以“建立面向?qū)ο笏枷搿睘橹行牡腏ava程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索

徐穎

摘 要： 本文針對Java程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，提出了以“建立面向?qū)ο笏枷搿睘橹行牡恼n程教學(xué)改革方案，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)運行組織和考核標準四方面進行改革探索，旨在培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟮乃季S方式和扎實的基礎(chǔ)編程能力。實踐表明，改革對提高學(xué)生的Java應(yīng)用能力起到了積極作用。

關(guān)鍵詞： 面向?qū)ο笏枷?課程教學(xué)改革 應(yīng)用能力

一、引言

應(yīng)用型本科計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)軟件服務(wù)外包方向的教學(xué)目標之一是培養(yǎng)學(xué)生熟練的編程能力，而這種能力是建立在扎實的專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上的。Java程序設(shè)計基礎(chǔ)作為該方向的專業(yè)基礎(chǔ)課，其作用舉足輕重。該課程設(shè)置主要是為激發(fā)學(xué)生編程興趣，建立面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思路和編程思想，鍛煉獨立分析問題、解決問題的能力。實踐表明，構(gòu)建清晰的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想是培養(yǎng)專業(yè)化編程素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

本文根據(jù)軟件服務(wù)外包專業(yè)課程建設(shè)現(xiàn)狀，提出以“建立面向?qū)ο笏枷搿睘橹行牡腏ava程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革方案，對該課程的整個教學(xué)過程進行思考和探索。實踐表明，改革對學(xué)生建立面向?qū)ο笏枷牒驼莆赵鷮嵉膶I(yè)基礎(chǔ)知識起到了積極作用。

二、目前教學(xué)中存在的主要問題

Java程序設(shè)計基礎(chǔ)作為軟件服務(wù)外包方向的專業(yè)基礎(chǔ)課，已在長期的教學(xué)實踐中積累了豐富的教學(xué)資源，取得了一定的教學(xué)成果。但不可否認，該課程在內(nèi)容設(shè)置、理論和實踐教學(xué)過程中存在一些問題，具體表現(xiàn)如下。

1.課堂教學(xué)多以教師講授為主，教學(xué)方式單一，整體授課思路仍為面向過程的思想。

絕大多數(shù)Java教材以面向過程的思路編排和組織內(nèi)容。教師重視學(xué)生對語法的理解和掌握，需要半學(xué)期的時間專門講授語法，程序的功能主要在主函數(shù)中完成，直到后半學(xué)期才開始講授面向?qū)ο笏枷?。這樣導(dǎo)致學(xué)生在程序設(shè)計時重視模塊的功能實現(xiàn)、缺乏對類和對象的整體設(shè)計思路，仍是以面向過程的方法解決問題，不善于運用面向?qū)ο蟮乃枷胨伎己头治鰡栴}。

2.課外學(xué)習(xí)量嚴重不足。

在以往的教學(xué)環(huán)節(jié)中，設(shè)置了必要的實踐課作為提高學(xué)生實踐能力的手段，但僅僅完成實踐課的任務(wù)，對于學(xué)深、學(xué)精一門語言來說是遠遠不夠的。在布置和檢查學(xué)生課外學(xué)習(xí)任務(wù)方面，缺少必要和有效的方法手段，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較弱。

3.Java課程群建設(shè)不完善，專業(yè)課之間的銜接不緊密。

在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生能夠扎實地掌握單獨一門專業(yè)課，但在以后的新開課或綜合設(shè)計中卻力不從心，原因：一是大部分學(xué)生不注重平時知識的積累，處理問題不能靈活應(yīng)用。二是在新課開設(shè)之前要經(jīng)過漫長的假期，而學(xué)生對前一課程知識點的遺忘率很高，后續(xù)課程中又無法給予相應(yīng)的教學(xué)安排和時間，這導(dǎo)致課程之間前后脫節(jié)，影響到學(xué)生應(yīng)用能力的提高。

4.考核手段單一。

目前對學(xué)生的考核主要以期末成績和平時實踐表現(xiàn)為主，這就使考核的重點集中在檢測基礎(chǔ)語法知識和簡單算法等方面，忽視學(xué)生在自學(xué)能力、提出問題、獨立分析和解決問題、專業(yè)合作精神方面的考核，而這些綜合素質(zhì)不論對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)還是工作崗位實戰(zhàn)都是必不可少的，因此需要建立多層次、多方位的考核評價指標，從專業(yè)技能、綜合能力等多維度考核學(xué)生。

三、課程教學(xué)改革方案

本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法、教學(xué)運行組織三方面進行教學(xué)改革探索。

1.教學(xué)內(nèi)容。

Java程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)計劃為理論和實踐各32課時。在整個教學(xué)內(nèi)容的組織上，將緊密圍繞以“建立面向?qū)ο笏枷搿睘橹行牡慕虒W(xué)體系，具體課程教學(xué)內(nèi)容安排如下。

（1）Java工作方式及運行環(huán)境。理論和實踐各2課時。主要對Java運行環(huán)境進行簡要介紹，講解環(huán)境變量的作用并能夠正確配置。使學(xué)生理解Java“一次編譯、到處運行”的工作特點。

（2）類的結(jié)構(gòu)及特點。理論和實踐各4課時。根據(jù)現(xiàn)實生活中存在的事物引入對象的概念，再從具有相同或相似屬性的客觀對象中抽象出類別的概念，將其歸為一類來研究。使學(xué)生沿著從對象到類這樣直觀的感性認識建立對象和類的基本概念。再引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考Java語言是如何描述對象和類的。這樣可以使學(xué)生沿著從類到對象的理性分析進行類的設(shè)計，從而為學(xué)生搭建好Java編程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

（3）程序的三大結(jié)構(gòu)。理論和實踐各20課時。在順序、選擇和循環(huán)結(jié)構(gòu)的講授中，傳統(tǒng)的編程方式是將代碼放在主函數(shù)中，其體現(xiàn)的是面向過程的編程思路，不利于學(xué)生面向?qū)ο缶幊趟枷氲呐囵B(yǎng)。因此，對三大結(jié)構(gòu)的講授，在注重語法細節(jié)的同時，重點是將面向?qū)ο蟮乃枷霛B透于三種結(jié)構(gòu)中。針對實際案例，首先要引導(dǎo)學(xué)生進行類的設(shè)計，分析成員變量的構(gòu)成和方法的功能，再實現(xiàn)具體的邏輯功能。這樣，通過大量的案例分析、課堂討論和課下練習(xí)，使學(xué)生能夠透徹理解并正確運用面向?qū)ο笏枷敕治龊徒鉀Q問題。

（4）Java常用類的使用。理論和實踐各6課時。介紹簡單而實用的常用類。使學(xué)生能夠使用JDK幫助文件實現(xiàn)較復(fù)雜的程序功能，從中學(xué)習(xí)和欣賞Java專家設(shè)計和編寫類的思路和技術(shù)，提高面向?qū)ο蟮木幊棠芰Α?/p>

2.教學(xué)方式方法。

良好的教學(xué)方式方法會強化教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量[1]。因此，針對不同的教學(xué)內(nèi)容并結(jié)合學(xué)生實際情況，所采用的教學(xué)方法應(yīng)豐富多彩，不拘一格。

在教師講授環(huán)節(jié)以案例分析式授課方法為主，教師要根據(jù)授課內(nèi)容，精心設(shè)計趣味案例，再根據(jù)本堂課知識的特點，輔助以任務(wù)驅(qū)動式和實物類比化等授課方法。盡量將抽象的概念轉(zhuǎn)化為易于學(xué)生聯(lián)想和對比的事物，強化理解。

課堂討論是對傳統(tǒng)理論教學(xué)的有效補充，是促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)的有效手段[2][3]。在討論課上，以問題導(dǎo)向式和小組討論式方法為主。教師需要精心設(shè)計問題，確保題目難易適中，激發(fā)學(xué)生興趣。預(yù)設(shè)的問題深入淺出，使知識點新穎別致。對于較大的問題，可以引導(dǎo)學(xué)生將其拆分為小問題，再逐一攻破。課堂上適時將問題拋給學(xué)生，將題目及相關(guān)背景描述清楚，給學(xué)生適量的討論時間。討論結(jié)束后每組提交算法思路或解題方案，再由教師進行總結(jié)，對積極思考和有創(chuàng)新點的學(xué)生給予肯定和鼓勵。學(xué)生在獨立思考問題的基礎(chǔ)上獲得新知識，必然會加深理解，從中體會到解決問題帶來的喜悅，進而提高學(xué)習(xí)的主動性。

Java程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的實踐環(huán)節(jié)分為兩方面：一是課堂實踐，即和每次理論教學(xué)相配套的上機訓(xùn)練。目的是通過有針對性的練習(xí)，鞏固和加深對所學(xué)理論知識的理解。二是項目實踐，是對所學(xué)知識的綜合訓(xùn)練。目的是通過完成一個完整的小型項目，使學(xué)生全面掌握類的設(shè)計，理清類之間的關(guān)系，能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識。

3.教學(xué)運行組織

針對不同特點的教學(xué)情景，采取配套的組織方式，具體實施辦法如下。

（1）課堂講授。對于具體的知識點或語法的講授，可以采用任務(wù)驅(qū)動和案例分析方法。由教師提出任務(wù)或案例，可以先采用非編程方式解決，再引入Java中解決此問題的新知識點，進行剖析后解決問題，使學(xué)生體會Java語言在解決此類問題中的優(yōu)勢，這樣不僅使學(xué)生初步掌握了具體知識，還對知識的應(yīng)用環(huán)境有所了解。比如講解靜態(tài)變量的特點時，可以提出一個分蘋果的游戲，假設(shè)人民公社擁有若干蘋果，個人有一些蘋果，給定蘋果的分配規(guī)則后，個人要依據(jù)分配規(guī)則決定是交出自己的一些蘋果給公社或是從公社中獲取蘋果。在準確描述游戲后，啟發(fā)學(xué)生思考能否利用已學(xué)知識同時表示公社蘋果數(shù)和個人蘋果數(shù)，從而引入靜態(tài)變量的概念。另外，在講授過程中，教師可故意設(shè)置一些錯誤，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和糾正，使學(xué)生在錯誤中學(xué)習(xí)、成長。

對于面向?qū)ο笏枷牒蛻?yīng)用的講授，可以采用實物類比化方法。任何事物都是對象，面向?qū)ο蟮乃枷霃默F(xiàn)實生活中來，在講授時要回到現(xiàn)實事物中去，這樣可加深學(xué)生的理解。例如在講授類的設(shè)計、對象的創(chuàng)建和對象的使用時，可以類比汽車圖紙（類的設(shè)計）、寶馬汽車（創(chuàng)建對象）、寶馬加速減速暫停（對象的使用），類比語文中“主、謂、賓”的句子結(jié)構(gòu)。只是在Java中將對象作為主語、函數(shù)作為謂語、函數(shù)參數(shù)作為賓語，引導(dǎo)學(xué)生將日常思維通過編程語言來表達，比如“寶馬要加速”這句話，用Java編程實現(xiàn)就是寶馬對象調(diào)用加速方法，結(jié)果是修改寶馬的成員變量：速度。這樣可以使學(xué)生體會到Java的生動性和實用性，而并非枯燥難懂，從而提高學(xué)習(xí)興趣。

（2）課堂討論。在以小組討論或?qū)W生演講為主的課程教學(xué)環(huán)節(jié)，主要采用問題導(dǎo)向式方法。一學(xué)期安排至少5次的討論和演講教學(xué)。討論或演講內(nèi)容包括：①現(xiàn)實中的事物到程序中類的轉(zhuǎn)化思路。②具有選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的問題特征及相關(guān)算法討論。③實際問題中的對象狀態(tài)變化展示（學(xué)生演示為主）。④學(xué)生成績管理系統(tǒng)設(shè)計思路。⑤現(xiàn)實生活中的各種異常和處理方法。所討論問題沒有標準答案，多以面向?qū)ο笏枷敕治鰡栴}構(gòu)成和描述解決思路。比如學(xué)生成績管理系統(tǒng)的設(shè)計，討論過程中要求學(xué)生詳細描述需要設(shè)計哪些類，每個類的作用，具體用到的成員變量和成員方法的解釋說明，討論或演講時間控制在20分鐘。在討論過程中，要求學(xué)生及時記錄分析思路、過程收獲，最后以報告形式提交。教師要認真批閱學(xué)生的過程報告，對其中獨特的解決思路給予表揚，對分析能力逐漸增強、表達日益通順的學(xué)生給予充分肯定，開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

（3）實踐環(huán)節(jié)。CDIO教育理念倡導(dǎo)“做中學(xué)”，讓學(xué)生以主動的、實踐的方式學(xué)習(xí)工程[4]。本課程在整個實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)以此為導(dǎo)向，切實提高學(xué)生的動手能力和應(yīng)用能力。

在課堂實踐環(huán)節(jié)中，教師要選定合適的練習(xí)題目，這些題目不僅要起到鞏固、熟練基礎(chǔ)知識的作用，更重要的是要啟發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生通過模擬、類比等多種方式主動學(xué)習(xí)，盡量從自己理解的角度說明一些基本概念的作用，而非只是重復(fù)書中給出的定義，力求使學(xué)生給出的答案是經(jīng)過自身思考并總結(jié)的結(jié)果。例如定義一個變量存儲百分制數(shù)學(xué)成績，要求變量占用盡量少的內(nèi)存空間，該變量定義成何種數(shù)據(jù)類型。列舉現(xiàn)實生活中具有選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)特征的問題。對于一些實際問題，需要逐步引導(dǎo)學(xué)生分步解決。例如對于實現(xiàn)“統(tǒng)計一行字符串中有多少個單詞，每個單詞之間用空格分隔”這個功能，需要提示學(xué)生設(shè)置一個計數(shù)器來統(tǒng)計單詞個數(shù)，初值為0。遍歷該字符串的每個字符，當(dāng)遇到新單詞的首字母時，計數(shù)器加1。再啟發(fā)學(xué)生將字符串中的所有字符分為三類，要求學(xué)生用自然語言描述出三類字符的各自特征及對每類字符所作的處理，直到講授完循環(huán)結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生編程實現(xiàn)此功能。另外，教師可鼓勵學(xué)生自己提出練習(xí)題目，將常見的數(shù)學(xué)問題通過計算機算法解決，并將部分優(yōu)秀的習(xí)題提供給其他學(xué)生分享。

項目實踐在學(xué)期末進行。以小組的形式完成整個項目，每組4人，項目題目要由所有組員反復(fù)討論，保證題目的實用性，確保實踐內(nèi)容能夠涵蓋所有重要知識點。題目最終要經(jīng)過指導(dǎo)教師的審核。在實訓(xùn)過程中各位組員合理分工，分別完成對項目的需求分析、模塊功能劃分、類的設(shè)計及算法實現(xiàn)。指導(dǎo)教師要定期參與其中，提供必要的指導(dǎo)和交流，檢查項目進度。實訓(xùn)結(jié)束后，要求每組提交項目代碼，個人總結(jié)一篇，小組報告一篇，并進行小組答辯。由指導(dǎo)教師評定并給出改進意見。

（4）課外學(xué)習(xí)。

愛因斯坦說：“人的差異在于業(yè)余時間。”強化課外學(xué)習(xí)是鞏固專業(yè)知識的必然途徑[5]。課堂教學(xué)只能使學(xué)生對專業(yè)知識有基本的了解，如果想要將編程語言學(xué)深、學(xué)透，則大量的工夫要花在課下。針對課程特點和本專業(yè)學(xué)生的實際情況，必須增大學(xué)生課外學(xué)習(xí)量。課外學(xué)習(xí)可以通過課程網(wǎng)站、習(xí)題集和項目作業(yè)來實施。教師在Java精品課程網(wǎng)站上建立Java學(xué)習(xí)的相關(guān)視頻、Java語言發(fā)展的歷史和逸事、歷年Java等級考試的相關(guān)資料和學(xué)生大作業(yè)作品展示，通過這個平臺，學(xué)生既可以及時獲得Java學(xué)習(xí)的相關(guān)資料，又可以共享和學(xué)習(xí)其他同學(xué)的作品成果，進而提高學(xué)習(xí)興趣。在每個學(xué)習(xí)階段，教師需要布置和所學(xué)內(nèi)容相對應(yīng)的課后習(xí)題和項目作業(yè)，要求學(xué)生給出項目實現(xiàn)思路、實現(xiàn)過程和收獲體會，記錄項目完成時間。在方式上，可以采用個人獨立完成或小組合作的形式。通過學(xué)習(xí)課程網(wǎng)站和完成項目作業(yè)，并進行有效考核，必將能夠使學(xué)生的課外學(xué)習(xí)量大大增加。

（5）課程銜接。強化課程之間的鏈接機制，進一步改進實踐環(huán)節(jié)。針對學(xué)生在跨假期的課程之間知識點容易遺忘的特點，可以在假期中開展一定的實踐項目，加強課程之間的鏈接。以Java程序設(shè)計基礎(chǔ)及其后續(xù)課程Java面向?qū)ο缶幊虨槔?，可以在前序課程結(jié)束時布置假期實踐作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容不僅包括類的設(shè)計，而且包括部分面向?qū)ο蟮母呒墤?yīng)用，這樣學(xué)生在假期中不僅復(fù)習(xí)和鍛煉了前序課程的重要知識點，而且預(yù)習(xí)了后續(xù)課程，對后續(xù)課程的基本輪廓有所了解，更好地學(xué)習(xí)后續(xù)課程。

四、課程考核方案

課程考核成績=期末成績（40%）+平時成績（60%）。期末考試采取閉卷筆試的方式，主要考查學(xué)生對基本知識點的掌握和面向?qū)ο缶幊趟枷氲慕ⅰＦ綍r成績由四部分構(gòu)成：一是上機課作業(yè)完成情況，體現(xiàn)了學(xué)生的基礎(chǔ)實踐能力，考核分為優(yōu)、良、可、差四個等級，上機課作業(yè)完成情況占總考核成績的20%。二是項目實踐完成情況，體現(xiàn)了學(xué)生對Java語言的綜合應(yīng)用能力。首先由教師給出總分，然后采取小組成員自評或互評的方式，由組長分配每位成員的具體得分?？己朔譃閮?yōu)、良、可、差四個等級。項目完成情況占總考核成績的20%。三是課堂討論和項目演講，考核指標主要分為設(shè)計思想、類的描述、編程實現(xiàn)、表達技能、團隊合作五大方面，分為優(yōu)、良、可、差四個等級。課堂討論和演講占總考核成績的10%。四是課外資源利用率和課外作業(yè)完成情況，反映了學(xué)生的自學(xué)水平和報告寫作能力。需要考核每位學(xué)生對精品課程網(wǎng)站的瀏覽次數(shù)和利用率，課外作業(yè)報告的完成質(zhì)量?？己朔譃閮?yōu)、良、可、差四個等級。本項考核占總考核成績的10%。

五、結(jié)語

本文通過探索多樣的課程教學(xué)方式方法，布置課外和假期實踐項目，建立多維的考核體系，旨在提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生建立面向?qū)ο蟮木幊趟悸?，靈活設(shè)計類和使用對象解決簡單的實際問題，進而增強成就感和自信心，在良性循環(huán)中提高自主學(xué)習(xí)能力。

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基金項目：寧波大紅鷹學(xué)院教改項目，“以‘建立面向?qū)ο笏枷霝橹行牡腏ava程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革”。