項(xiàng)目教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

楊雪

摘 要： 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程是許多高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門必修課。針對(duì)目前該課程實(shí)踐教學(xué)中存在的以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主、學(xué)生積極性不高，編程能力得不到充分鍛煉等問(wèn)題，提出基于項(xiàng)目教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模型。通過(guò)選取有吸引力的項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)，以期達(dá)到增加學(xué)生參與度、提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的目的。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中借助思維導(dǎo)圖工具，驅(qū)動(dòng)學(xué)生發(fā)散思維和探究、設(shè)計(jì)并完成項(xiàng)目。實(shí)踐證明，采用基于項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)模型能有效提高面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 項(xiàng)目教學(xué)法； 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)； 實(shí)踐教學(xué)； 思維導(dǎo)圖

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）07-101-04

Application of project-teaching method in object-oriented programming practical teaching

Yang Xue

（Department of Computer and Information Technology， Zhejiang Police College， Hangzhou， Zhejiang 310053， China）

Abstract： Object-oriented programming（OOP）is one of the compulsory courses for computer science specialty in many colleges and universities. In order to solve the problems in the practical teaching of the course， such as most of the experiments are for verifying and insufficient for exercising students' programming ability， and students have little enthusiasm for these programming tasks， this paper proposes the application of project-teaching method in OOP practical teaching. Through the selection of attractive projects to guide students programming， with a view to increasing students' participation， improves students' programming ability. In the process of project implementation， the mind mapping tools are used to drive students to divergent thinking and explore， design and complete the project. The practice shows that the application of project-teaching method can improve the practical teaching quality of OOP.

Key words： project-teaching method； object-oriented programming； practical teaching； mind mapping

0 引言

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的系統(tǒng)能力[1-2]。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往是教師精講語(yǔ)法及例題，學(xué)生編寫小程序?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。這種教學(xué)方式的主要問(wèn)題是知識(shí)點(diǎn)細(xì)碎枯燥，學(xué)生不知道面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的現(xiàn)實(shí)意義，因而對(duì)編程熱情不高，系統(tǒng)能力得不到充分鍛煉，教學(xué)效果與教學(xué)目標(biāo)相背離。

傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為核心的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式（即教師在課堂上把實(shí)驗(yàn)原理、目的、步驟及注意事項(xiàng)均詳細(xì)講解一遍，學(xué)生只需按部就班地操作，用不著查資料，也不思考實(shí)驗(yàn)中還有沒(méi)有需要改進(jìn)的地方。）會(huì)使學(xué)生完全處于被動(dòng)狀態(tài)，壓抑他們的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性[3]。因此，我們?cè)诿嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中引入項(xiàng)目教學(xué)法，選取覆蓋知識(shí)點(diǎn)多、對(duì)學(xué)生有吸引力的項(xiàng)目，并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中借助思維導(dǎo)圖[4]工具，引導(dǎo)學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到提高其編程能力的目的。

1 基于項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)模式

項(xiàng)目教學(xué)法是師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，是一種在構(gòu)建主義教學(xué)理論的指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)“項(xiàng)目”的選取和創(chuàng)設(shè)情境，主要由學(xué)生獨(dú)立或合作完成預(yù)定“項(xiàng)目工作”的學(xué)習(xí)方式[5]。項(xiàng)目教學(xué)法旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立或合作分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，其特點(diǎn)為：教師選取一個(gè)綜合型項(xiàng)目對(duì)前一階段課程知識(shí)和技能的傳授進(jìn)行總結(jié)、升華，且項(xiàng)目?jī)?nèi)容中需包含學(xué)生從未遇到但通過(guò)分析和努力可以解決的問(wèn)題。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生的成分較少，主要由學(xué)生獨(dú)立或合作完成項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí)，教師需要注重學(xué)生參與項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及項(xiàng)目完成的質(zhì)量。表1總結(jié)了實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法的各環(huán)節(jié)及特點(diǎn)。

項(xiàng)目教學(xué)法的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立或合作分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的培養(yǎng)目標(biāo)相一致。因此，我們?cè)诿嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中嘗試引入項(xiàng)目教學(xué)法，根據(jù)其特點(diǎn)把教學(xué)過(guò)程分解為確定項(xiàng)目、項(xiàng)目實(shí)施、考核評(píng)估和總結(jié)反思四個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了一個(gè)基于項(xiàng)目教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模式。該模式下教師和學(xué)生各自的主要任務(wù)如圖1所示。圖1中，實(shí)線箭頭代表任務(wù)流程，虛線箭頭代表教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。其中右向虛線箭頭①表示在“項(xiàng)目實(shí)施”環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生繪制項(xiàng)目的思維導(dǎo)圖；右向虛線箭頭②表示教師監(jiān)控整個(gè)編程過(guò)程并幫助學(xué)生解決難以克服的問(wèn)題；左向虛線箭頭③表示學(xué)生向教師提交已完成的項(xiàng)目等待教師進(jìn)行考核評(píng)估。需要說(shuō)明的是，在項(xiàng)目完成后教師和學(xué)生都應(yīng)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全面的總結(jié)，對(duì)項(xiàng)目的完成情況以及學(xué)生在整個(gè)項(xiàng)目流程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)比，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行梳理，并根據(jù)實(shí)踐教學(xué)中的不足對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2 項(xiàng)目教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)踐活動(dòng)是教學(xué)改革的靈魂。本文以實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中的“掃雷游戲”項(xiàng)目為例對(duì)基于項(xiàng)目教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 確定項(xiàng)目

我們?cè)谥v授面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中類和對(duì)象的概念以及圖形用戶界面設(shè)計(jì)等內(nèi)容之后進(jìn)入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法的要求，教師需選擇一個(gè)能夠總結(jié)前期教學(xué)內(nèi)容并包含學(xué)生此前未遇到過(guò)的問(wèn)題的項(xiàng)目讓學(xué)生去完成。因此，我們選擇了一個(gè)既涉及圖形用戶界面設(shè)計(jì)又包含底層算法編寫的項(xiàng)目——設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似于Windows平臺(tái)上的“掃雷游戲”[6]。對(duì)該項(xiàng)目有以下5點(diǎn)具體要求。①顯示掃雷區(qū)域，用戶鼠標(biāo)左鍵單擊任何一個(gè)方塊按鈕啟動(dòng)游戲。②單擊某方塊按鈕，若有雷則提示游戲結(jié)束，無(wú)雷則顯示一個(gè)代表該方塊周圍八個(gè)方塊中有幾顆雷的數(shù)字。③如果用戶認(rèn)為某方塊下有雷，可以單擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行標(biāo)記，方塊按鈕上顯示“？”。④游戲結(jié)束后，彈出“恭喜通關(guān)！”的對(duì)話框。⑤游戲界面含有“新游戲”、“獲取幫助”、“關(guān)于掃雷”、“退出”等菜單。點(diǎn)擊菜單中的“獲取幫助”，會(huì)提示用戶游戲規(guī)則；“關(guān)于掃雷”菜單提示游戲的開(kāi)發(fā)者信息；單擊“退出”菜單退出掃雷游戲。

以上項(xiàng)目要求中，①④⑤考查學(xué)生對(duì)圖形用戶界面設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，②是要求學(xué)生在掌握對(duì)象和類等概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，③是“響應(yīng)用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵的操作”，屬于前期未講授的知識(shí)點(diǎn)，需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)。滿足項(xiàng)目教學(xué)法“在一定范圍內(nèi)學(xué)習(xí)新的知識(shí)技能，解決過(guò)去從未遇到過(guò)的實(shí)際問(wèn)題[7]”的要求。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施

由于項(xiàng)目教學(xué)法在實(shí)施階段以學(xué)生動(dòng)手為主，教師指導(dǎo)為輔，因此，在具體教學(xué)過(guò)程中我們通過(guò)思維導(dǎo)圖工具引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目主題劃分，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)自規(guī)劃、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目。

思維導(dǎo)圖使用特定的圖形來(lái)組織和表征關(guān)系，能夠幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行有效的思維和記憶[8]，一般由一個(gè)中心主題發(fā)散多個(gè)分支主題，各分支主題又由多個(gè)關(guān)鍵詞組成，能夠形象地展現(xiàn)人腦的思維過(guò)程[9]。正因思維導(dǎo)圖具有能夠跟隨大腦思考過(guò)程，分級(jí)進(jìn)行主題劃分的功能，因此非常適合在項(xiàng)目實(shí)施的初始階段進(jìn)行思路的梳理。常用的思維導(dǎo)圖有Inspiration[10]、Mindmanager[11]、Freemind[12]和XMind[13]等。

圖2為教師引導(dǎo)學(xué)生在“掃雷游戲”項(xiàng)目中利用XMind繪制的實(shí)現(xiàn)方案。在此思維導(dǎo)圖的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠快速預(yù)估實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所需的時(shí)間，設(shè)計(jì)思路清晰，完成項(xiàng)目的速度也較快。此外，思維導(dǎo)圖能夠幫助部分學(xué)生改善剛接觸實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)頭腦中一盤散沙、完全不知從何下手的局面，提高了他們的學(xué)習(xí)效率和對(duì)待實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的積極性。

最后，學(xué)生在該思維導(dǎo)圖的引導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行編程實(shí)踐。在此階段，教師應(yīng)監(jiān)控整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在學(xué)生遇到難以克服的問(wèn)題時(shí)及時(shí)給予幫助。

2.3 考核評(píng)估

學(xué)生完成項(xiàng)目后，向教師提交完成的作品和繪制的思維導(dǎo)圖。具體方式為學(xué)生公開(kāi)作報(bào)告并展示，教師在學(xué)生報(bào)告結(jié)束后對(duì)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過(guò)程中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行提問(wèn)。如果學(xué)生的答辯中存在某些問(wèn)題或錯(cuò)誤，教師會(huì)進(jìn)行分析及更正，以保證項(xiàng)目完成的質(zhì)量。學(xué)生答辯結(jié)束后，教師根據(jù)項(xiàng)目完成情況及其在項(xiàng)目各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)給予綜合評(píng)分。

2.4 總結(jié)反思

總結(jié)與反思是實(shí)踐教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生都要參與其中。項(xiàng)目完成后，教師應(yīng)總結(jié)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中存在的普遍性問(wèn)題（學(xué)生在實(shí)現(xiàn)當(dāng)用戶點(diǎn)擊一個(gè)周邊無(wú)雷的方塊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)點(diǎn)開(kāi)其周邊八個(gè)方塊這一功能出錯(cuò)最多），分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因（對(duì)遞歸的思想理解不透徹），幫助學(xué)生更正這些錯(cuò)誤，為其重構(gòu)所學(xué)知識(shí)提供便利，此外，教師還要對(duì)項(xiàng)目整個(gè)流程進(jìn)行反思，并在此基礎(chǔ)上完善項(xiàng)目的目標(biāo)和內(nèi)容，以便今后更好地開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)。最后，學(xué)生要總結(jié)在此次項(xiàng)目中的收獲并反思自身的不足，進(jìn)而對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)。

3 結(jié)果評(píng)價(jià)

為驗(yàn)證基于項(xiàng)目教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模式的有效性，我們?cè)?015級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)學(xué)生中選取學(xué)風(fēng)相近、學(xué)生數(shù)相同（均為30人）的A、B兩個(gè)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)班（A班）和對(duì)照班（B班）。在實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生采用項(xiàng)目教學(xué)法，要求他們兩人為一組合作實(shí)現(xiàn)“掃雷游戲”項(xiàng)目，而只要求對(duì)照班的學(xué)生完成驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)。

我們對(duì)這兩個(gè)班級(jí)的期末測(cè)試成績(jī)分別進(jìn)行考察（試題以應(yīng)用性題目為主，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)類和對(duì)象的理解以及利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行圖形用戶界面編程的能力）。實(shí)驗(yàn)班（A班）和對(duì)照班（B班）學(xué)生的期末成績(jī)分布如圖3和圖4所示。

從成績(jī)分布情況可知，實(shí)驗(yàn)班有1人成績(jī)?cè)?0分以上，36%的學(xué)生成績(jī)良好（80～89之間），共有58%的學(xué)生成績(jī)超過(guò)70分；而對(duì)照班成績(jī)良好以上的學(xué)生比例為27%，比實(shí)驗(yàn)班低12%，且成績(jī)超過(guò)70分的人數(shù)只有50%，也比實(shí)驗(yàn)班低8%。此外，實(shí)驗(yàn)班有1人不及格，對(duì)照班有3人不及格。采用項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)驗(yàn)班同學(xué)與對(duì)照班同學(xué)相比總體成績(jī)要好。

值得一提的是，兩個(gè)班級(jí)成績(jī)?cè)?0-69區(qū)間的學(xué)生比例比較接近，我們分析是由于項(xiàng)目教學(xué)法在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)學(xué)生獨(dú)立分析并解決問(wèn)題的能力要求較高，而部分同學(xué)由于前期基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠扎實(shí)，因此在這種實(shí)踐教學(xué)模式下學(xué)習(xí)比較吃力，未能獲得預(yù)期受益。因此，教師應(yīng)在今后教學(xué)過(guò)程中對(duì)這部分學(xué)生給予更多關(guān)注。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于項(xiàng)目教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模式能有效幫助教師對(duì)前期講授的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)、升華，提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使他們從知識(shí)的被動(dòng)接收者變?yōu)轫?xiàng)目的主動(dòng)探索者和知識(shí)的構(gòu)建者。實(shí)踐教學(xué)證明：采用項(xiàng)目教學(xué)法施教的班級(jí)獲得了更好的效果，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中思維導(dǎo)圖工具的使用有助于提高學(xué)生的思維品質(zhì)和實(shí)驗(yàn)效率。然而，該教學(xué)模式對(duì)教師的要求也更高，主要體現(xiàn)在如何合理選擇綜合性項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施并對(duì)他們?cè)诟鱾€(gè)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)給予客觀評(píng)價(jià)。因此，教師需要在日常教學(xué)中不斷總結(jié)、反思和積累，從而確保教學(xué)改革順利開(kāi)展。

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