基于機(jī)器人項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究與實(shí)踐

魏曉東

摘要：該文首先分析了Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問(wèn)題，其次闡述了基于“機(jī)器人”項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的特點(diǎn)、目的和影響，然后結(jié)合本校近年來(lái)的具體實(shí)踐以及參加飛思卡爾智能車競(jìng)賽的情況，探討了基于機(jī)器人項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)驅(qū)動(dòng)軟件技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)作用。

關(guān)鍵詞：Java教學(xué)；機(jī)器人競(jìng)賽；合作式學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)21-5166-02

Researching and Practice of Practical Training for Java Programming Based on the Robot Project

WEI Xiao-dong

(Department of Computer Science Anhui Zhong-ao Institute of Technology, Hefei 230031,China)

Abstract: At the first, we analyze the problems in the practical training of Java programming, then expound the characteristic and the ob jective of practical training for Java programming based on the robot project, and then combine with the practical experience of practical training in recent years at our school, and so on, the situation of take part in Freescale Smart Car Competition, at last discuss how to promote the cultivation of innovative talents in software technology that under the background of the practical training for Java programming based on robot project.

Key words: Java teaching; robocop; cooperative learning

目前國(guó)內(nèi)本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)是以培養(yǎng)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的高級(jí)技術(shù)人才為目標(biāo)，開(kāi)設(shè)的《Java程序設(shè)計(jì)》課程相對(duì)偏軟，結(jié)合硬件層面開(kāi)發(fā)方面的知識(shí)和技術(shù)介紹不多。鑒于本科院校畢業(yè)生理論素質(zhì)較好，在軟件開(kāi)發(fā)中主要從事系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理層面，而專職從事編程的人員相對(duì)較少。反觀高職高專院校，其Java課程的教學(xué)模式基本沿襲本科教育，主要進(jìn)行語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的介紹，案例簡(jiǎn)單，缺少應(yīng)用，沒(méi)有團(tuán)隊(duì)合作訓(xùn)練，同時(shí)因?yàn)閷W(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，有很多高職高專學(xué)生不適應(yīng)單調(diào)的教學(xué)方法，普遍存在學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不理想，雖然市場(chǎng)需要大量的編程人員，但由于教學(xué)方法不對(duì)路，造成學(xué)生理論基礎(chǔ)差，知識(shí)單薄、技術(shù)能力欠缺，綜合素質(zhì)與市場(chǎng)需求脫節(jié)，難以勝任工作要求，導(dǎo)致雖有崗位而競(jìng)爭(zhēng)不上的被動(dòng)局面。我國(guó)高校Java實(shí)踐教學(xué)普遍存在的問(wèn)題是[1-8]：

①教學(xué)重心不在于基本技能、編程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和工程意識(shí)的培養(yǎng)，而在于幫助、加深對(duì)有關(guān)理論課的理解和掌握，把實(shí)驗(yàn)課看成是理論課的依附，是為了輔助理論，導(dǎo)致本末倒置。②“牽著走”的實(shí)踐教學(xué)方法?！盃恐摺钡慕虒W(xué)模式讓學(xué)生根據(jù)教師指定的過(guò)程順序操作，不需要學(xué)生去查閱文獻(xiàn)和思考，更談不上創(chuàng)新了。因?yàn)榻處煵粌H告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還有詳細(xì)的需求說(shuō)明、測(cè)試方法、實(shí)驗(yàn)步驟等等，這種“牽著走”的教學(xué)模式在教學(xué)中剝奪了學(xué)生選擇、自學(xué)、嘗試的權(quán)利。③管理體系不科學(xué)。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生基本封閉，學(xué)生只能在教師指定的時(shí)間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，完成規(guī)定的任務(wù)，從而影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，抑制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

因此高職高專院校在Java實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)模式上必須獨(dú)辟蹊徑，走軟硬結(jié)合的道路，對(duì)于JAVA實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中如何選擇合適的案例用于教學(xué)、采用什么樣的手段將項(xiàng)目案例融入教學(xué)、怎樣科學(xué)地組織項(xiàng)目案例實(shí)施、教師和學(xué)生在項(xiàng)目案例教學(xué)中的作用和地位、案例設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)、企業(yè)需求如何適時(shí)互動(dòng)、怎樣科學(xué)合理地組織和管理項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)、實(shí)踐與理論教學(xué)的合理學(xué)時(shí)分配等問(wèn)題，有必要進(jìn)行深入研究和探討。

1基于“機(jī)器人”項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究

為了解決上述問(wèn)題，依托安徽省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目——高職“Java編程實(shí)訓(xùn)”合作式學(xué)習(xí)與“機(jī)器人”項(xiàng)目的互動(dòng)，在java基本課程的基礎(chǔ)上，以“嵌入式智能機(jī)器人”項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程為教學(xué)情境，以項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)技術(shù)為教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)任務(wù)完成情況作為考核標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新教學(xué)手段和流程，采用合作式學(xué)習(xí)[9]模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的動(dòng)力，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，著力提高學(xué)生的基本技能、技術(shù)應(yīng)用能力以及實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，探索教師精講和輔導(dǎo)、學(xué)生邊思維、邊實(shí)踐、邊合作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式，擯棄“牽著走”的教學(xué)方法，教師由“講授者”轉(zhuǎn)化為“教練”，對(duì)學(xué)生予以引導(dǎo)和指導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)通過(guò)動(dòng)手做的方式培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)發(fā)應(yīng)用能力，為學(xué)生踏上工作崗位做好鋪墊，達(dá)到真正意義上的“教學(xué)”到“訓(xùn)練”的過(guò)渡。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅注重學(xué)生技術(shù)能力的提高，還強(qiáng)調(diào)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，如團(tuán)隊(duì)精神、協(xié)作能力、溝通能力等。

基于“機(jī)器人”項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究與實(shí)踐包括教學(xué)研究和技術(shù)研究?jī)刹糠?，貫徹“?xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的指導(dǎo)思想，在開(kāi)展技術(shù)研究的同時(shí)，摸索一套行之有效的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。

1）教學(xué)研究

教學(xué)研究主要包括Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)管理體系，改變?cè)械摹跋壤碚摻虒W(xué)、后動(dòng)手實(shí)踐”的思路，采用“邊理論教學(xué)、邊動(dòng)手實(shí)踐，將實(shí)踐融入理論教學(xué)”的思路。具體研究?jī)?nèi)容如下：

①Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容改革研究

如何在java實(shí)訓(xùn)教學(xué)中融入“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的思想，建立一個(gè)基于機(jī)器人項(xiàng)目的軟件設(shè)計(jì)教學(xué)模型。建立Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)中適用的教學(xué)“項(xiàng)目”選擇的標(biāo)準(zhǔn)，以及如何評(píng)價(jià)項(xiàng)目案例的教學(xué)有效性。

②Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)新方法研究

擯棄“牽著走”的教學(xué)方法，探索新的“合作學(xué)習(xí)模式”，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際和基本要求自己查閱文獻(xiàn)資料、獨(dú)立進(jìn)行或參與需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)，以書(shū)面報(bào)告的形式分析整理出來(lái)，并與老師進(jìn)行交流，探索教師精講、學(xué)生邊思維邊實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

③Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理體系研究

主要研究如何科學(xué)有效地管理以“機(jī)器人項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的基于合作式學(xué)習(xí)的java實(shí)訓(xùn)教學(xué)，參加軟件項(xiàng)目實(shí)踐的學(xué)生如何管理，指導(dǎo)教師小組的合理配置和優(yōu)化，課程學(xué)分、教師工作量的分配等，建立和健全各項(xiàng)教學(xué)規(guī)章制度。

④實(shí)踐

結(jié)合申請(qǐng)者的教學(xué)任務(wù)和嵌入式智能機(jī)器人項(xiàng)目，采用合作學(xué)習(xí)模式Java實(shí)踐教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中將遵循如下原則：（1）正確構(gòu)建合作學(xué)習(xí)小組及合理劃分組內(nèi)成員的任務(wù)；（2）以師生互動(dòng)為先導(dǎo)，以生生互動(dòng)為核心；（3）引入?yún)⒄赵u(píng)價(jià)方式。總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究教學(xué)效果，完善研究?jī)?nèi)容，最終完成滿足高職需要的包括Java實(shí)訓(xùn)教材在內(nèi)的實(shí)訓(xùn)材料。

2）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)研究

①應(yīng)用java開(kāi)發(fā)工具，完成面向機(jī)器人的圖形化界面系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并能夠下載到硬件系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行。

②完成java語(yǔ)言與硬件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的混合編程、鏈接。

③完成機(jī)器人小車的制作與調(diào)試，并完成針對(duì)機(jī)器人競(jìng)賽任務(wù)的編程。

Java實(shí)踐教學(xué)與“機(jī)器人”項(xiàng)目互動(dòng)的教學(xué)模式將機(jī)器人開(kāi)發(fā)項(xiàng)目引入到j(luò)ava課程教學(xué)中，以學(xué)生間的互助合作、討論交流為基本組織策略，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性；以“小組評(píng)價(jià)+個(gè)人評(píng)價(jià)+機(jī)器人競(jìng)賽”的綜合評(píng)價(jià)體系取代傳的統(tǒng)的考核方式，將學(xué)生的學(xué)習(xí)成果通過(guò)競(jìng)賽機(jī)器人體現(xiàn)出來(lái)，促進(jìn)同學(xué)間的互助合作,改變以“單打獨(dú)斗”為主的學(xué)習(xí)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目組成員共同提高。通過(guò)進(jìn)階式難度設(shè)計(jì)，激勵(lì)學(xué)生樹(shù)立信心，引發(fā)興趣，發(fā)掘潛力，改變部分同學(xué)怕學(xué)、厭學(xué)的狀況。

以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”為原則，改變?cè)械摹跋壤碚摻虒W(xué)、后動(dòng)手實(shí)踐”的思路，采用“邊理論教學(xué)、邊動(dòng)手實(shí)踐，將實(shí)踐融入理論教學(xué)”的先進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。形成將“理論和實(shí)踐獨(dú)立實(shí)施”的教學(xué)思想轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)踐中融入理論”的教學(xué)思想、將“以書(shū)本為中心”的知識(shí)教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫?shí)踐為中心”的知識(shí)教學(xué)方法、變“老師教什么學(xué)生學(xué)什么”的“被動(dòng)”學(xué)習(xí)模式為“通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐獲取知識(shí)”的“主動(dòng)”的學(xué)習(xí)模式、變傳統(tǒng)的“按班級(jí)為中心”的課程管理方法為“以項(xiàng)目組為中心”的課程管理方法的一整套教學(xué)體系。

2教學(xué)實(shí)踐

經(jīng)過(guò)近2年的教學(xué)實(shí)踐，我們?nèi)〉昧溯^好的教學(xué)效果。2011年7月15日至18日，第六屆全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽安徽賽區(qū)預(yù)賽暨安徽省第四屆“煒煌”杯大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽在阜陽(yáng)師范學(xué)院如期舉辦，經(jīng)過(guò)7月17號(hào)，18號(hào)兩天的激烈角逐，我院三支代表隊(duì)從眾多“本科”學(xué)校中脫穎而出，取得了優(yōu)異成績(jī)。此次賽事，我院首次組隊(duì)參加，我院的“中澳攝相隊(duì)”以優(yōu)異的成績(jī)獲得二等獎(jiǎng)并進(jìn)入決賽；“中澳光電1隊(duì)”和“中澳電磁隊(duì)2隊(duì)”均獲得三等獎(jiǎng)。

嵌入式智能機(jī)器人項(xiàng)目和Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的管理體系。不再按照從基礎(chǔ)理論到專業(yè)理論，再到實(shí)習(xí)的路徑來(lái)展開(kāi)教學(xué)的，而是把傳統(tǒng)教學(xué)順序完全顛倒過(guò)來(lái)，先從“做”開(kāi)始，學(xué)生在“做”的過(guò)程中如遇到問(wèn)題，再以此為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)專業(yè)理論。教師不再是知識(shí)和理論的簡(jiǎn)單灌輸者和教學(xué)的組織者，而是教學(xué)的引導(dǎo)者和管理者，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論，在實(shí)踐中消化理論，應(yīng)用理論，在實(shí)踐中掌握知識(shí)。教師和學(xué)生在共同的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)活動(dòng)中同時(shí)獲得項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)相長(zhǎng)。

Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容改革，將嵌入式智能機(jī)器人項(xiàng)目和Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，寓教于樂(lè)，真正實(shí)現(xiàn)Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)的重心在于學(xué)生的基本技能、項(xiàng)目實(shí)踐能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)；能夠體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想。

教師精講、輔導(dǎo)、學(xué)生邊思維邊實(shí)踐的Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力。以“合作”和“互動(dòng)”為基本特征，通過(guò)引入標(biāo)準(zhǔn)參照評(píng)價(jià)體系來(lái)達(dá)到“不求人人成功，但求人人進(jìn)步的”學(xué)習(xí)目標(biāo)。其主要措施是采用小組合作學(xué)習(xí)的形式，對(duì)學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行集體攻關(guān)和突破，它打破傳統(tǒng)教育中一味強(qiáng)調(diào)的“個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)”所帶來(lái)的各種束縛，通過(guò)合作與交流達(dá)到共同進(jìn)步和個(gè)體進(jìn)步的同步功效。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著基于“機(jī)器人”項(xiàng)目的Java編程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的開(kāi)展，不僅給廣大軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生提供了展示自己個(gè)性空間的舞臺(tái)，使優(yōu)秀的學(xué)生脫穎而出，而且給軟件技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新人才開(kāi)創(chuàng)了模式和指明了方向，從而全面而有力的驅(qū)動(dòng)了軟件技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人的培養(yǎng)，使得學(xué)生在掌握必要的軟件知識(shí)的同時(shí)也掌握了一定的硬件知識(shí)，使得學(xué)生的就業(yè)途徑更加寬泛。

參考文獻(xiàn):

[1]雷君虎.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的Java實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究[J].河池學(xué)院學(xué)報(bào),2009,29(2):119-121.

[2]賀媛媛,仇賓,王慧斌.高職院校計(jì)算機(jī)軟件實(shí)訓(xùn)的實(shí)現(xiàn)途徑及分析[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008, 7(3):126-128.

[3]招啟東.項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)在JAVA課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].時(shí)代教育:教育教學(xué)刊,2008,(9):279-279.

[4]張大龍,馬毅.Java開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程體系的建立與實(shí)施[J].黑龍江科技信息, 2009(8):45-45.

[5]劉穎.JAVA實(shí)踐教學(xué)方法探索[J].職業(yè)時(shí)空,2009, 5(6):110.

[6] Graham I, Ocallaghan A, Wills Ac. Object-oriented methods: principles & practice[M]. Addison-Wesley Harlow, UK, 2001.

[7] Lopez-Herrejon Re, Schulman M. Using interactive technology in a short Java course: An experience report[C]. ACM, 2004:207.

[8] Kumar An, Singhal N. Using Java to Help Students Practice Problem-Solving[J]. PA Java, 2000, 12-14.

[9]賀青.“合作式學(xué)習(xí),督促式參與和小組化評(píng)分”的教學(xué)探索[J].銅仁學(xué)院學(xué)報(bào),2007,1(3):100-102.