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物联网工程专业《Android程序设计》课程教学模式研究

论文作者:工程论文
发表时间:2017-2-19

【摘 要】针对物联网工程专业人才培养目标和Android程序设计的课程特点、教学目标,提出在Android程序设计的教学中采用“基于项目驱动”的教学方法,提高学生学习兴趣,重点锻炼和提升物联网专业学生的Android程序开发能力。为Android程序设计课程教学提出一种新的思路,对物联网工程专业其他实践性课程教学具有一定借鉴意义。
  【关键词】Android;教学改革;项目驱动
  0 引言
  1991年美国麻省理工学院的Kevin Ashton教授首次提出物联网(Internet of Things, IoT)[1]概念。2009年1月,IBM提出“智慧地球”。2009年8月温家宝在无锡视察时提出“感知中国”,物联网开始在国内得到广泛关注和重视。物联网是通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,实现物品和物品之间的信息交换和通信,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,并被列为国家战略性新兴产业大力支持发展。
  为了响应国家大力发展物联网产业的号召,培养物联网产业人才,教育部于2010年在全国35所高校批准设置物联网工程专业。物联网工程专业[2]作为一门新设置专业,在培养方案、课程体系等方面仍不完善,需要对其进行不断改进和研究。
  Android[3]是于2007年1月1日由Google发布的基于Linux内核的智能移动设备操作系统。近年来,由于Android具有开源、免费的特点,吸引了越来越多的企业、机构的广泛关注,使得Android在国内外得到了迅猛发展,其人才需求也急剧增长。智能移动终端作为物联网的重要组成部分,在信息发布、信息获取方面具有重要作用,而Android平台是移动终端广泛采用的操作系统。为此,各大高校的物联网工程专业纷纷开设Android相关课程来满足物联网专业的人才培养目标。
  面向物联网工程专业的Android开发课程,其课程内容并不完善,其教学方法还处在一个研究和实践阶段,因此如何结合物联网工程专业的实际和Android课程特点来改进教学模式、提高教学质量,是一件迫在眉睫的事情。
  1 Android程序设计课程的特点
  1.1 新颖性
  Android技术作为一个免费、开源的便携设备操作系统,近年来得到了迅速发展,并占据了较大市场份额,市场对Android应用开发人员的需求也日益增加。针对这种需求,许多高校陆续开设Android技术方面的课程,为社会提供Android人才。Android系统出现时间较短,且仍在更新发展之中,而物联网专业也是一个新设置的专业。因此,面向物联网专业的Android程序设计课程,是面向一个新专业开设一个新课程,具有很强的新颖性。
  1.2 前导课程多
  Android程序设计课程是在已有技术的基础上发展起来的,它所涉及到的基础课程较多。首先,Android是基于Linux内核的智能设备操作系统,Linux 操作系统是该课程的前导平台基础;其次,Android用户界面、配置文件界面使用XML(可扩展的标记语言)语言进行绘制,学生需要前期学习XML语言;再次,Android业务代码使用Java语言编写,要求学生能够熟悉Java语言及其开发环境(Eclipse);最后,Android平台数据存储会用到数据库网络,通信会用到网络编程,学生应具备数据库和网络的基础知识。总体来看,学习Android程序设计对学生的基础要求较高,需要学生掌握的基础技术较多。
  1.3 开课难度大
  高校开设Android程序设计课程的难度较大。
  从课程自身出发:首先,从教师要求方面看,Android程序设计是一门新兴课程,大多数老师没有实际开发经验,在授课时存在经验不足的问题;其次,从学生要求方面看,Android程序设计涉及到的基础知识较多,对学生要求高,导致学生学习难度较大。
  从课程与物联网专业结合角度出发:物联网专业是交叉学科,需要教师掌握多学科的知识,在讲授Android程序设计时,需要结合Android在物联网中的应用背景进行教学,提高教学的针对性,这对教师在Android开放能力和物联网应用背景两个方面的综合素质提出了更高的要求。
  1.4 开发环境搭建和配置复杂
  任何应用程序在建立之前都需要先搭建开发环境。同样,Android开发环境的安装与配置是开发Android应用程序的第一步,也是深入理解Android系统的一个良好途径。
  普通程序设计开发直接在PC上运行,较为简单。而Android程序设计的开发,不仅需要程序编写环境,还需要搭建Android运行模拟环境。具体Android开发需要安装Eclipse、ADT插件、JDK、SDK。安装完成以后还要进行适当配置(环境变量配置、SDK的配置、模拟器的启动),其开发环境搭建和配置较为复杂。
  1.5 实践性强
  Android是第一个可以完全定制、免费、开放的移动终端操作系统平台。Android不仅能够在智能手机中使用,还可以用在平板电脑、移动互联网终端、上网笔记本、便携式媒体播放器等电子设备上运行。同时,物联网工程专业是一门实践性较强的专业,重点培养学生的物联网工程实践能力。由此来看,面向物联网工程专业的Android程序设计是一门实践性强,重点培养学生动手实践能力的课程。
  2 “基于项目驱动”的教学模式改革
  依据面向物联网工程专业Android程序设计课程的特点,以及现有一些程序设计课程教学方法[4-5],提出“基于项目驱动”的教学模式。基于项目驱动的教学模式的基本原理如图1所示。基于项目驱动的教学模式分为基础知识学习阶段、项目实训阶段。基础知识学习侧重理论学习,而项目实训侧重实践能力培养。   2.1 基础知识学习阶段
  在学习基于Android平台的智能手机软件开发技术之前,必须让学生对Android平台有宏观上的认知,主要采用教室课堂讲授的方式进行。
  1)Android的发展历史
  Android作为一种新兴技术,要让学生们了解Android的发展历程,以及现在的发展状况。采用播放视频或图片等方式,向学生展示Android的魅力,激发学生的学习兴趣。
  2)Android的体系结构
  Android是基于Linux内核的软件平台和操作系统,采用了软件堆栈(Software Stack)的架构,从下至上包括4个层次,如图2所示。第一层是Linux内核层,提供由操作系统内核管理的底层功能,是硬件和其他软件堆栈之间的一个抽象隔离层。第二层是中间件层,由函数库和Android运行时构成。第三层是应用框架层,提供了Android平台基本的管理功能和组件重用机制。第四层是应用程序层,提供了一些核心的用用程序,包括邮件客户端、浏览器、通讯录等。
  3)Android的特征
  在内存和进程管理方面,Android具有自己的运行时和虚拟机;在界面设计上,提供了丰富的界面控件;Android提供轻量级的进程间通讯机制Intent,使用跨进程组件通信和发送系统级广播成为可能;Android提供了Service作为无用户界面、长时间后台运行的组件;Android支持高效、快速的数据存储方式;Android支持位置服务和地图应用;Android支持Widget插件;Android NDK支持使用本地代码(C或C++)开发应用程序的部分核心模块。
  在学生具备以上基础知识以后,再通过项目实训阶段,培养学生的智能手机软件开发能力。
  2.2 项目实训阶段
  项目实训阶段,主要采用“设定目标――分解目标――解决目标――综合训练”路线进行,在实验室开展,边讲解边操作。
  设定目标:即项目选取,是尤为重要的环节,应该遵循既要包含基本的教学知识点,又要难度适中,能调动学生的积极性和主动性,在教学中还要注重师生共同参与的原则进行选取。下面就以“基于Android的微博客户端设计”作为例子进行介绍。
  分解目标:当选定目标之后,老师把完成的系统向学生展示,对整个系统进行详细分解,把一个项目分解为多个子任务。把要实现整个界面的所有涉及的知识都一一列出。例如,登陆界面:1)界面布局;2)界面绘制;3)XML文件;4)Activity;5)给组件添加监听事件。
  解决目标:目标分解后,要考虑如何实现每个子任务。首先演示和讲解开发工具如何使用,在讲解中适当的留出时间让学生自己搭建环境,并帮助学生解决环境搭建过程中遇到的问题;接着,按顺序讲解每个子任务开发中涉及到的关键知识点,并用代码段举例。比如,登陆界面涉及到“用户名”的显示,涉及到控件TextView,老师就讲解TextView的用法,并给出TextView典型用法的代码,让学生掌握其编程方法。子任务所涉及到的知识讲解完成后,回到子任务的目标并实现。解决目标阶段,是核心阶段。在该阶段,将让学生掌握Android开发过程中的核心知识点。在每个学习阶段,教师可以留一些小程序作为作业,加强学生对相关知识的掌握。
  综合训练:这个过程主要是对前三个过程的巩固。老师再选定一个类似的题目,然后交由学生自主去完成,加强巩固前面学习的知识。综合训练最好集中进行,并以此来考察学生的学习效果。
  3 考核方式
  Android程序设计是一门实践性较强的课程,检验教学效果的手段不应单纯是卷面成绩,而应考察学生能否将所学知识能够灵活应用到实际项目中,能否通过所学的知识解决实际问题。在考核方式上,改变传统的试卷考核方式,采用多元化的考试方式。学生成绩由三部分组成,即平时成绩、卷面成绩和上机考试成绩。平时成绩主要是出勤、作业、平时的表现,占20%;卷面成绩主要是对Android基础知识的考察,占30%;上机考试主要是对Android程序设计能力的考察,以及平时在机房训练的成果的考察,占50%。通过改革考核方式,引导学生重视实践操作,锻炼和培养学生编程实践能力。
  4 总结
  教学实践表明,实施该教学方法后,Android程序设计课程收到了很好的教学效果,学生学习的积极性、主动性得到了提高,学生的动手能力、综合素质得到了加强和锻炼,达到了“教中做、做中学”的效果。当然在教学过程中也发现了一些问题,如学生轻视理论知识学习等。这些都需要在以后的教学过程中认真总结,把这些经验教训更好应用到以后的教学中,同时也为物联网工程专业其他实践性强的课程的教学改革提供借鉴。
  【参考文献】
  [1]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2010.
  [2]谢秋丽,黄刚.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J].软件导刊,2011,3(2): 44-46.
  [3]王向辉,张国印,赖明珠.Android应用程序开发[M].北京:清华大学出版社,2012.
  [4]王春婷.浅谈任务驱动教学法在计算机教学中的应用[J].太原大学教育学院学报,2011,29(2):103-105.
  [5]邱桂华,袁丽.案例教学在程序设计语言教学中的应用探讨[J].科协论坛,2008 (8):74-75.
  [责任编辑:杨玉洁]
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