Java程序設(shè)計的教學研究

摘 要：為了提高學生Java編程能力，實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目標，分析了Java程序設(shè)計教學的內(nèi)容和重點，并闡述了如何提高Java教學質(zhì)量的一些觀點。這些教學思想和方法經(jīng)Java教學實踐運用，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：Java 教學方法 程序設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0041-02

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，已在學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。如何培養(yǎng)和激發(fā)學生學習興趣、想象力、創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，更好地進行Java程序設(shè)計的教學，如何培養(yǎng)能夠適應(yīng)當今社會發(fā)展需要、具有良好整體素質(zhì)的Java程序設(shè)計人才是很多教師都在思考的問題。

1 Java教學的定位與內(nèi)容

根據(jù)教學研究型大學的實際情況，我們的目標是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。Java教學實現(xiàn)的最終目標是培養(yǎng)合格的軟件工程師，相關(guān)的教學就應(yīng)該圍繞這一目標而設(shè)計。Java的教學內(nèi)容一般說來包含如下部分：Java語言基礎(chǔ)；Java面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計；輸入輸出流及文件操作；Applet和圖形用戶界面（GUI）；Java的多線程機制；Java網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)；Java與數(shù)據(jù)庫技術(shù)[1]。從課程內(nèi)容看，Java內(nèi)容多，知識點散，沒有一條明確的主線。與傳統(tǒng)的面向過程編程語言相比，面向?qū)ο蠼虒W本身有一定難度。面向?qū)ο缶幊陶Z言提出很多新概念如繼承、多態(tài)、異常等，這些都需要學生用心體會和掌握。

2 Java教學的重點

Java安排在C++程序設(shè)計語言之后開設(shè)，學生已經(jīng)有一定的程序基礎(chǔ)。很多學生受面向過程設(shè)計思想的影響，首先進行函數(shù)算法等細節(jié)設(shè)計，然后把所有的函數(shù)都放入到一個類中，所有的函數(shù)都是靜態(tài)函數(shù)，程序雖然有一個類，但是忽略了類的設(shè)計，沒有體現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想[2]。因此，教學的重點是側(cè)重于面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ǖ呐囵B(yǎng)，深刻理解Java的核心思想。只有掌握了普遍的規(guī)律與核心思想，才能把握Java技術(shù)發(fā)展的新趨勢，學生才具備可持續(xù)發(fā)展的能力。

3 提高Java教學質(zhì)量的途徑

3.1 明確課程學習目標

學習不能總是空中樓閣的感覺，要讓學生明晰目標，并找到前進的途徑。學習Java程序設(shè)計這門課的最終目標是成為Java軟件工程師。學生了解了Java軟件工程師的社會需求，明確了作為Java軟件工程師應(yīng)該具備的技能。這樣，學生在學習過程中，有了方向，有了目標，也就有了動力。學習Java的總體路線是：Java語言基礎(chǔ)→J2SE高級特性→JSPServlet→J2EE構(gòu)架技術(shù)[3]。而Java程序設(shè)計是成為Java軟件工程師的入門條件，這門課程的學習只是其中的第一步。通過本學期的學習，具體要實現(xiàn)的課程目標是要重點掌握Java語法以及面向?qū)ο缶幊痰乃枷牒头椒ā?/p>

3.2 精選教學內(nèi)容、強調(diào)知識點的關(guān)聯(lián)性

我們平常選擇教學內(nèi)容時，把一些不常用到的知識點進行省略，（如帶有標號之類的跳轉(zhuǎn)語句和比較繁雜的表達式運算規(guī)則、位運算等等），此方法的運用可以節(jié)省課時的同時最大程度的指引和輔導學生編寫簡單、可讀性好的程序代碼。我們通過多年的教學經(jīng)驗，認為Java程序設(shè)計課程的核心內(nèi)容包含以下三方面：（1）Java語言基礎(chǔ)；（2）Java語言的新特性；（3）授課時，把介紹JDK類庫的常用類以穿插的方式融入到上述內(nèi)容中。

在講解面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)知識點時，我們采用的是一個信息分類的例子來做說明，而這類情況學生在現(xiàn)實生活中會經(jīng)常碰到，理解比較容易。比如，現(xiàn)在要把一大類的光盤進行分類，首先我們要抽象出 VCD及CD的共性來得出一個基本的類Item，在此基礎(chǔ)上可以對它進行繼承得出一個子類CD，很形象。

3.3 將面向?qū)ο蟪绦虻募軜?gòu)內(nèi)容融入教學過程

為了提高學生對面向?qū)ο蟮睦斫?，在教學過程中加入面向?qū)ο蟪绦虻募軜?gòu)內(nèi)容，并對程序架構(gòu)設(shè)計中常見的一些原則進行分析總結(jié)。

假如你是個建筑工程師，那么你在建造樓房的時候，你會先搭建好整個樓房的骨骼，然后往里面嵌入磚頭，最后才是裝修。做Java系統(tǒng)也是這樣，先從整體上把握并設(shè)計系統(tǒng)，這就是架構(gòu)。我們通過這些淺顯的比喻力爭使學生領(lǐng)悟架構(gòu)的內(nèi)涵。而程序架構(gòu)設(shè)計中的原則實質(zhì)其實就是如何分類組織我們編寫的代碼，就像一個好書架的圖書分類，讓各種類型的書籍都能分類擺放，便于瀏覽和查找。

3.4 項目貫穿，以線帶點

借鑒了案例教學和任務(wù)驅(qū)動式教學的一些做法，教師在教學中將一個小項目“圖書管理系統(tǒng)”的實現(xiàn)貫穿于整個教學過程之中。所謂“以線帶點”是以問題和實際項目為主線，貫穿各個分散的Java知識點，完成Java知識點的脈絡(luò)化[5]。

實現(xiàn)是分階段進行的，在學習Java基礎(chǔ)知識后，讓學生完成對圖書數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查找操作等操作。將數(shù)據(jù)放在數(shù)組中，沒有圖形界面。而在學習完輸入輸出后，這時，數(shù)據(jù)則要求存放在文本文件中，讓學生從文本文件中讀取數(shù)據(jù)，將每條記錄封裝成對象進行各種操作后，再將其存入文本文件。學習完圖形用戶界面后，再讓學生加入友好的圖形界面。最后，在講授數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計時，將數(shù)據(jù)由文件存放改為在數(shù)據(jù)庫中存放，采用JDBC驅(qū)動程序訪問數(shù)據(jù)庫。每學習一部分內(nèi)容，就對圖書管理系統(tǒng)的版本進行改進，改進的過程就是不斷完善的過程，也是學生不斷學習和提高動手能力的過程，從而把單純的知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生動手能力的培養(yǎng)和提高。

3.5 滲透軟件設(shè)計模式思想，提高學生的可持續(xù)發(fā)展能力

設(shè)計模式是前人總結(jié)的一些經(jīng)驗和良好的設(shè)計范式。把握良好的設(shè)計模式能夠理清程序的骨架，使程序變得更清晰。要讓學生在畢業(yè)后具備可持續(xù)發(fā)展能力，我們更應(yīng)該注重學生的編程思維和思想，提高學生的問題解決能力。為了讓學生能更好地理解面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，雖然教材中沒有軟件設(shè)計模式的相關(guān)內(nèi)容，考慮到學生將來的發(fā)展，在相關(guān)章節(jié)進行穿插講解軟件設(shè)計模式思想。通過這些Java語言的設(shè)計模式，來理解面向?qū)ο缶幊痰膹姶蠊δ芤约跋鄬τ诮Y(jié)構(gòu)化語言的優(yōu)越性。對于一個具體問題，教師用基本的面向?qū)ο笤O(shè)計方法與引入設(shè)計模式后的程序進行對比講解，詳細分析每種方法的設(shè)計過程。在教師的啟發(fā)下，學生比較兩種方法在出發(fā)點、設(shè)計思想和最終結(jié)果的差別，領(lǐng)悟出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的優(yōu)勢以及引入設(shè)計模式后的革新等。最后，告訴學生任何模式都只是工具，而作為程序員的職責，就是在自己的工作中正確使用這些工具。

3.6 舉辦講座，開拓視野，提高學生對面向?qū)ο蠛退惴ǖ睦斫?/p>

只有通過編寫高效率的算法才能使得一個實用軟件得到開發(fā)。因而在Java教學中，算法的設(shè)計是非常重要的。但是由于課堂時間的限制，就不能占用較多的課時去彌補學生在算法方面的不足和缺陷。所以，我們用講座的形式拓展學生在算法方面的能力，這樣將非常有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

我們在講座中針對約瑟夫環(huán)問題用三種方法分別予以實現(xiàn)。約瑟夫環(huán)問題是指有n個人圍成一圈，按順時針方向編號1到n。圈中從1到m報數(shù)，凡是到m的人先退出，下一個人接著從1開始報數(shù)，計算這n個人的出圈順序[7]。針對這個問題，分別用靜態(tài)數(shù)組算法、arrayList動態(tài)數(shù)組算法和循環(huán)鏈表算法予以實現(xiàn)，并對這個三種算法的運算時間進行比較。通過比較，得到的結(jié)果是，在數(shù)據(jù)量不大的情況下，采用靜態(tài)數(shù)組、動態(tài)數(shù)組、循環(huán)鏈表運行約瑟夫環(huán)的時間差別不大。而隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，編寫循環(huán)鏈表代碼顯示出的時間優(yōu)勢對程序員來說更為可貴。最后，從約瑟夫環(huán)問題的本質(zhì)上來看，這是一個典型的遞歸問題。除求解遞歸問題的通用方法外，最佳的方案是利用基數(shù)m到基數(shù)10的替換來求解。另外，循環(huán)鏈表及動態(tài)數(shù)組能夠增加學生對面向?qū)ο蟾拍畹乃伎?，從而把相同的算法推廣到相似的問題中，達到舉一反三的效果。

4 結(jié)語

由于社會需求的日益變化，計算機緊跟其后迅猛發(fā)展。由于這一變化，促使我們更要不斷的更新我們的教學方法和教學手段。在Java教學中我們通過不斷的研究是實際的操作，取得了豐碩的教研成果。這樣就使得我們在提升專業(yè)教學的方面有了一定的起發(fā)，而且促進了學生理論水平和實踐能力的提高。

參考文獻

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[7]Ronald L.Graham， Donald E. Knuth， and Oren Patashnik.Concrete Mathematics[Z].Addison-Wesley，second edition，1994.