Разработка мобильных приложений в рамках проектной деятельности по информатике

Раздел «Алгоритмизация и программирование» в школьном курсе информатики традиционно остаётся одним из трудных для школьников. Об этом свидетельствуют результаты ЕГЭ по информатике и ИКТ [2]. Причин несколько, основные – 1) программирование изучается на ознакомительном уровне из-за небольшого объёма учебных часов, отводимых по программе; 2) на уроках предлагаются стандартные математические задачи, в которых не отражена практическая значимость. Всё это приводит к тому, что у школьников быстро теряется интерес и мотивация к более глубокому изучению этого раздела информатики [6].

В то же время алгоритмизация и программирование способствуют развитию различных типов мышления: аналитического, логического, творческого. В процессе изучения раздела школьники продолжают формировать цифровую грамотность – знакомятся с новыми программными средствами обучения, развивают навыки цифровой грамотности.

Распространение в 2020 г. COVID 19 привело к ускоренному внедрению цифровых технологий во всём мире. Основными трендами цифровизации стали удалённая работа с использованием технологий связи, развитие облачных технологий, переход бизнеса в онлайн среду [5]. Все это находит свое отражение в такой перспективной и востребованной профессии, как разработчик мобильных приложений. Сформировать устойчивый познавательный интерес школьников к такому роду профессиям поможет решение практических задач, среди которых разработка мобильных приложений для смартфонов.

Одним из доступных вариантов Android -разработки для обучающихся является проектирование школьниками мобильных приложений в визуальной среде программирования AppInventor в рамках проектной деятельности по информатике [3, 4].

Облачная среда визуальной разработки MIT AppInventor представляет из себя онлайн-сервис, позволяющий разрабатывать мобильные приложения для операционной системы Android. Основным преимуществом среды является ее визуальный режим: код программы школьник составляет из блоков операций, операторов, переменных. В процессе работы ученик закрепляет знания элементарных основ алгоритмизации.

Языки Java, С, используемые в ходе разработки подавляющего большинства мобильных приложений, зачастую не изучаются в школе. Таким образом, технология разработки приложений кажется школьникам недоступной. Демонстрируя возможности среды AppInventor, учитель может вызвать неподдельный интерес у учащихся как к программированию, так и к информатике в целом.

Данная среда содержит в себе огромный потенциал проектного обучения. Обучающиеся могут объединяться в группы разработчиков, распределяя между собой роли дизайнеров и программистов. При выполнении учебного проекта по созданию мобильного приложения они учатся творчески мыслить, самостоятельно планировать свои действия, что способствует повышению мотивации к обучению.

Для работы в среде визуального программирования пользователь должен иметь Google -аккаунт. Все проекты, созданные им, сохраняются в библиотеке приложений, которая формируется на сайте сервиса AppInventor. Работающее без ошибок приложение пользователь может скачать себе на смартфон, поделиться с другим человеком. Также приложение можно отправить на рассмотрение к публикации в GooglePlayStore или загрузить в галерею проектов на сайте сервиса AppInventor.

Школьнику может быть предложен следующий вариант проекта: написать такое мобильное приложение, позволяющее переводить число из десятичной системы счисления в двоичную. Для этого обучающемуся нужно выбрать необходимые компоненты программы (кнопки, текстовые поля, надписи и т. д.) и поместить их на рабочее поле будущего приложения. Разместив компоненты на макете экрана смартфона, ученик переходит к построению алгоритма программы.

Возможный вариант интерфейса программы, которая решает поставленную задачу, представлен на рис. 1. Внешний вид приложения создается в разделе Дизайнер. Чтобы перейти в режим программирования, нужно перейти в раздел Блоки.

Рис. 1. Интерфейс программы

Программа должна работать таким образом, чтобы при нажатии на кнопку Перевести десятичное число в двоичное в соответствующем текстовом окне появлялась двоичная запись введенного дво- ичного числа. Желательно также предусмотреть возможность обнуления данных, чтобы пользователь мог повторно воспользоваться приложением, не выходя из него. На рис. 2 представлен программный код приложения.

Сначала инициализируются переменные, которые будут использоваться в телепрограммы. Затем составляется блочный код для обработки события при нажатии Кнопки 1, которая отвечает за перевод десятичного числа в двоичную запись. Программе нужно проанализировать корректность ввода целого десятичного числа и сообщить об ошибке в случае неверного ввода. В AppInventor не предусмотрены операции div и mod, которые позволяют получить целую часть от деления либо остаток от него. Ученику нужно будет догадаться, как обойти это ограничение среды программирования с помощью доступных команд. При нажатии Кнопки 2 реализуется обнуление всех переменных и очистка текстовых полей.

Рис. 2. Программный код приложения

Получившуюся программу школьник тестирует на своем смартфоне с помощью приложения MITAI2 Companion. В сервисе AppInventor необходимо нажать на кнопку Подключиться и выбрать вкладку Помощник AI. Далее на экране компьютера появляется QR-код, который сканируется приложением MITAI2 Companion. Через некоторое время разработанное приложение появляется на экране смартфона.

Рис. 3. Схема взаимодействия

Осуществить проверку созданного школьником проекта можно различными способами. Протестированное приложение в формате apk можно скачать на компьютер, а затем загрузить и установить на смартфон. Также существует возможность создать QR-код для загрузки приложения. Если учителю потребуется проверить структуру программного кода, то ученик экспортирует проект на свой компьютер с расширением aia и отправляет его в этом формате учителю. Учитель, в свою очередь, импортирует этот проект в свою учетную запись сервиса AppInventor.

Рис. 4. Способы проверки разработанного проекта

В основу тематического планирования мы включили образовательные видеоролики, размещенные на YouTube-канале AlexeyBurkov [1].

• 1.    Интерфейс, запуск программ и эмулятор. Рассматривается интерфейс MIT AppInventor 2, а также различные способы запуска и отладки приложений для Android.

• 2.    Экран, надпись, кнопка, блоки. Приводится обзор создания простейшего приложения в MIT AppInventor 2. Рассматривается работа с такими компонентами интерфейса, как «Экран», «Надпись» и «Кнопка». Приведены основы создания логики программы с помощью графических блоков (Скретчей).

• 3.    Компонент текст, переменные, арифметика. Рассматривается компонент «Текст». Также рассматривается работа с переменными и арифметическими операциями.

• 4.    Расположения и структуры выбора. Рассматривается применение компонента «Расположение» на экране устройства. Также рассматривается применение нового компонента «Изображение». Изучается новый блок кода «Если..., то…».

• 5.    Списки, структуры выбора и цвета. Рассматривается работа с компонентами, реализующими списки. Также рассматривается расширенное использование структур выбора и использование цветов.

• 6.    Диалоговые окна, часы и звук. Рассматривается работа со стандартными диалоговыми окнами (уведомителями), с часами и звуком.

• 7.    Приложение с несколькими экранами. Рассматривается создание приложения с несколькими экранами и передача параметров между ними.

• 8.    Работа с массивами.

• 9.    Сохранение данных в файл и базу данных. Рассматривается работа с фалами и базами данных для сохранения данных приложения.

• 10.    Циклы со счётчиком. Рассматривается применение циклов со счётчиком на примере программы, вычисляющей факториал числа.

• 11.    Циклы с условием. Рассматривается применение циклов с условием на примере программы, вычисляющей факториал числа.

• 12.    Графика. Рассматриваются основы работы с графикой. В частности, работа с компонентами Холст, Шар.

Созданное нами приложение, являющееся примером выполнения предложенного в статье проекта, размещено в галерее MIT App Inventor. Ниже представлен QR-код, с помощью которого можно перейти на страницу этого приложения. Далее пользователь может загрузить его в раздел «Проекты», изучить программный код, дизайн программы и скачать себе на смартфон. Размещение созданных мобильных программ в галерее этого сервиса является бесплатным.

Рис. 5. QR-код разработанного проекта