CDIO教學(xué)模式在《Java語(yǔ)言》教學(xué)中的實(shí)踐

摘 要：借鑒CDIO工程教育理念，提出與CDIO的4個(gè)能力相對(duì)應(yīng)的《Java語(yǔ)言》教學(xué)新模式，闡述從實(shí)踐能力培養(yǎng)的Java教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的組織、教學(xué)方法改進(jìn)等幾個(gè)方面的改革措施。實(shí)踐證明，該課程改革能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性并提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：Java 語(yǔ)言；CDIO；教學(xué)改革；能力

中圖分類號(hào)：TP391.6

CDIO是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過(guò)四年探索而形成的先進(jìn)教育思想，我國(guó)部分非研究型高校近年來(lái)將CDIO的教育理念應(yīng)用于高等教育、課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等領(lǐng)域，取得了很好的教學(xué)效果。

CDIO即“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”的工程教育思想。其中蘊(yùn)含了12條標(biāo)準(zhǔn)。主要包括：在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)以最大程度體現(xiàn)和反映軟件開(kāi)發(fā)中的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作背景；在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力等方面的能力培養(yǎng)；在制定培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)包含不同能力層次的劃分和實(shí)施等細(xì)節(jié)；要為CDIO培養(yǎng)模式的開(kāi)展和實(shí)施提供工程實(shí)踐的場(chǎng)所；將學(xué)科的學(xué)習(xí)和工程職業(yè)訓(xùn)練有機(jī)地融合在一起，讓學(xué)生有綜合性學(xué)習(xí)的經(jīng)歷和主動(dòng)學(xué)習(xí)經(jīng)歷；教師應(yīng)具備實(shí)施CDIO思想高素質(zhì)的人才；學(xué)生學(xué)習(xí)的方式應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)并具備持續(xù)學(xué)習(xí)能力；對(duì)學(xué)生的考核和評(píng)價(jià)體系應(yīng)與CDIO的培養(yǎng)目標(biāo)一致等。針對(duì)我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)“Java語(yǔ)言”課程后，學(xué)生存在獨(dú)立分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、實(shí)際開(kāi)發(fā)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神不強(qiáng)等問(wèn)題，現(xiàn)將CDIO思想引入到Java教學(xué)后，對(duì)CDIO思想在Java教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用和實(shí)踐展開(kāi)以下論述。

1 Java課程體系的改革

1.1 注重實(shí)踐技能的Java教學(xué)大綱

在基于CDIO思想的Java教學(xué)大綱將專業(yè)知識(shí)按能力培養(yǎng)目標(biāo)分成：基礎(chǔ)模塊、應(yīng)用模塊、高級(jí)程序設(shè)計(jì)模塊，形成了由淺入深的推進(jìn)式教學(xué)體系。主要內(nèi)容包括：Java程序的基礎(chǔ)模塊、標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)GUI用戶登錄模塊、標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)的GUI用戶注冊(cè)模塊、標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)的其它模塊。其中基礎(chǔ)模塊的主要教學(xué)內(nèi)容有Java開(kāi)發(fā)環(huán)境的學(xué)習(xí)、Java程序的虛擬機(jī)原理、Java的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和Java的語(yǔ)言要素等。用戶登錄模塊包括GUI與CUI區(qū)別、AWT和SWING的異同、容器和組件的關(guān)系、事件處理機(jī)制、組件的使用等。標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)操作模塊包括I/O處理、多線程、網(wǎng)絡(luò)編程等。

1.2 設(shè)置由淺入深的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

授課計(jì)劃按知識(shí)體系的內(nèi)容組織，實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)課的課程目標(biāo)是幫助學(xué)生建立面向?qū)ο蟮乃枷?，也就是?dāng)學(xué)生面對(duì)問(wèn)題時(shí)，能夠以面向?qū)ο蟮木幊趟枷虢鉀Q問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)課上將面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想以最簡(jiǎn)單的案例開(kāi)始，將新知識(shí)逐漸加入到最簡(jiǎn)單的案例中，以這種形式設(shè)計(jì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)使學(xué)生易于接受新知識(shí)。這種由淺入深的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形式符合CDIO的教學(xué)思想，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的適應(yīng)性并加強(qiáng)學(xué)生調(diào)控程序的能力，使學(xué)生盡早地適應(yīng)工程化學(xué)習(xí)的環(huán)境中，并以規(guī)范化的工程思維方式來(lái)面臨欲解決的問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，要求學(xué)生編寫一個(gè)長(zhǎng)方形類和測(cè)試類，理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的第一個(gè)特點(diǎn)-封裝。在后續(xù)的知識(shí)中，體現(xiàn)繼承思想時(shí)編寫長(zhǎng)方形類的子類矩形類，并嘗試在這子類中加入新的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)父類的方法覆蓋和重寫，讓學(xué)生單獨(dú)編寫測(cè)試類實(shí)現(xiàn)對(duì)父類和子類中已設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行調(diào)用，體會(huì)子類中被覆蓋或重寫的方法的調(diào)用方法與效果。再以接口來(lái)管理長(zhǎng)方形類及其子類，理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的第二個(gè)特點(diǎn)-繼承。在引入上轉(zhuǎn)型對(duì)象后，結(jié)合前面的方法重載和繼承中的方法覆蓋等知識(shí)理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的第三個(gè)特點(diǎn)-多態(tài)在程序中的體現(xiàn)。在Java的GUI知識(shí)體系的講解過(guò)程中，將上面案例中類為原型來(lái)構(gòu)筑圖形用戶界面及其功能；程序運(yùn)行時(shí)輸入數(shù)據(jù)或按鍵操作時(shí)，引入異常處理機(jī)制來(lái)捕獲和處理異常以體現(xiàn)程序的健壯性，形成異常處理實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容；在對(duì)GUI實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)展時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)，在解決考試系統(tǒng)的試題的調(diào)入時(shí)引入Java I/O實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容。在學(xué)習(xí)多線程和網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)的多用戶及網(wǎng)絡(luò)底層數(shù)據(jù)通訊的知識(shí)引入實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這種由淺入深的的案例的設(shè)計(jì)，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想，而且將知識(shí)由點(diǎn)到線到面的梳理過(guò)程，使學(xué)生有一種全新的學(xué)習(xí)方式的感受。

1.3 運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法營(yíng)造學(xué)習(xí)情境

在第一次上課時(shí)向?qū)W生展示教師已完成過(guò)的項(xiàng)目或經(jīng)典的案例，讓學(xué)生知道學(xué)完這門課程后，這門課程用來(lái)“做什么”。筆者根據(jù)本專業(yè)Java相關(guān)課程關(guān)系，將“標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)”的增量式開(kāi)發(fā)作為教學(xué)組織內(nèi)容，以這個(gè)案例串接Java課程的理論知識(shí)點(diǎn)。接下來(lái)的課程對(duì)完成該任務(wù)需要用到的知識(shí)點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)行逐一講解，讓學(xué)生了解“如何做”。課程結(jié)束時(shí)學(xué)生動(dòng)手完成實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，在訓(xùn)練過(guò)程中提出改進(jìn)思路讓學(xué)生分析，使學(xué)生逐步知道“如何做更好”。通過(guò)案例的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力逐步提高，在教學(xué)過(guò)程中逐步滲透CDIO中的職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)。

1.4 分組教學(xué)以提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著越來(lái)越重要的作用。在教學(xué)過(guò)程中，采用小組教學(xué)法來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，真正做到“自我學(xué)習(xí)”與“團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)”相結(jié)合，更好地培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。小組教學(xué)法是以IT公司真實(shí)工作的團(tuán)隊(duì)為模仿目標(biāo)，采用基于小組的團(tuán)隊(duì)教學(xué)方法，以相同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生為分組基礎(chǔ)：遵循組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)的原則，按3～4人一組將學(xué)生分成若干組。在教學(xué)過(guò)程中將任務(wù)以小組的形式展開(kāi)，學(xué)生以小組為單位學(xué)習(xí)，在單元實(shí)訓(xùn)、綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中進(jìn)行這種模式的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目組中選擇適合自己的最佳角色，不同項(xiàng)目任務(wù)中需要嘗試項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中角色的轉(zhuǎn)換，這階段的學(xué)習(xí)學(xué)生如同進(jìn)入工作崗位，相互配合，在教師的指導(dǎo)下解決問(wèn)題或完成學(xué)習(xí)任務(wù)。通過(guò)學(xué)生親身的感受，能夠獲得CDIO教學(xué)過(guò)程中職場(chǎng)體驗(yàn)，同時(shí)這種學(xué)習(xí)方式也培育了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

2 結(jié)束語(yǔ)

在“Java語(yǔ)言”的教學(xué)過(guò)程中，體現(xiàn)并貫徹了全新的CDIO理念，從“學(xué)中做”到“做中學(xué)”，在教學(xué)過(guò)程中以案例做為教學(xué)資源，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中潛移默化地掌握了《Java語(yǔ)言》實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的流程并積累了一定的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及編程能力，促進(jìn)了學(xué)生實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的綜合能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中學(xué)會(huì)了相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法，為今后的相關(guān)課程的學(xué)習(xí)建立信心并打下良好的基礎(chǔ)，使學(xué)生在就業(yè)時(shí)能盡快進(jìn)入Java軟件工程師角色，提高了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：王麗輝（1972-），女，碩士，講師，研究方向：軟件工程、計(jì)算機(jī)安全和計(jì)算機(jī)教育。

作者單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林吉林 132101