基于PBL的初中App Inventor課程開發研究

李 譽

（廣東省珠海市第九中學，廣東 珠海 519000）

一、引言

國務院在2017年印發的《新一代人工智能發展規劃》中強調要實施全民智能教育的項目，在中小學義務教育階段設置相關的人工智能課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與到編程軟件的開發和推廣[1]。自該規劃發布以來，人工智能基礎的教育教學逐步向中小學普及，不少地區把App Inventor程序設計的內容列入初、高中的信息技術教材中，旨在培養學生信息核心素養。本文引入App Inventor平臺，提出基于問題式學習的初中App Inventor課程開發方案，通過設置問題式教學案例，以期為初中信息技術課程培養學生解決問題能力提供參考。

二、相關概念

（一）基于問題式學習

基于問題式學習（Problem-Based Learning，簡稱PBL）是近年來受到教育界廣泛重視的一種教學方式，它的核心是強調把教學設置到復雜的現實問題情境中，學生通過合作學習的方式解決復雜真實的現實問題，從而探究問題背后的學科知識，使學生打下扎實的知識基礎、建構起靈活的知識網絡、形成有效的問題解決技能、發展自主學習和終生學習的技能、成為有效的合作者并培養學習的內部動機[2]。

（二）App Inventor

App Inventor是一個完全在線開發的Android編程環境，它將枯燥的編程變成積木式的拼圖，它還提供了非常豐富的傳感器模塊，學生可在短時間開發強大的安卓應用，使手機應用軟件的開發變得簡單而有趣，非常適合初中生編程零基礎的學習。App制作的教學設備要求比較簡單，學生只需一臺能上網的電腦就可以開發手機應用程序，可以通過AI2伴侶模擬作品的效果，在線調試。

筆者基于上述情況，結合所在學校狀況，開設了一門初中App Inventor課程。課程從本地文化特色入手，結合學生生活實際，以淺顯易懂、層層遞進的案例引導學生掌握相關的知識和技能，培養其發現問題、分析問題以及解決問題的能力。

三、基于PBL的初中App Inventor課程開發

（一）課程目標的設計

通過課程的開發與實施，構建適合本地區、本學校教學實際的理論體系，豐富教學資源；促進教師教育觀和課程觀的更新，改善本校的課程結構，結合本校的教育資源，不斷完善和豐富課程。

在移動互聯網蓬勃發展的大背景下，基于App Inventor進行圖形化編程教學，面向編程基礎比較薄弱甚至是零基礎的學生，利用問題式學習方法，讓學生在探究現實世界和解決真實問題的過程中，使其具備開發安卓應用的能力，并在學習過程中注重培養解決問題的能力。

在深入分析了問題式學習的教學模式與信息技術核心素養的關聯后，為課程《奇妙的珠海之旅》制定了三維培養目標。一是學科素養培養，以編程軟件為載體，制定明確的知識目標，培養學生信息技術學科的核心素養。二是本地文化素養培養，以珠海本地文化特色為主題，制定文化培養目標，培養學生對文化的理解、對文化的認同和對文化的踐行素養。三是學生問題解決能力培養。例如，課程第四章“漁女傳說”的三維培養目標：1．學科知識目標：學會畫布、圖像精靈、計時器組件的使用；掌握定義和調用定義程序；基于用戶體驗角度來考慮應用程序的設計。2．文化知識目標：珠海漁女是珠海市的象征，通過了解珠海漁女的傳說，加深對珠海的認識；創意編寫程序向世人展示珠海獨特的文化內涵；通過網絡發布“漁女傳說”程序，交流心得、實地研學等形式宣揚珠海的文化名片。3．能力目標：通過真實的問題情境，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

（二）目錄框架的設計

課程目錄是課程內容的梗概，是全書的骨架，包含了課程的篇章結構、知識歸類以及知識體系等課程內容[3]。在確定課程目錄框架時，我們主要遵循課程內容的系統性、呈現性和實施性三個原則。

根據以上三個原則，確定本課程目錄框架為：從“珠海”的特色文化和信息技術學科知識模塊兩個方面來劃分知識章節內容，由形象到抽象，由簡單到復雜的循序漸進方式，分為“一鍵啟程”“召喚伙伴”“珠海之聲”“漁女傳說”“游覽長隆”“參觀航展”“候鳥家園”“賞花足記”和“綜合設計”共九章，每一章一個主題約兩個課時，共計18 節內容。

（三）課程內容的設計

我們遵循“由形象到抽象，由簡單到復雜”的原則來設計課程內容，在教學內容的選擇上，著重引導學生注重本地文化特色的引入，讓學生在學習過程中，熱愛家鄉，培養家國情懷。

課程內容運用問題式教學法（PBL）進行設計，每個學習任務獨立成章，而每個章節間又有組件相聯系，設計真實問題的教學情境從而引起學生的學習興趣，讓學生形成主動學習及思考的能力[4]。設計案例時需結合學生的年齡特點，選取他們感興趣的主題，同時選取一些跨學科的學習主題，如游覽長隆（加入英語中動物的單詞學習）、候鳥家園（加入地理的經緯度知識點的學習），真正實現學科之間的整合，體現“雙價值”。

根據問題式學習的教學模式特點，課程環節含有6個欄目：一是創設情境、提出問題：主題名稱、相關圖片、情景導語；二是界定問題，分析問題和組織分工：明確本章學習的探究問題、列出目標，劃分小組；三是探究、解決問題：探究知識技能，理解其應用；四是展示結果、成果匯總：同伴交流、作品展示；五是評價、反饋：小組自評、互評、師評與反思；六是拓展延伸：知識拓展、文化探索、實地考察等。

（四）課程資源的設計

根據問題式學習的特點，以學習者為中心，在開發課程資源的過程中，提供多種教學資源供學生自主學習。教學資源主要包括素材資源、范例資源、微視頻教程資源和圖文資源。其中素材資源是學生在創作作品時需要的創作素材；范例資源是指與課程范例相關的源文件；微視頻教程資源是教程的微視頻，學生可以通過點播、回放視頻開展自主學習；圖文資源是與該課程相關的圖文介紹、學習任務單等素材。

（五）課程評價

課程評價方案由三個部分綜合考量。其中小組自評占比為30%，小組互評占比為30%，教師對小組的評價占比為40%。第一部分，由小組成員對同組成員的學習活動作出評價；第二部分，各個小組之間對小組的最終作品作出評價。最終作品設計要求從學習、生活實際出發，完成一款移動應用設計，主要從項目創意、界面設計、實用價值、技術難度、演示答辯五個維度進行打分。第三部分，由教師綜合小組的整體情況作出評價。

四、課程實施

筆者于2016年首次在學校面向初一年級學生開設App Inventor常規課程，每周1課時，共18周18課時。2017年面向興趣較強的初二年級學生開設AI編程社團，每周1課時，共16周16課時。課程結束后，通過對學生的學習情況與滿意程度進行問卷調查與訪談，分析應用效果。

本次問卷調查隨機抽取學生50人，其中初一學生30人，初二學生20人。調查結果顯示，98%的學生喜歡學校開設的課程內容；93%的學生對課程欄目表示滿意；84%的學生表示對課程資源的豐富性比較滿意；75%的學生表示通過課程的學習，能使用所學的知識技能解決生活中遇到的問題，可以制作如旅游記事本App、英語單詞練習App、成語接龍App等等。同時，隨機抽取兩名學生進行詳細的課程訪談，根據訪談的情況，分析如下：

（一）學生對課程教學活動表示滿意。課程設計的內容以珠海本地特色文化為切入點，以制作珠海本地特色的App為主題，激發學生的學習興趣，將問題解決與教學內容有機整合，課程由淺入深實施，有利于深入理解和掌握相關知識，引導學生善于發現問題、分析問題和解決問題，從而引導學生讓想象變成現實，培養學生的創新意識和創新能力。

（二）學生通過課程的學習，逐漸形成小組合作的高效學習模式，改變了學生的學習態度和學習方式，提升了學生的團隊意識和合作能力。在探究解決問題的過程中，激發其好奇心和求知欲，從而積極、有效地在設計活動中建構技術知識，形成問題解決的能力。

（三）學生通過展示結果、成果匯總、評價和反饋，生成學習經驗，并逐步形成科學理念。在課程實踐過程中，開拓比賽出口，通過以賽促學，以賽促教，為學生提供更廣闊的實踐空間，形成良性循環從而反哺課程，助力師生共成長。

五、結語

基于PBL的初中App Inventor課程，在學生掌握簡單的安卓編程技術的同時，讓更多學生感受到自主學習的樂趣，在合作中獲得成就感，還能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

總之，基于PBL初中App Inventor程序設計的課堂實施過程中，要以學生為主體，以教師為主導，以問題為導向，在學習的過程中，教師應結合本地文化特色和學生實際制定課程實施及評價方案。在程序設計的教學過程中，讓學生具備問題解決能力、協作能力，啟發學生的創新思維，不斷培養學生的創新意識，為將來成為創新型人才打下堅實的基礎。