黃煒欽

（廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 漳州 363105）

0 引 言

教育是時(shí)代永恒的主題，而教師是教育事業(yè)的重要主體之一，如何高效地傳道授業(yè)解惑，是每一位教師需要自我發(fā)展與精進(jìn)的一個(gè)問(wèn)題。教育事業(yè)發(fā)展至今，中國(guó)的大學(xué)專業(yè)共有13個(gè)學(xué)科門類，92個(gè)專業(yè)類506個(gè)專業(yè)[1]。隨著人工智能的迅猛發(fā)展，工學(xué)下的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)發(fā)展前景廣闊，各高校在該專業(yè)方面的招生人數(shù)也與日俱增[2]。因此，做好物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教育工作對(duì)國(guó)家和社會(huì)的智能化發(fā)展至關(guān)重要。

在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程中，程序設(shè)計(jì)類型課程眾多，如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)以及Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等，不同語(yǔ)言具有不同的語(yǔ)法，看似獨(dú)立，實(shí)則一通百通，當(dāng)學(xué)好一門程序設(shè)計(jì)課程，后續(xù)通過(guò)比較學(xué)習(xí)，融會(huì)貫通，學(xué)好其他程序設(shè)計(jì)課程，甚至是全新的語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程，最后能夠勝任軟件及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。因此，從專業(yè)角度出發(fā)，如何評(píng)判一門程序設(shè)計(jì)課程教得好不好，一方面主要看學(xué)生是否充分掌握本門課程的專業(yè)知識(shí)，另一方面要看教師對(duì)這一類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法是否對(duì)學(xué)生起到啟發(fā)和引領(lǐng)作用，學(xué)生是否有能力依據(jù)該學(xué)習(xí)思路展開(kāi)對(duì)新課程相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高專業(yè)素養(yǎng)。因此，好的教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)是既能授之以魚，又能授之以漁的。

人們都說(shuō)“一圖勝千言”[3]，這體現(xiàn)了圖相比于文字的巨大優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，這些優(yōu)勢(shì)與價(jià)值主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一、理解更快。大腦處理視覺(jué)內(nèi)容的速度往往比文字內(nèi)容快很多，在教學(xué)中，圖可以讓學(xué)生在更短的時(shí)間內(nèi)充分掌握知識(shí)點(diǎn)，節(jié)省時(shí)間，提高上課效率。第二、有助于記憶，減少疲勞。圖是由形狀、色彩、風(fēng)格、形式等多種因素構(gòu)成的，具有獨(dú)立的視覺(jué)特征，加上本身的形象性、生動(dòng)性和特有的心理刺激作用，相比于文字而言，最易識(shí)別和記憶，而且能從一定程度上避免單調(diào)的文字帶來(lái)的疲勞感。

綜上，本文提出一種“知識(shí)圖解”的教學(xué)方式。所謂“知識(shí)圖解”是指用圖的方式將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解，進(jìn)而講授，使知識(shí)點(diǎn)更為直觀易懂，提高教學(xué)效果和學(xué)生知識(shí)的吸收效率，同時(shí)提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。下面以《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》這一課程為例，針對(duì)課程的內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，分別談?wù)勚R(shí)圖解在理論教學(xué)、實(shí)踐編碼教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程等方面的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)，最后闡述“知識(shí)圖解”對(duì)教師教學(xué)水平與學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。

1 “知識(shí)圖解”在理論教學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)程序是指一組計(jì)算機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令運(yùn)行于電子計(jì)算機(jī)，滿足人們某種需求的信息化工具[4]。因?yàn)檫\(yùn)行于計(jì)算機(jī)，因此其基本原理都要依賴于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為抽象難懂，教師如果單純地采用文本方式去傳授這一類知識(shí)，則學(xué)生們難以理解和吸收，似懂非懂，教學(xué)效果不盡人意；如果這一類問(wèn)題能夠結(jié)合圖表，采用“知識(shí)圖解”的教學(xué)方式，則對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的講授會(huì)明朗許多。下面以《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》中Activity跳轉(zhuǎn)的知識(shí)點(diǎn)為例[5]，圖1為該知識(shí)點(diǎn)的文本描述，圖2和圖3分別表示新Activity的載入過(guò)程與返回上一個(gè)Activity過(guò)程，其中虛線表示下一個(gè)過(guò)程的步驟。

圖1 Activity的跳轉(zhuǎn)原理文本描述

不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)圖2和圖3不僅可以清楚詳細(xì)地展示新Activity的載入與上一個(gè)Activity返回基本流程，同時(shí)也展示了棧的基本原理—先進(jìn)后出[6]。學(xué)生可以通過(guò)圖2和圖3更快更好地理解Activity跳轉(zhuǎn)原理，而且基于圖像會(huì)形成更牢固的記憶。如果能夠借助PowerPoint完成流程的動(dòng)圖，那將會(huì)更好地發(fā)揮“知識(shí)圖解”的優(yōu)勢(shì)。

圖2 新Activity載入基本流程

圖3 返回上一個(gè)Activity基本流程

此外，“知識(shí)圖解”還適合于程序設(shè)計(jì)中技術(shù)和工具較為繁雜的過(guò)程，尤其這些技術(shù)和工具是相互聯(lián)系的。例如在《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》中，要講解Android客戶端與服務(wù)端的數(shù)據(jù)交互問(wèn)題，其中涉及到技術(shù)與工具眾多，包括Android客戶端、客戶端的通信框架、通信數(shù)據(jù)格式、服務(wù)端服務(wù)器、服務(wù)端開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以及數(shù)據(jù)庫(kù)等，如果單純采用文本描述，如圖4所示，則很難梳理清楚服務(wù)端與客戶端的具體操作思路，編碼操作就難以進(jìn)行，因此考慮將圖4的知識(shí)分解為圖5的交互圖。

圖4 Android客戶端與服務(wù)端交互原理描述

圖5 Android客戶端與服務(wù)端交互圖

圖5將所涉及到的每種技術(shù)與工具視為一個(gè)實(shí)體，用矩形表示，強(qiáng)調(diào)其獨(dú)立性，不同實(shí)體之間的線條代表實(shí)體之間的聯(lián)系，線條箭頭表示其方向，線條旁邊的文本表示實(shí)體之間的數(shù)據(jù)流。矩形位置的擺放可清楚地表示出技術(shù)或工具之間的關(guān)系，比如圖5右側(cè)展示了PHP端與數(shù)據(jù)庫(kù)是屬于服務(wù)端的。此外，圖5中的標(biāo)注框?qū)懨鲗?duì)技術(shù)實(shí)體的補(bǔ)充說(shuō)明。圖中也采用不同的顏色對(duì)不同的類別以示區(qū)分，更有利于學(xué)生對(duì)實(shí)體進(jìn)行分門別類，區(qū)分工具與技術(shù)，避免出現(xiàn)兩者混淆的情況。

2 “知識(shí)圖解”在實(shí)踐編碼教學(xué)中的應(yīng)用

程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐在于根據(jù)語(yǔ)法編寫代碼，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能。編碼過(guò)程中，首先遇到的問(wèn)題就是開(kāi)發(fā)工具的相關(guān)設(shè)置，以在Android Studio[7]開(kāi)發(fā)軟件中SDK的設(shè)置為例，如果要找到SDK的設(shè)置，一般的講授如下：首先在Android Studio左上角點(diǎn)擊“File”，找到“Setting”，選擇“Appearance& Behavior”下面的“Android SDK”，點(diǎn)擊右邊窗口的“SDK Tools”，最后選擇“Documentation for Android SDK”前面的矩形框。如果采用圖的方式，并在關(guān)鍵步驟采用紅色矩形框進(jìn)行標(biāo)注，如圖6所示，那么學(xué)生對(duì)于該功能的設(shè)置一目了然，設(shè)置的速度也會(huì)比較快。

圖6 Android Studio中SDK設(shè)置操作圖

當(dāng)新建完一個(gè)程序項(xiàng)目后，需要帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合開(kāi)發(fā)工具去認(rèn)識(shí)整個(gè)項(xiàng)目的框架，如果僅僅只是打開(kāi)窗口，指著某一區(qū)域講解其功能和應(yīng)用，則學(xué)生會(huì)因?yàn)楣δ軈^(qū)域過(guò)多或記憶不深刻等問(wèn)題出現(xiàn)認(rèn)識(shí)混亂的情況。如果采用圖的方式去講解，那么就可以明顯改善這類問(wèn)題。下面以Android項(xiàng)目結(jié)構(gòu)講解為例，如圖7所示。

圖7 項(xiàng)目框架分解圖

在圖7中，可以很清楚地明確這個(gè)項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)軟件中的結(jié)構(gòu)，不同的區(qū)域具有不同的功能，同一區(qū)域具有不同的文件，該圖對(duì)功能區(qū)域的功能描述和簡(jiǎn)單的操作都進(jìn)行了詳細(xì)地注釋，對(duì)運(yùn)行和調(diào)試等重要的功能按鈕也都進(jìn)行標(biāo)注，非常有利于學(xué)生上手項(xiàng)目。

在實(shí)踐的項(xiàng)目中，通常會(huì)有很多類型的文件需要分別按照指定的語(yǔ)法格式去編寫，而且這些文件之間存在互相調(diào)用的情況，如果項(xiàng)目規(guī)模較大，則代碼看起來(lái)會(huì)更加復(fù)雜。因此，可結(jié)合“知識(shí)圖解”的教學(xué)方法理清文件的來(lái)源與文件之間的聯(lián)系，編碼的時(shí)候可以針對(duì)重要的方法進(jìn)行適當(dāng)說(shuō)明，突出展示與講解。圖8為Activity跳轉(zhuǎn)的具體實(shí)例的代碼分解圖。

圖8 代碼分解圖

圖8通過(guò)矩形框和含雙向箭頭的虛線將Java代碼、布局文件和文件在項(xiàng)目中的位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，學(xué)生們可以很容易看出代碼中引用來(lái)源的位置以及代碼文件之間的聯(lián)系，代碼間的調(diào)用有跡可循。同時(shí)，對(duì)于代碼中比較重要的方法和參數(shù)，采用標(biāo)注的形狀進(jìn)行說(shuō)明，這樣比直接提供語(yǔ)法的方法屬性列表更為直觀，學(xué)生們對(duì)于該方法的使用就會(huì)更加順手。通過(guò)這樣的代碼分解圖，學(xué)生能夠快速高效地且扎實(shí)地掌握相關(guān)的技術(shù)和知識(shí)點(diǎn)，正確編寫代碼，而且會(huì)進(jìn)一步提高代碼的解讀能力和編寫速度。

3 “知識(shí)圖解”在學(xué)習(xí)過(guò)程中的應(yīng)用

學(xué)習(xí)過(guò)程一般是預(yù)習(xí)、上課和復(fù)習(xí)三個(gè)環(huán)節(jié)，不論是在哪一環(huán)節(jié)，老師與學(xué)生對(duì)于相關(guān)的專業(yè)知識(shí)都應(yīng)該做到胸有大綱。若要對(duì)整節(jié)課或整章節(jié)的內(nèi)容做到了然于胸，一般會(huì)采用樹(shù)狀圖對(duì)知識(shí)進(jìn)行梳理，本文要介紹的是一種更為高效的圖，簡(jiǎn)單有效，它是一種實(shí)用性強(qiáng)的思維工具[8]，在程序設(shè)計(jì)課程中，可以用來(lái)梳理知識(shí)點(diǎn)，以《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》中的《Android多用戶界面程序設(shè)計(jì)》一章為例，其思維導(dǎo)圖如圖9所示。

從圖9中可看出本章共3部分，分別用不同顏色的線加以區(qū)分，更容易在學(xué)生的大腦中強(qiáng)調(diào)其獨(dú)立性，每一部分都有子主題，每個(gè)子主題還可能有更多子主題。通過(guò)該圖，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)可以規(guī)劃自己的本章學(xué)習(xí)計(jì)劃，在上課時(shí)可以清楚當(dāng)前處于整個(gè)知識(shí)體系的位置，理清當(dāng)前所學(xué)與前期所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，避免學(xué)習(xí)過(guò)程中“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”的問(wèn)題。在課后，這些知識(shí)主干有助于引導(dǎo)學(xué)生去回憶每個(gè)主干對(duì)應(yīng)的詳細(xì)內(nèi)容，發(fā)散復(fù)習(xí)，達(dá)到良好的復(fù)習(xí)效果，學(xué)生也可以在該圖上根據(jù)自己的認(rèn)知進(jìn)行知識(shí)框架的調(diào)整與豐富，為自己所用。

圖9 章節(jié)知識(shí)思維導(dǎo)圖

4 “知識(shí)圖解”對(duì)于師生的素質(zhì)提升作用

“知識(shí)圖解”對(duì)于老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都具有重要的意義。一個(gè)知識(shí)點(diǎn)如果要分解為圖的形式，必須要對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)有徹底的掌握，才能夠講清楚整個(gè)過(guò)程。因此，對(duì)于教師而言，必須要認(rèn)真?zhèn)湔n，透徹掌握知識(shí)點(diǎn)，并且不斷思考如何才能把復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)講明白，掌握深入淺出的教學(xué)技能，讓初學(xué)者能夠盡可能吸收新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率，并且能保持長(zhǎng)久的學(xué)習(xí)興趣。因此，在“知識(shí)圖解”教學(xué)方法的不斷應(yīng)用中，教師可以不斷優(yōu)化自己的教學(xué)方法，非常有利于提高教師的教學(xué)水平。表1來(lái)源于所在學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)，該表展示了上一學(xué)年的學(xué)生對(duì)于《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)評(píng)價(jià)，包括教學(xué)方法和教學(xué)效果兩方面的評(píng)價(jià)，其中第2列數(shù)據(jù)為學(xué)生對(duì)作者的教學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，第3列數(shù)據(jù)表示任同一課程的其他老師的教學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。從表中數(shù)據(jù)可以看出，非常認(rèn)同的比例均高于任此課程的其他老師，一定程度上表明“知識(shí)圖解”教學(xué)方法具有一定的優(yōu)勢(shì)。

表1 學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)（教學(xué)方法/教學(xué)效果）

對(duì)于學(xué)生，“知識(shí)圖解”可以更加直觀地將理論知識(shí)和實(shí)踐操作展示出來(lái)，學(xué)生們能夠更快更好地吸收程序語(yǔ)法知識(shí)，更好掌握程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐操作，達(dá)到高效學(xué)習(xí)的效果。除此之外，學(xué)生們可以結(jié)合老師課件的圖解材料，掌握知識(shí)的圖解方法，提高自己的學(xué)習(xí)能力。對(duì)于這門課的課后作業(yè)，讓學(xué)生結(jié)合知識(shí)圖解的方式去完成，既可以促進(jìn)他們?cè)谕瓿蛇^(guò)程中的思考與總結(jié)，而且可以避免抄襲或者缺乏過(guò)程的問(wèn)題。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文提出一種應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)類課程的“知識(shí)圖解”教學(xué)方法，并結(jié)合《Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》課程說(shuō)明該方法在理論和實(shí)踐學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)。綜上所述，該方法既可以將復(fù)雜抽象的理論知識(shí)分解為直觀的圖，提高學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的吸收效果，又可以在實(shí)踐教學(xué)中理清項(xiàng)目文件與代碼之間的聯(lián)系，理清代碼的編寫思路，迅速提高代碼解讀能力和編寫速度。在知識(shí)圖解的不斷應(yīng)用中，教師可以不斷深化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和吸收，提高自己的專業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)水平，深入淺出地傳道授業(yè)解惑；學(xué)生也可以在高效學(xué)習(xí)的過(guò)程中，提高自己的學(xué)習(xí)能力。雖然知識(shí)圖解優(yōu)勢(shì)較多，但是實(shí)施耗時(shí)長(zhǎng)，課程中并非所有的知識(shí)點(diǎn)都需要圖解，也并非所有的圖解都需要細(xì)致，這就需要教師結(jié)合實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情與學(xué)時(shí)進(jìn)行充分應(yīng)用。如何充分應(yīng)用“知識(shí)圖解”的教學(xué)方法，發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)，這也是下一步需要深入展開(kāi)的研究?jī)?nèi)容。