán)節(jié)分別承擔(dān)一定量的輔導(dǎo)工作。

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

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

2.基于CDIO模式的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的探索研究，共同創(chuàng)立的工程教育模式。經(jīng)過20多年的研究與探索，CDIO已經(jīng)得到國際高等工程教育界的廣泛認(rèn)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(zhì)、密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)、注重實(shí)踐及創(chuàng)新[5]。

《移動終端程序設(shè)計(jì)》的課程實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生綜合設(shè)計(jì)一款移動應(yīng)用程序，鼓勵(lì)學(xué)生自主探索與合作交流，能采用現(xiàn)有技術(shù)和方法解決項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程中遇到的困難。在CDIO模式下，課程實(shí)訓(xùn)注重在實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，各方面能力培養(yǎng)目標(biāo)如表3所示。

學(xué)生組隊(duì)進(jìn)行作品的開發(fā)，原則上每隊(duì)不能超過3人。首先，確定課程實(shí)訓(xùn)的作品設(shè)計(jì)主題，基于CDIO模式開展項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，要求團(tuán)隊(duì)在Android平臺上開發(fā)軟件。其次，采用公開答辯驗(yàn)收的形式。作品答辯時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員按分工均要求進(jìn)行述職陳述，重點(diǎn)演示作品功能，認(rèn)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(xué)生的答辯表現(xiàn)、作品運(yùn)行情況、文檔規(guī)范性等角度進(jìn)行綜合評分。最后，對于考評不合格的學(xué)生，任課教師和青年教師助教會安排有針對性的輔導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生克服困難，并給予一次重新答辯的機(jī)會。

五、結(jié)束語

近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，移動應(yīng)用程序設(shè)計(jì)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(xué)《移動終端程序設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)模式和方法，為各技術(shù)應(yīng)用型大學(xué)的軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。該課程自開設(shè)以來就深受學(xué)生喜愛，要求學(xué)生將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，應(yīng)用移動新技術(shù)和方法，完成具有實(shí)際應(yīng)用意義的移動創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并在移動設(shè)備上予以實(shí)現(xiàn)，不僅對接國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)要求，同時(shí)也滿足當(dāng)前企業(yè)對“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)人才的培養(yǎng)需求。

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐積累，本校軟件工程專業(yè)學(xué)生在各級課外競賽中取得豐碩的成績。例如，在藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、上海市大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等，均涌現(xiàn)一大批本校學(xué)生自主研發(fā)的移動應(yīng)用程序作品。而且在實(shí)習(xí)和求職過程中，學(xué)生因?yàn)榫邆淞溯^好的軟件開發(fā)能力，特別是Android平臺程序開發(fā)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，往往備受企業(yè)青睞。

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（編輯：李曉萍）