新工科背景下的智能終端軟件開發課程教學改革與實踐

包象琳 徐曉峰 劉濤 章平

關鍵詞：新工科；智能終端軟件開發；項目驅動法；多維立體化教學

0 引言

智能終端軟件開發是安徽工程大學計算機與信息學院面向新工科的人才培養能力要求所開設的大三第二學期學科基礎課，是將軟件工程理論應用于現實世界移動終端的基石，旨在適應社會對新工科人才需求，為學生塑造未來工程師素養[1]，培養滿足新工科人才培養能力要求的計算機類學生，對智能終端軟件開發工程師、軟件安全測試工程師、軟件項目管理工程師等崗位所需要的知識、技能和素質目標的達成起支撐作用。本課程的建設依托省級校企合作實踐教育基地、省級示范實驗實訓中心、安徽工程大學計算機與信息學院創新創業中心等教學硬件資源，本課程在新工科背景下，深化課程體系和教學內容改革，以學生為中心，經立體化POPBL教學實踐，實現了課程讓學生能力得顯揚、課程項目為簡歷添色彩、教師教學將問題做降解、課外學習把精力應挑戰。

1 現有教學模式的分析

當前智能終端軟件開發課程教學主要為“大班授課實驗動手”“老師講學生聽”的傳統教學模式，將這種教學模式應用于智能終端軟件開發課程，會使得課程知識點被零散拆解，課程案例任務難形成整體[2]。并且，該課程內容多、課時有限，涉及較多的抽象運行機制和繁雜項目代碼[3]，這使得平鋪直敘式的傳統教學易陷入枯燥低效的狀況，造成知識講解不深入、高階內容難滲透、自主探究難實現的問題[4]，而“大班授課”又使得個別指導、互動問答等教學活動的實施不便，對培養學生創新創業素養、促進自主學習的效果不佳[5]。

智能終端軟件開發作為應用型專業基礎課，其授課教師應幫助學生形成知識體系，引導學生探究并解決現實世界的實際問題，培養學生開發企業級項目的能力[6]。與此同時，教師應將課程思政元素自然融入教學內容[7]。為有效落地新工科人才培養舉措，教師需協助學生“融合創新”，在提高教學高階性的同時，循序漸進滲透實際挑戰，結合產教賽研，幫助學生形成“未來軟件工程師”的能力。圖1展示了本課程“融橫縱貫淺深”的教學核心思路，在智能終端軟件開發授課過程中，教師需要將抽象概念具象化，啟發學生找到項目間的共性邏輯、關聯關系和核心代碼，幫助學生內化知識，實現教學的有效性。

綜上所述，智能終端軟件開發傳統模式的課程教學中存在知識理論抽象零散、實踐項目難連貫、邏輯概念難內化、高階挑戰難深入、教學效果難保證等痛點問題，該課程教學模式亟待改進。為實現本課程教學適配課程內容特點、匹配學生認知基礎、融合課程思政元素、還原真實工程項目場景，本課程從案例任務設計、教學內容傳授、職業素養培育、學生主體教學層面進行了智能終端軟件開發課程教學的改革與實踐。

2 智能終端軟件開發教學改革思路及舉措

針對新工科的人才培養能力要求，智能終端軟件開發課程教學需要橫向結合專業知識，優化課程項目任務的設計，巧用知識關聯，“回歸工程”，由淺入深縱向貫穿項目實踐。因此，本課程教學案例不僅包含面向知識點的迷你項目任務，還包含可以縱向貫穿課程的企業級項目，不同課時面向項目的不同功能實現，展開方法講解和重難點剖析，使學生在獲得智能終端軟件開發的基本知識的同時，鞏固大型項目編程和調試程序的能力，為今后承擔移動智能終端軟件項目開發打下基礎。本課程在進行智能終端軟件開發知識傳授的同時，引導學生橫向融合專業知識，積極探究問題解決的創新方法。在課程結束時，本課程學生可以基于本課程案例任務的實踐，打造出一個屬于自己的完整優質項目。

面對智能終端軟件開發課程抽象晦澀的概念知識，本課程基于實際項目案例，引導學生在求解任務中學方法、找共性、尋關聯、思用途，通過優化理論教學設計，提高了學生學習效率和主動性。本課程在教學中滲透現實工程項目的實際開發流程，教師分解出邏輯相似或相承接的關鍵流程，幫助學生厘清復雜項目過程的思路。通過設計知識圖示與人機互動操作，使得學生可通過觀察圖示和操作現象，并俯瞰復雜工程代碼分工，并適當運用類比，將抽象概念具象化、趣味化，吸引學生注意。

新工科背景下，為使學生成為學習主體，本課程構建了“知識思育、學生主導、教師引導、同伴互助、產教賽研交融”的多維協同立體化教學方案，基于學情分析，設計了符合學情的課程內容和探究活動，借助混合式教學，營造適合學生現有知識水平和個性特征的教學內容和學習環境，打造主動學習氛圍。本課程引導學生將理論聯系實際、在主動學習中發現問題，堅持問題導向，幫助分解復雜問題提升學習信心，通過向學生提供面向知識點的迷你項目案例，從用戶實際需求出發，擴展其功能，獲得打造自己的優質智能終端軟件，使學生獲得設計和開發優質智能終端軟件的能力。

3 教學實踐：以“Activity 詳解”章節教學設計為例

3.1“Activity 詳解”章節教學目標制定

為實現融橫縱貫淺深的教學改革，本課程在進行“Activity詳解”章節教學時，橫向融入了信息安全、物聯網等專業知識，并指導學生設計實現企業級App的登錄注冊模塊。本課程在制定教學目標前，不僅進行了教學內容分析，還調研了學生現有能力及心理特征，結合分析和調研結果，明確了本章節的知識及能力目標，制定了對應工程能力要求。

本課程將“Activity詳解”章節的知識及能力目標制定為：掌握“Activity詳解”組件狀態及生命周期，可針對應用需要，重寫“Activity詳解”狀態回調；掌握任務返回棧及“Activity詳解”組件啟動模式，可實現對安卓資源的合理利用；了解“Activity詳解”劫持攻擊及其防護，可在實際項目中預防面向“Activity詳解”劫持攻擊；了解智慧農業App中的人機交互能力，能科學使用“Activity”滿足社會需求；了解前沿技術、啟發創新思路，可在實踐中融合各專業知識。本課程將該章節對應的工程能力要求指定為：理解用戶的原始需求，并轉化為產品的功能，寫出連貫流暢的軟件應用，使其擁有好的用戶體驗；精通工程專業基本原理、方法，合理管理應用資源，具備把現實需求轉化為技術目標的抽象化思維；具備安全意識、保證軟件質量，具備對項目應用升級改造的能力，對復雜問題進行多層拆解的結構化思維；跨界融合，將現實問題和需求轉化，能與不同學科背景的專業人員進行技術溝通并實現工作銜接[8]。前沿洞察與技術開發、創造性思維與原始創新。

3.2“Activity 詳解”章節教學設計與過程

3.2.1 教學設計思路

圖2展示了“Activity詳解”章節教學設計思路，本課程提前為學生提供Android官方文檔、線上教學視頻、教學硬件資源作為泛在學習資源，要求學生課前提交案例任務運行截圖。

3.2.2 課堂教學環節設計

1） 生活現象做回顧，暗埋伏筆，講解“Activity”狀態變化及其回調用戶操作”素材作引，使學生感知“Activity”狀態和現實世界的密切聯系，激發對本次課程的興趣，引出新課題，并暗埋伏筆?；谡n下布置的實踐任務引例，通過動手實踐讓學生感知“Activity”組件狀態的變化，從實踐現象引入“Activity”組件狀態及其生命周期，借助學生自身的生活經驗和感性體驗，幫助學生掌握引發“Activity”生命周期變化的操作及其引發的Android資源使用情況變化，通過應用理論知識，掌握使程序連貫流暢、資源合理利用的方法。

2） 類比引導，反面啟發，講解“Activity生命周期”

本課程通過類比啟發，為學生講解“連接現實世界與智能終端使者的一生”。基于上節課鋪墊的“智能終端連接現實世界的使者”類比“Activity”，繼續將“Activity”生命周期及對應狀態及應用資源變化類比成“使者”一生及對應的樣貌和身體機能變化，幫助學生理解不同應用場景對應的應用資源變化這一抽象概念，深入淺出地說明Activity狀態、應用資源使用及其涉及的回調。

3） 問題導向，調動手腦眼，講解Activity棧與啟動模式

本課程通過引導學生聯系生活，激疑啟發：終端應用調用攝像頭應用后，如何跳轉到正確界面。然而教師先給出結論，刺激學生思考，接著引導學生思考“安卓如何利用棧，協調多個Activity”。最后請同學們動手操作，講解“如何科學地給Activity設置特權”，滲透“精益求精”作風，并請學生思考“為什么要有不同的啟動模式”。

4） 知識延伸，橫向融通，解決社會需求，活躍思維

本課程通過實例啟發學生結合智能終端軟件開發與物聯網技術，讓學生強化所學知識的同時，發現不同課程知識間的聯系，讓學生利用泛在互動資源、泛在學習資源，來培養學生探究能力、自學能力與團隊協作能力，并向學生拓展智能終端軟件安全攻防技術方法，科普行業規范。

5） 縱向貫穿、鋪墊新課、布置任務

在課堂臨近結束時，本課程設置懸念式結尾，有意設立有關“Intent”的問題，使學生獲得求解“Intent是智能終端世界的郵遞員”實際機理的動機，引導學生把“Activity”和“Intent”這兩個章節的抽象概念聯系起來。

3.2.3 課后任務設計

本課程根據下次課“Intent”的低階內容，合理設置“縱向貫穿型”實踐任務內容，要求學生完成實踐練習中的對應任務，讓學生通過課下動手實踐，刺激對新課知識的好奇與探究，生成主動預習新課的內在動機，減少學生下節課中理解新知的難度。

4 結論

本課程教學改革有效利用了教學硬件資源、泛在互動資源，實現了教、學、練、踐一體，產、教、賽、研交融，多維協同立體化教學的授課形式。本課程針對新工科的人才培養能力要求，基于“以問題為導向的項目驅動型（POPBL） ”教學模式，縱向貫穿企業級項目，啟發學生求解軟件開發中的痛點問題，橫向融合專業知識，積極探究問題解決的創新方法。

教學實踐表明，本課程教學改革有效構建了“知識思育、學生主導、教師引導、同伴互助、產教賽研交融”的多維協同立體化教學方案，塑造了主動探究、學以致用、合作探討、開放創新的未來軟件工程師思維，近兩年參與本課程學習的261位學生中，有79人應用本課程知識，在省級以上學科競賽中獲獎。