以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的JAVA教學(xué)方法探索

摘要：針對目前JAVA語言在教學(xué)過程中存在的問題，對JAVA語言的教學(xué)定位進行重新思考，提出以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，把知識點和應(yīng)用點進行有效結(jié)合的JAVA教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：工程應(yīng)用；JAVA語言；教學(xué)方法；教學(xué)定位

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是目前程序設(shè)計的主流，是軟件開發(fā)人員必須掌握的一項基本的技術(shù)。JAVA是一種典型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，是目前計算機行業(yè)使用最為廣泛的編程語言之一，相關(guān)就業(yè)崗位和市場需求都十分龐大。根據(jù)TIOBE公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在各種程序設(shè)計語言中，JAVA語言一直是最流行的語言之一。

1.JAVA教學(xué)中存在的問題

JAVA語言是一門基礎(chǔ)的程序設(shè)計課程，一般本科院校的JAVA課程開設(shè)在第三或第四學(xué)期。學(xué)生在學(xué)習(xí)JAVA之前學(xué)過一門程序設(shè)計語言C或者C++，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)JAVA課程時具有一定的語言基礎(chǔ)。但是在現(xiàn)階段的JAVA教學(xué)當(dāng)中，往往忽略這一點，把JAVA完全當(dāng)作一門“新課”來講授，通常會出現(xiàn)下面幾個問題。

1.1內(nèi)容重復(fù)

以前在C/C++中學(xué)習(xí)過的基本語法和程序設(shè)計，在JAVA課程中又被重復(fù)講解。比如，以前在C語言中學(xué)過了int、float、double、char等數(shù)據(jù)類型，還有C語言里面的基本流程控制語句for、while、switch case等，這都是程序設(shè)計語言的共性。如果在JAVA課程中再進行重復(fù)講解，學(xué)生聽起來會索然無味，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.2過多地偏重于語言本身，輕視應(yīng)用

現(xiàn)在很多JAVA教材都是重點講授JAVA語言的知識點，很少涉及JAVA語言的應(yīng)用點。如果在講課過程中，沒有跟學(xué)生說明JAVA的這些知識點的應(yīng)用，會使學(xué)生感覺迷茫，不知道學(xué)習(xí)JAVA的用途。

1.3規(guī)范性不強

現(xiàn)在普遍存在的問題是教師在講授JAVA時，僅僅講授知識點，而沒有和工程實際、工程應(yīng)用相結(jié)合。例如，在定義一個類的時候，為了簡單省事，直接命名為class A，這會造成學(xué)生編程的一個壞習(xí)慣——隨心所欲，而這正是工程應(yīng)用項目的大忌。

2.JAVA語言的教學(xué)定位

JAVA語言具有簡單明了、面向?qū)ο?、可移植、多線程、分布式、結(jié)構(gòu)中立、高性能、動態(tài)等特點，但是面向?qū)ο罂梢哉f是JAVA最重要的特性。JAVA語言的設(shè)計完全是面向?qū)ο蟮?，也可以說JAVA中“一切皆是對象”。JAVA語言的封裝性要比C++更強一些，而且很多關(guān)于底層的操作都已經(jīng)被屏蔽。比如，C++的指針在JAVA中已經(jīng)沒有了，且JAVA開發(fā)者不用投入太大的精力去關(guān)心底層的問題，所以學(xué)習(xí)JAVA會感覺比較容易，特別是以前學(xué)習(xí)過C/C++、具有一定程序設(shè)計基礎(chǔ)的學(xué)生。雖然JAVA語言學(xué)習(xí)起來看似比較容易，但是想要學(xué)好JAVA卻是比較困難的事情。這主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

1）JAVA語言作為一門優(yōu)秀的程序設(shè)計語言，所包含的知識點非常多，這就容易分散學(xué)生的學(xué)習(xí)重點和學(xué)習(xí)精力，難以對課程學(xué)習(xí)有一個整體的把握。

JAVA語言作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅要熟練掌握程序編譯和程序調(diào)試的方法，還要系統(tǒng)掌握程序編譯的原理和代碼運行的機制；不僅要熟練掌握傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，還要深入理解現(xiàn)在流行的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想和設(shè)計技巧；不僅要掌握J(rèn)AVA基本語法和JAVA基本語句的使用，還要學(xué)習(xí)一些JAVA的編程技巧和JAVA的編程規(guī)范；不僅要學(xué)會簡單的SQL語句的使用，還要深入理解這些SQL語句所處理的數(shù)據(jù)與對象的聯(lián)系。而多線程編程對學(xué)生來講又是一個比較大的難點，這就需要學(xué)生具有比較扎實的操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，否則學(xué)生很難理解程序的運行為什么會中間中斷又穿插進其他的程序。網(wǎng)絡(luò)通信編程則要求學(xué)生具有較好的計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，否則也是難以理解的，學(xué)生只能“知其然而不知其所以然”。

2）“面向?qū)ο蟆苯虒W(xué)本身就有一定的難度。

如果學(xué)生以前學(xué)過C語言，沒學(xué)過C++的話，對“對象”的理解就會很困難。即使學(xué)習(xí)過C++，學(xué)生也很難充分的理解“對象”的概念。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法是一個系統(tǒng)的方法，學(xué)生充分認(rèn)識需要一個過程。學(xué)生學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的面向過程的程序設(shè)計時，主要面對數(shù)據(jù)和過程，而在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中就變成了屬性和方法，與此相對應(yīng)的還有類、繼承、上轉(zhuǎn)型、多態(tài)、接口回調(diào)等。對于這些內(nèi)容需要學(xué)生好好理解，用心領(lǐng)會，而不是泛泛了解、淺嘗輒止就能掌握的。

因此，我們需要在JAVA教學(xué)中重新定位，否則學(xué)生很難在有限的時間內(nèi)學(xué)好JAVA。如圖1所示是程序設(shè)計語言的關(guān)系示意圖，顯示了JAVA語言的教學(xué)內(nèi)容與以前所學(xué)的C/C++課程的關(guān)系，X軸代表JAVA方向，Y軸代表C/C++方向。這兩種程序語言之間存在很多共性，如果這些語言共性在C/C++課程中講過，那么JAVA就不要再重復(fù)。JAVA語言的教學(xué)要強調(diào)工程應(yīng)用，在實際的工程應(yīng)用當(dāng)中貫穿著JAVA的知識點，把JAVA的知識點和實際工程的應(yīng)用有機地結(jié)合起來。

3.以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的JAvA教學(xué)方法

JAVA是一門程序設(shè)計語言，也可以說是一個工具，只有在工程應(yīng)用當(dāng)中才能體現(xiàn)出這個工具的價值。軟件工程專業(yè)主要是培養(yǎng)合格的未來軟件工程師，因此在教學(xué)當(dāng)中，就更要體現(xiàn)出工程應(yīng)用，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的JAVA教學(xué)方法，主要包括如下的內(nèi)容。

3.1以規(guī)則入手進行教學(xué)

JAVA是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在JAVA之后還有專業(yè)方向課，例如JSP程序設(shè)計、輕量級J2EE框架Spring、基于MVC的Web開發(fā)、ORM框架原理與應(yīng)用、XML編程技術(shù)等，在這些課程當(dāng)中，“規(guī)則”都是非常重要的。JSP是在JAVA學(xué)習(xí)之后的一門課程，它能夠在網(wǎng)頁中嵌入JAVA代碼，由JAVA代碼來完成業(yè)務(wù)邏輯的操作，其工作原理是首先把：jsp文件轉(zhuǎn)換成為一個特殊的JAVA文件——SERVLET，然后再轉(zhuǎn)換為，class文件，在客戶端響應(yīng)用戶的就是一個CLASS文件。SERVLET其實就是在服務(wù)器端執(zhí)行的一段JAVA程序，只不過它有專門的一套規(guī)則。在JSP之上的高級應(yīng)用，就更加強調(diào)“規(guī)則”，因為JAVA是開源的，大家可以在里面添加類庫、包等。如果沒有一定規(guī)則，大家無法共同使用和共同維護。因此在JAVA的教學(xué)當(dāng)中，要讓學(xué)生學(xué)會遵守“規(guī)則”，不能像學(xué)習(xí)C/C++那樣，只注重語法和程序設(shè)計思想，而忽略代碼的“非技術(shù)”問題。如代碼的縮進、代碼的注釋、類的命名、函數(shù)命名、變量命名與使用等，都要遵守“規(guī)則”。有了這樣一個遵守“規(guī)則”的習(xí)慣，學(xué)生在學(xué)習(xí)三大框架（Struts、Spring、Hibemate）時，就會比較容易理解。遵守“規(guī)則”也是保證軟件質(zhì)量的一個重要手段。輕量級J2EE框架Spring、基于MVC的Web開發(fā)Struts、ORM框架原理與應(yīng)用Hibernate，都是JAVA代碼的規(guī)范化應(yīng)用。

在工程應(yīng)用項目當(dāng)中，更加強調(diào)規(guī)范性。在學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言的時候，老師一般會告訴學(xué)生，代碼是由機器來執(zhí)行的，所以在學(xué)生的心目當(dāng)中，認(rèn)為編寫的程序就是讓機器來執(zhí)行的，只要編譯正常、運行無誤就萬事大吉了。但是在工程應(yīng)用當(dāng)中，學(xué)生要明白“代碼不僅是給機器執(zhí)行的，更是要給人看的”，既然代碼是要給人來看，那就要遵守規(guī)范，否則很難讀懂的。例如，“}”一行放一個，就比連著放讓人容易明白；變量的定義intnumber max就比int i更好理解。

3.2主要講授JAVA的特點

JAVA語言完整的知識點包括JAVA的數(shù)據(jù)類型、JAVA的運算符、JAVA的流程控制、類與對象、JAVA的繼承與接口、JAVA多線程、JAVA的I/O流、JAVA的圖形界面、JAVA的網(wǎng)絡(luò)編程、JAVA的數(shù)據(jù)庫編程、Applet。但是在JAVA課程講授當(dāng)中，我們應(yīng)考慮現(xiàn)在實際的工程應(yīng)用，應(yīng)用比較多的要重點講解；應(yīng)用比較少的可以簡單講或不講。JAVA的數(shù)據(jù)類型、JAVA的運算符、JAVA的流程控制這些內(nèi)容屬于語言共性，完全不用再重復(fù)講解。類與對象以及JAVA的繼承與接口是一個重點內(nèi)容，需要詳細講解。如果以前沒有學(xué)習(xí)過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，那么對象、類、繼承、接口等這些內(nèi)容要深入的講解；如果以前學(xué)習(xí)過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，那么就需要進行對比講解，主要講解JAVA的不同之處。比如JAVA與C++的對比，在JAVA里面的接口回調(diào)、上轉(zhuǎn)型等，是JAVA特有的，需要學(xué)生用心體會、好好理解。JAVA多線程也是JAVA一個獨有的優(yōu)點，但是多線程的程序設(shè)計思想與以往的程序設(shè)計思想已經(jīng)完全不同了，學(xué)生在理解上會存在一定的困難，所以在課程的講解中一定要與操作系統(tǒng)的原理相結(jié)合。JAVA的I/O流、JAVA的圖形界面和JAVA的數(shù)據(jù)庫編程這些內(nèi)容雖然表面上不相同，但是實質(zhì)上是一樣的，學(xué)生也是比較好理解的。JAVA的網(wǎng)絡(luò)編程和Applet，又是JAVA的一大優(yōu)點。JAVA的快速發(fā)展在很大程度上得益于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，因此JAVA先天就與網(wǎng)絡(luò)具有密切的聯(lián)系，同時網(wǎng)絡(luò)編程也是JAVA應(yīng)用的優(yōu)勢所在。Applet主要是早期為解決網(wǎng)絡(luò)問題而設(shè)計，但是現(xiàn)在已經(jīng)很少應(yīng)用了，只需要簡單講解即可。

3.3時刻突出應(yīng)用

JAVA語言的學(xué)習(xí)要達到學(xué)以致用，時刻把知識點和應(yīng)用點聯(lián)系起來，在應(yīng)用當(dāng)中來理解和掌握這些知識點。對于知識點的講解，要以工程應(yīng)用為切入點，強調(diào)知識點的應(yīng)用價值，這樣可以讓學(xué)生在應(yīng)用中理解這些知識點。目標(biāo)明確，學(xué)習(xí)就會比較有動力。知識點應(yīng)用不明確的學(xué)習(xí)過程如圖2所示，其認(rèn)知曲線是比較陡峭的，意味著對知識點的認(rèn)知是比較困難的，而且越往后認(rèn)知越難；知識點應(yīng)用明確的學(xué)習(xí)過程如圖3所示，其認(rèn)知曲線比較平滑，意味著一開始對所學(xué)的知識就有比較明確的認(rèn)知。隨著學(xué)習(xí)的深入，逐漸達到對知識的完全認(rèn)知。

在JAVA的教學(xué)過程中，通過工程應(yīng)用的引入，可以把枯燥無味的知識點變成鮮活有趣的應(yīng)用點。例如，對于“上轉(zhuǎn)型”知識點的引入，假如要開發(fā)一個物流運輸管理信息系統(tǒng)，在系統(tǒng)當(dāng)中需要計算貨物的運輸費用，使用3種交通工具：Truck、Train、Plane。那么計算費用的方法（Cost）是分別放到3個交通工具類里面，還是單獨提取出來呢？很明顯如果放到3個類里面分別實現(xiàn)，代碼的重復(fù)度太高，并且難以維護，這就需要把方法（Cost）抽象出來，放到Truck、Train、Plane的父類Conveyance里，然后Truck、Train、Plane再分別實現(xiàn)Cost方法。這樣我們可以根據(jù)前臺選擇交通工具的不同生成不同的對象（Truck、Train或Plane），然后上轉(zhuǎn)型為Conveyance對象進行數(shù)據(jù)的傳遞，這樣傳遞的是相同的對象，但是計算的是不同的運輸費用。

3.4以工程項目強化知識點應(yīng)用

JAVA語言的知識點是相對孤立的，通過工程應(yīng)用可以把這些知識點有效地融合起來，使學(xué)生“既看見樹木，又得到森林”。在JAVA的教學(xué)中可以在一開始引入一個大型的工程應(yīng)用項目“進銷存管理系統(tǒng)”，然后對該系統(tǒng)的功能進行分解，通過分解把不同的功能點與JAVA語言的知識點進行有效結(jié)合。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就可以不斷地嘗試?yán)眠@些知識點去解決工程應(yīng)用的問題，亦可以很好地提高學(xué)習(xí)的積極性。

4.結(jié)語

教學(xué)方法的改革與探索是教育界一個永恒的課題。隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對軟件人才的需求也在不斷變化，這就需要我們構(gòu)建新的教學(xué)體系、探索新的教學(xué)方法、運用新的教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)未來合格的軟件工程師。我們在JAVA教學(xué)方法上的探索與實踐，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進了學(xué)生的理論知識和實踐動手能力的提高，也為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼的課程打下了堅實的基礎(chǔ)。通過以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的JAVA教學(xué)方法的引入，課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果明顯改善，學(xué)生普遍反映良好。教學(xué)方法的探索與實踐永無止境，我們會把這種以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)方法在其他課程中推廣下去。

（見習(xí)編輯：劉麗麗）