新工科背景下的智能终端软件开发课程教学改革与实践

包象琳 徐晓峰 刘涛 章平

关键词：新工科；智能终端软件开发；项目驱动法；多维立体化教学

0 引言

智能终端软件开发是安徽工程大学计算机与信息学院面向新工科的人才培养能力要求所开设的大三第二学期学科基础课，是将软件工程理论应用于现实世界移动终端的基石，旨在适应社会对新工科人才需求，为学生塑造未来工程师素养[1]，培养满足新工科人才培养能力要求的计算机类学生，对智能终端软件开发工程师、软件安全测试工程师、软件项目管理工程师等岗位所需要的知识、技能和素质目标的达成起支撑作用。本课程的建设依托省级校企合作实践教育基地、省级示范实验实训中心、安徽工程大学计算机与信息学院创新创业中心等教学硬件资源，本课程在新工科背景下，深化课程体系和教学内容改革，以学生为中心，经立体化POPBL教学实践，实现了课程让学生能力得显扬、课程项目为简历添色彩、教师教学将问题做降解、课外学习把精力应挑战。

1 现有教学模式的分析

当前智能终端软件开发课程教学主要为“大班授课实验动手”“老师讲学生听”的传统教学模式，将这种教学模式应用于智能终端软件开发课程，会使得课程知识点被零散拆解，课程案例任务难形成整体[2]。并且，该课程内容多、课时有限，涉及较多的抽象运行机制和繁杂项目代码[3]，这使得平铺直叙式的传统教学易陷入枯燥低效的状况，造成知识讲解不深入、高阶内容难渗透、自主探究难实现的问题[4]，而“大班授课”又使得个别指导、互动问答等教学活动的实施不便，对培养学生创新创业素养、促进自主学习的效果不佳[5]。

智能终端软件开发作为应用型专业基础课，其授课教师应帮助学生形成知识体系，引导学生探究并解决现实世界的实际问题，培养学生开发企业级项目的能力[6]。与此同时，教师应将课程思政元素自然融入教学内容[7]。为有效落地新工科人才培养举措，教师需协助学生“融合创新”，在提高教学高阶性的同时，循序渐进渗透实际挑战，结合产教赛研，帮助学生形成“未来软件工程师”的能力。图1展示了本课程“融横纵贯浅深”的教学核心思路，在智能终端软件开发授课过程中，教師需要将抽象概念具象化，启发学生找到项目间的共性逻辑、关联关系和核心代码，帮助学生内化知识，实现教学的有效性。

综上所述，智能终端软件开发传统模式的课程教学中存在知识理论抽象零散、实践项目难连贯、逻辑概念难内化、高阶挑战难深入、教学效果难保证等痛点问题，该课程教学模式亟待改进。为实现本课程教学适配课程内容特点、匹配学生认知基础、融合课程思政元素、还原真实工程项目场景，本课程从案例任务设计、教学内容传授、职业素养培育、学生主体教学层面进行了智能终端软件开发课程教学的改革与实践。

2 智能终端软件开发教学改革思路及举措

针对新工科的人才培养能力要求，智能终端软件开发课程教学需要横向结合专业知识，优化课程项目任务的设计，巧用知识关联，“回归工程”，由浅入深纵向贯穿项目实践。因此，本课程教学案例不仅包含面向知识点的迷你项目任务，还包含可以纵向贯穿课程的企业级项目，不同课时面向项目的不同功能实现，展开方法讲解和重难点剖析，使学生在获得智能终端软件开发的基本知识的同时，巩固大型项目编程和调试程序的能力，为今后承担移动智能终端软件项目开发打下基础。本课程在进行智能终端软件开发知识传授的同时，引导学生横向融合专业知识，积极探究问题解决的创新方法。在课程结束时，本课程学生可以基于本课程案例任务的实践，打造出一个属于自己的完整优质项目。

面对智能终端软件开发课程抽象晦涩的概念知识，本课程基于实际项目案例，引导学生在求解任务中学方法、找共性、寻关联、思用途，通过优化理论教学设计，提高了学生学习效率和主动性。本课程在教学中渗透现实工程项目的实际开发流程，教师分解出逻辑相似或相承接的关键流程，帮助学生厘清复杂项目过程的思路。通过设计知识图示与人机互动操作，使得学生可通过观察图示和操作现象，并俯瞰复杂工程代码分工，并适当运用类比，将抽象概念具象化、趣味化，吸引学生注意。

新工科背景下，为使学生成为学习主体，本课程构建了“知识思育、学生主导、教师引导、同伴互助、产教赛研交融”的多维协同立体化教学方案，基于学情分析，设计了符合学情的课程内容和探究活动，借助混合式教学，营造适合学生现有知识水平和个性特征的教学内容和学习环境，打造主动学习氛围。本课程引导学生将理论联系实际、在主动学习中发现问题，坚持问题导向，帮助分解复杂问题提升学习信心，通过向学生提供面向知识点的迷你项目案例，从用户实际需求出发，扩展其功能，获得打造自己的优质智能终端软件，使学生获得设计和开发优质智能终端软件的能力。

3 教学实践：以“Activity 详解”章节教学设计为例

3.1“Activity 详解”章节教学目标制定

为实现融横纵贯浅深的教学改革，本课程在进行“Activity详解”章节教学时，横向融入了信息安全、物联网等专业知识，并指导学生设计实现企业级App的登录注册模块。本课程在制定教学目标前，不仅进行了教学内容分析，还调研了学生现有能力及心理特征，结合分析和调研结果，明确了本章节的知识及能力目标，制定了对应工程能力要求。

本课程将“Activity详解”章节的知识及能力目标制定为：掌握“Activity详解”组件状态及生命周期，可针对应用需要，重写“Activity详解”状态回调；掌握任务返回栈及“Activity详解”组件启动模式，可实现对安卓资源的合理利用；了解“Activity详解”劫持攻击及其防护，可在实际项目中预防面向“Activity详解”劫持攻击；了解智慧农业App中的人机交互能力，能科学使用“Activity”满足社会需求；了解前沿技术、启发创新思路，可在实践中融合各专业知识。本课程将该章节对应的工程能力要求指定为：理解用户的原始需求，并转化为产品的功能，写出连贯流畅的软件应用，使其拥有好的用户体验；精通工程专业基本原理、方法，合理管理应用资源，具备把现实需求转化为技术目标的抽象化思维；具备安全意识、保证软件质量，具备对项目应用升级改造的能力，对复杂问题进行多层拆解的结构化思维；跨界融合，将现实问题和需求转化，能与不同学科背景的专业人员进行技术沟通并实现工作衔接[8]。前沿洞察与技术开发、创造性思维与原始创新。

3.2“Activity 详解”章节教学设计与过程

3.2.1 教学设计思路

图2展示了“Activity详解”章节教学设计思路，本课程提前为学生提供Android官方文档、线上教学视频、教学硬件资源作为泛在学习资源，要求学生课前提交案例任务运行截图。

3.2.2 课堂教学环节设计

1） 生活现象做回顾，暗埋伏笔，讲解“Activity”状态变化及其回调用户操作”素材作引，使学生感知“Activity”状态和现实世界的密切联系，激发对本次课程的兴趣，引出新课题，并暗埋伏笔。基于课下布置的实践任务引例，通过动手实践让学生感知“Activity”组件状态的变化，从实践现象引入“Activity”组件状态及其生命周期，借助学生自身的生活经验和感性体验，帮助学生掌握引发“Activity”生命周期变化的操作及其引发的Android资源使用情况变化，通过应用理论知识，掌握使程序连贯流畅、资源合理利用的方法。

2） 类比引导，反面启发，讲解“Activity生命周期”

本课程通过类比启发，为学生讲解“连接现实世界与智能终端使者的一生”。基于上节课铺垫的“智能终端连接现实世界的使者”类比“Activity”，继续将“Activity”生命周期及对应状态及应用资源变化类比成“使者”一生及对应的样貌和身体机能变化，帮助学生理解不同应用场景对应的应用资源变化这一抽象概念，深入浅出地说明Activity状态、应用资源使用及其涉及的回调。

3） 问题导向，调动手脑眼，讲解Activity栈与启动模式

本课程通过引导学生联系生活，激疑启发：终端应用调用摄像头应用后，如何跳转到正确界面。然而教师先给出结论，刺激学生思考，接着引导学生思考“安卓如何利用栈，协调多个Activity”。最后请同学们动手操作，讲解“如何科学地给Activity设置特权”，渗透“精益求精”作风，并请学生思考“为什么要有不同的启动模式”。

4） 知识延伸，横向融通，解决社会需求，活跃思维

本课程通过实例启发学生结合智能终端软件开发与物联网技术，让学生强化所学知识的同时，发现不同课程知识间的联系，让学生利用泛在互动资源、泛在学习资源，来培养学生探究能力、自学能力与团队协作能力，并向学生拓展智能终端软件安全攻防技术方法，科普行业规范。

5） 纵向贯穿、铺垫新课、布置任务

在课堂临近结束时，本课程设置悬念式结尾，有意设立有关“Intent”的问题，使学生获得求解“Intent是智能终端世界的邮递员”实际机理的动机，引导学生把“Activity”和“Intent”这两个章节的抽象概念联系起来。

3.2.3 课后任务设计

本课程根据下次课“Intent”的低阶内容，合理设置“纵向贯穿型”实践任务内容，要求学生完成实践练习中的对应任务，让学生通过课下动手实践，刺激对新课知识的好奇与探究，生成主动预习新课的内在动机，减少学生下节课中理解新知的难度。

4 结论

本课程教学改革有效利用了教学硬件资源、泛在互动资源，实现了教、学、练、践一体，产、教、赛、研交融，多维协同立体化教学的授课形式。本课程针对新工科的人才培养能力要求，基于“以问题为导向的项目驱动型（POPBL） ”教学模式，纵向贯穿企业级项目，启发学生求解软件开发中的痛点问题，横向融合专业知识，积极探究问题解决的创新方法。

教学实践表明，本课程教学改革有效构建了“知识思育、学生主导、教师引导、同伴互助、产教赛研交融”的多维协同立体化教学方案，塑造了主动探究、学以致用、合作探讨、开放创新的未来软件工程师思维，近两年参與本课程学习的261位学生中，有79人应用本课程知识，在省级以上学科竞赛中获奖。