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工作室课程应用程序的开发与设计：课程学习
史蒂芬·海恩斯＆大卫·穆德特
信息科学与技术学院宾夕法尼亚州立大学
大学公园，PA，美国
摘要—学位课程是已实践为基础的学科。这些工作室课程旨在为学生提供练习从更传统的课程中获得的技术和应用知识的机会。它们还旨在为同学和老师提供一个论坛，关于同学和教师围绕学生工作的沟通和批评。在本文中，我们汇报了宾州州立大学IST学院一个从前三年的设计工作室程序的经验教训。我们提供一个简短概述设计工作室的概念和解释什么样的想法去适应现代应用设计的发展领域。 本文主要作为经验性报告，给出了课程设计的理由和初步设计，概述在交付中吸取到的经验教训，并描述一些实验和重新设计以减轻关于识别的挑战和利用新兴的机遇。
关键词：设计工作室；应用开发；信息科学和技术。
I．引言
在过去三年中，我们一直提供两种设计工作室课程作为本科生信息科学技术。 这些课程使IST学生有机会实践应用设计和开发在他们每个学期的本科生涯，并提供一个论坛进行交流，他们可以与其他应用程序开发人员交互，从中学习其他的知识。 工作室课程非常受欢迎，一般认为是成功的，虽然我们也有一些试图重建工作室的重大挑战经历，但是它们是在艺术和体系结构中交付的。。
在本文中，我们描述了提出和开发这两种课程的理由，非常相似地描述它们的结构，并报告了一些在这种类型的过程我们已经发现的是有效的还是无效的。 工作室课程能够为学生提供一个重要的学习经验的平台，它们可以应用概念，技术，和工具在传统的课程中学习，但是也会面对许多挑战。
本文的其余部分如下，下一个部分我们提供一些设计工作室的背景概念和它的根在艺术和体系结构。 然后我们审查一些已被采用和适用于与计算和通信相关的领域技术的工作室概念。 我们概述我们自己的课程设计，然后报告从交付中获得的一些在过去三年的课程种大约400学生们的经验和教训。 我们也总结一些变化和我们计划实行的创新。
II．设计工作室概念
设计工作室的概念是基于特定学科的学生应该有机会练习技能在第一次学习或更传统的课程格式这样的想法，例如使用讲座的那些，或基于问题的教学法。 工作室课程通常强调个人学习教学，包括很少的讲座或其他结构化内容交付活动。 工作室课程格式长期以来一直被用于视觉和物理艺术中基于性能的艺术，如舞蹈，音乐，建筑。 虽然在传统的工作室的地位有时被质疑，它是有趣的被注意到，工作室一词的起源在拉丁语学习。 在设计和表征活动中，一些建议是学习只发生在学生积极参与应用其所知道的现实问题。
一项对设计工作室的看法经验研究中发现几个因素似乎影响了他们之间的方法的有效性，学习者可以在不同的学习方法之间自由切换; 那与他人合作促进灵感和反思和对工作室的批判的正面文化格式。
除了练习，活动最中心的工作室课程格式是教练和点对点批评或暴击。 在绘画或陶艺工作室，这些可以成为围绕与教师或学生评论者的工作室空间，提供指导和建设性批评学生的工作。 积极和建设性的批评通过造成自我反省的文化批判，学生才重新考虑设计决策。
工作室设计术语可以指物理的空间和适当空间的重要性用于正在进行的活动已在文献中突出显示。 大学学院和部门在艺术和建筑通常包括为学生设计的专用空间来练习他们的技能，如一个舞台或一个礼堂明亮的房间。存在的专用空间可以有助于学生在模拟的专业环境中而不是课堂中学习的感觉。
工作室课程的目标之一是教学生设计是什么，并帮助他们学习并创造好的设计。 这种学习来自于迭代循环的设计，构建和共同评价，其通常发生在工作室环境中。 工作室固有地需要主动学习作为学生工作通过与材料的对话在心里反思实践。
设计工作室被认为是至关重要的“桥梁”来获得学术的知识和技能和它们在专业的应用上下文。 在工作室的学生能自由在相对较低的资金环境中练习这些技能，而没有人被解雇，学生可以在那里获得对他们找到解决问题的能力和信心而不顾现实的规模和复杂性。 同样，合作生产是由教师和学生共同产生种类有很多相似之处经常发生在实际环境中的知识批评与学习。
III．计算机和软件开发的研究
莲花开发公司的创始人和莲花1-2-3的创作者米切尔·卡普尔，是第一个提出软件开发人员可以从实践中发现建筑设计领域。 他认为软件开发人员应该重点关注他们一个考虑第一用户需要和可用性的发展造成纯技术和工程方面的编码问题的工件的观点。 他强调特别需要软件开发培训，包括a工作室组件。
“最重要的是，学生通过学习软件设计练习专业的主要组成部分培训。 因此，将包括设计工作室学生们进行有针对性的项目设计实际程序的部分，使用整个程序和组合的程序的工具和技术贸易”。
是由MIT的卡普尔教授的工作室课程反映，库恩认为软件工作室格式包括其中心组成部分：
1.学生项目，解决复杂和开放式问题。
2.“批评文化”，教师和学生负责在工作室执行的工作中提供建设性的反馈。
3.促进对各种问题的理解可以启用和约束软件设计过程中包括来自技术，心理，组织和监管域名，仅举这几个例子。
4.考虑成功和失败先例（模式）作为问题的解决方案在不同的软件开发环境中重现。
5.对软件可用性和有用性的整体观点现代生活包括所有可能的各种因素潜在地影响，并且因此应用的设计。
6.帮助管理“现实世界”工作室范围的问题解决和约束大学学期或季度制方法与设计过程展示的问题之间的冲突。
7.工具和其他“设计媒体”影响设计和开发过程的重要性。
卡普尔和库恩在1990年在互联网刚刚出现时做了他们的工作，社会还没有采用计算和通信技术作为一个组成部分。 这些技术的普及和软件应用程序使这些课程更多对于今天学生的软件设计有重要发展。
工作室课程往往关心为学生练习使用工具，技术，方法和概念在更传统的教室中学习设置提供机会。工作室格式可能涉及使用现场工作，学生被要求参与“真正的”预期用户在设计和评估他们的应用。
设计解决问题的一个方面经常包括在工作室格式是识别和选择的过程可能的替代解决方案的同一套功能要求。 这和其他方法打算减少解决方案 - 第一思维经常更多地忽略传统的教室设置，其中一个课程的约束主题加载防止考虑如何和为什么不同技术和工具可以应用于类似的问题。
设计和建设的状态作为知识生成活动受到广泛讨论，仍然不确定。派珀特宣称人们特别是孩子在这里情况，学习最好同时参与制作东西的过程。舍恩指出设计和建设中心的活动与科学家的实际行为非常相似，即使他们动机和产品有很大不同。
人机交互可能是显而易见的工作室的方法，在那里可以有用地应用，尤其是因为该领域的焦点从HCI的心理学转向设计和制作更多可用的计算应用。 有影响力的设计公司IDEO一直是支持一个基于工作室的互动方法的支持者设计，一个重视创造力和创新更纯粹的心理或工程的观点。黑客空间和黑客马拉松的出现是表明这种对工作室思维的方法正在取得进展在实践和学术界的证据。
工作室格式也已应用于支持软件工程课程。例如，伍德利和卡明，认为软件工程和软件开发要求学生有机会练习反馈支持的一种迭代精化这种工业在工业中的特点。他们声称类型大小和其他资源约束能防止这种重要的学习和专业形式发展。
在已经确定的许多挑战中将工作室概念迁移到“非本地”领域就，学生不熟悉的方法可能会遇到不确定性和对预期和分级的焦虑以及如何将它们应用于他们的工作和工作产品中。更多的高年级学生可能会受苦，因为他们常常习惯于以前的“节奏”讲座和实验室课程以及他们这些被评估的表现。
在一种情况下，工作室格式用于学习软件工程，公牛等。并发现实现所有工作室的好处需要创造类似的文化在艺术和建筑学。在艺术和架构工作室组件部分问题通常涉及到学生的时间比那些已经适应了软件和其他技术设计域更重要的部分。这项工作的另一个发现是学生通常不提供专用工作空间，通常与艺术和建筑工作室相关联。
李等人提供了他们交付“软件工作室”课程的详细描述原因，设计过程和初步结果。 这项工作为其他考虑开发的工作室软件开发提供了一个有用的模板。 他们也提前报告交付课程的结果和经验教训并给新的演播室教练提供很多有用的指导。 我们希望以后报道的经验也可以用这个办法。
IV. IST的应用开发研究
自2013年以来，我们在信息科学学院和技术（IST）提供了两种应用设计和开发工作室方法，提出设计和交付这些课程应有一些理由。首先，我们认为学生应从他们可以应用所学到的知识和技能他们更传统的课程在自我定向的环境中项目自己选择中受益。然后，多年来的学生已经在非常广泛的系统中请求了课程开发语言，平台和技术，以及我们相信工作室格式将根据需要提供指导提供一个机会为他们自己选择和探索这些老师和学生同伴。最后，我们希望确保包括设计和开发课程的学生可以在其每个学期的获得本科生经验。IST课程的广度是程序的力量，但作为结果，学生主要经常去一个或多个学期没有课程包括编程来作为重要组成部分。我们要以消除这些差距，使学生能够在一种形式或另一种练习应用程序设计和开发连续通过毕业。
我们为IST提出和设计了两个工作室课程设计和开发选项。第一个针对第二年或第三年完成了他们的前两个应用程序开发课程学生，大致类似一个典型的计算机的前两个编程课程和科学课程，但重点是应用发展。在他们的学术生涯的早期学生能够使用Java编程语言创建一个基本的，独立的应用程序及其各种库创建图形用户界面。这第一个提供给学生一个论坛的工作室，在那里他们可以通过应用他们的新技能创建一个基本但功能齐全的Java应用程序练习他们的前两个课程学习。我们用Java作为我们设计中的指令的基本语言开发选项。
我们的两个总体课程目标是教导后编程课程和第一个设计工作室，学生
具有Java语言的中级技能能够创建一个中等复杂性的，独立的，图形化的，事件驱动的应用，执行一些有用的任务用于一个或多个识别的用户。进入这个第一工作室课程，大多数学生已经学习程序和面向对象编程（一个两个学期的序列），但是还没有学习面向对象的设计，项目规划和管理，用户需求分析，软件开发生命周期模型，以及其他抽象概念系统设计和软件工程。因此，另一个课程的目标是提供一个实践的机会，在那里学生在学习之前会在上下文中遇到这些主题正式。意图是在实践层面研究之前更抽象高中课程方面，这种早期的实践激励和帮助学生理解这些重要想法。
第二个工作室课程拟用于第三/第四年已完成至少三门课程的学生应用设计和开发课程，包括面向对象的设计和开发。 有些学生在上级工作室已经完成了五个开发课程加所有其他核心技术要求。在这第二个工作室的学生被给予更多的自由选择编程语言和开发平台跨越现代实践的范围。 另外，学生在第二工作室经常选择为web开发应用程序，用于移动设备和物联网。这个第二工作室鼓励学生获得技能和实用知识在直接支持他们的事业的领域。
首先提出和提供的课程都遵循相同的整体方法，虽然有一些修改如下一节中所述。 因为IST的重点不是纯编程而是应用程序的设计和发展，都是旨在包括跨系统的活动开发生命周期，虽然最初没有打算承诺敏捷，瀑布或其他具体发展方法。以前预计将在演播室项目上行使的课程中的关键包括：
bull;应用程序项目规划 - Gannt图表，PERT聊天，功能分解，活动分配，技能映射。
bull;域分析和问题结构 - 利益相关者分析，角色，管理员与用户，正式和非正式的问题结构方法。
bull;应用程序需求分析 - 基于场景方法，用例，任务分析，效用理论设计。
bull;应用程序设计 - 活动建模，对象序列建模，类图，状态图，线框图和其他低保真原型方法。
bull;应用程序开发 - 编程使用应用程序编程接口等代码资源，应用设计和架构模式，集成开发环境。
bull;应用质量保证 - 黑白框测试; 单元，集成和系统测试，测试案例，脚本和其他测试工具。
学生提出自己的想法，项目建议和理由作为通常是第一可交付的工作室项目。 该提案构成了讨论学生和教师之间关于学生想要什么在工作室实现，包括他们感觉他们需要的技能实践和他们想要探索的新领域的基础。涉及学生在其他课程的可交付成果的项目建议书可被接受，但要求学生和教员公开工作室协议。 最初项目可以由个人，双人或更大的每个工作室的参与者负责完成大个人项目可交付成果。 提案阶段的工作室也是教师提供的关于拟议项目的范围和深度的反馈确保一个工作的软件产生于他们的工作一学期的机会。
第二年和第三年的总体结构工作室是相似的，与可交付的期望复杂性是主要的区别。两个计划大致对应于下面给出的表中。
表I.应用开发工作室周计划
|
周# |
活动/交付 |
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1 |
项目建议书 |
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2 |
概念设计 |
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3 |
产品积压和计划 |
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5, 7, 9, 11, 13, 15 |
发展冲刺 |
下面的例子是从艺术和建筑方面看，第一工作室的版本要求学生保持设计和发布期刊。这本杂志是为了模拟工程笔记本或艺术家的写生而且应该包含学生设计和运行的整体发展思路，探索，理由和其他注释。设计杂志是交付成果之一，是评估学生努力和
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