項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)模式在Java程序設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

程 珍，池凱凱，李燕君，徐利鋒

（浙江工業(yè)大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023）

0 引 言

Java程序設(shè)計是高校計算機相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，對培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力有重要作用[1]。然而，目前該課程在實際教學(xué)中還存在各種問題，為了達到能讓學(xué)生學(xué)到更多知識和提高編程能力的目的，對這門課程進行教學(xué)改革勢在必行。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1）傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法激起學(xué)生學(xué)習(xí)Java的興趣。

傳統(tǒng)教學(xué)中，Java理論知識信息量過多，任課教師為了完成教學(xué)任務(wù)，講解的速度過快，留給學(xué)生思考的時間非常有限。在這種情況下，學(xué)生對所學(xué)知識不能及時消化，不能掌握課程的知識和技能，造成學(xué)生對學(xué)習(xí)Java喪失興趣。

2）不重視實踐教學(xué)，忽略學(xué)生Java編程能力的培養(yǎng)。

目前，Java程序設(shè)計課程的教學(xué)往往比較注重Java理論知識的學(xué)習(xí)，沒有足夠的實踐教學(xué)，學(xué)生很難將學(xué)到的理論知識與實際的項目聯(lián)系起來，分析問題和用Java語言編程解決問題的能力薄弱，造成教學(xué)和企業(yè)對編程人員的要求[2]之間脫節(jié)。

3）考核標準單一，學(xué)生只重視這門課的成績。

傳統(tǒng)的Java程序設(shè)計課程對學(xué)生的考核[3]是通過筆試和平時基礎(chǔ)實驗完成的，有的教師會在期末安排一個大型實驗，但難度與實際的應(yīng)用開發(fā)還差距較大，因此無法實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生編程能力的教學(xué)目的。

2 項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂概述

在項目教學(xué)[4]過程中，為了讓學(xué)生更加系統(tǒng)地完成理論知識點及相關(guān)應(yīng)用的學(xué)習(xí)，教師應(yīng)首先結(jié)合當前的主流技術(shù)和學(xué)生學(xué)習(xí)生活場景，給出學(xué)生能夠?qū)嶋H使用并且解決一些難點的應(yīng)用項目，演示項目的實際效果，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。項目驅(qū)動教學(xué)模式能讓學(xué)生對原本枯燥的知識點有極大的興趣，從而有更好的學(xué)習(xí)效果，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)Java理論知識并將其運用在實際中分析和解決問題的各種能力。

隨著網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂（the flipped classroom）[5]展現(xiàn)出一種新的教學(xué)改革理念和方向。與傳統(tǒng)“課堂傳授+課后內(nèi)化”的教學(xué)模式不同，翻轉(zhuǎn)課堂是運用現(xiàn)代信息化技術(shù)完成教學(xué)內(nèi)容和知識的傳授。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對教師和學(xué)生來說都是巨大的挑戰(zhàn)，既要求教師充分熟悉并擁有該課程較豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，同時又要求學(xué)生能在課前自覺完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)，教學(xué)效果與教師和學(xué)生之間的配合度息息相關(guān)。

3 Java程序設(shè)計課程的項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)模型

Java程序設(shè)計課程的目標之一是培養(yǎng)學(xué)生具有較強的動手實踐能力，以項目驅(qū)動為教學(xué)主線，以翻轉(zhuǎn)課堂為教學(xué)實施方式，最終實現(xiàn)較好的教學(xué)效果，因此，筆者給出Java程序設(shè)計課程具有實踐指導(dǎo)性的教學(xué)模型，如圖1所示。

圖1 Java程序設(shè)計課程的項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)模型

1）課前教學(xué)活動。

從教師的教學(xué)活動看，首先，教師應(yīng)準備好合適的項目并將設(shè)定的項目劃分成多個子項目，分別整理出與該子項目相關(guān)的重要知識點和用于激發(fā)學(xué)生思考的測試問題，并將其制作成“微視頻”或PPT發(fā)布到Java程序設(shè)計課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺；其次，教師設(shè)計好課堂教學(xué)活動，針對本次課堂要完成的子項目重點設(shè)計具體的實施步驟。

從學(xué)生的教學(xué)活動看，學(xué)生可通過Java設(shè)計課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，學(xué)習(xí)教師發(fā)布的課程“微視頻”或PPT及測試問題，了解并掌握子項目對應(yīng)的理論知識點。

2）課中教學(xué)活動。

為了更好地完成教學(xué)任務(wù)和改善教學(xué)效果，針對Java程序設(shè)計課程的特點，課中教學(xué)活動應(yīng)安排在機房進行。學(xué)生一旦有代碼上的疑問，就可以向老師請教，并通過在機房實時實地操作的形式反饋問題出在哪里，及時解除疑惑，從而激發(fā)學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計課程的興趣。教師通過興趣引導(dǎo)、目標驅(qū)動、實現(xiàn)路徑分解、循序漸進的知識講解、編碼，演示子項目的真實效果。在子項目的具體實施過程中，首先，教師講解子項目的具體實驗?zāi)繕撕蛯嶒炓?；其次，對學(xué)生進行分組，每個小組3～5人并推選一名組長負責分配小組中的每名成員在子項目中扮演的角色；最后，通過項目驗收的方式評定學(xué)生是否達到應(yīng)用Java理論知識的目的，教師對部分小組的項目完成情況給出評價。

3）課后教學(xué)活動。

通過Java程序設(shè)計課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的反饋機制，可以及時反映學(xué)生學(xué)習(xí)時遇到的問題以及教師在教學(xué)過程中的問題，建立學(xué)生和教師之間溝通的橋梁，形成以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課程教學(xué)交流模式，實現(xiàn)學(xué)生在線輔助學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。從學(xué)生的角度出發(fā)，部分學(xué)生在課程中完成項目任務(wù)時會遇到一些問題，希望能及時解決；從授課教師的角度出發(fā)，教師可以了解學(xué)生學(xué)習(xí)的具體情況，通過相互反饋的方式更加靈活地安排每一堂課的教學(xué)，從而讓更多的學(xué)生在更大程度上學(xué)好這門課。

4 項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)模式在Java程序設(shè)計教學(xué)中的案例分析

4.1 教師項目準備階段

教師給出一個實際的應(yīng)用項目，該項目的名稱為“網(wǎng)站下載器”，需要實現(xiàn)的功能：以圖形界面作為呈現(xiàn)方式，用程序通過發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)請求進行網(wǎng)頁圖片下載；對于需要登錄驗證的網(wǎng)站，可以執(zhí)行模擬登錄；采用多線程方式實現(xiàn)同時對指定網(wǎng)站的多個網(wǎng)頁上的圖片下載；去掉內(nèi)容重復(fù)的圖片后進行加密并保存到指定文件夾。教師在項目準備過程中，將上述項目目標進行任務(wù)的路徑分解，如圖2所示。

圖2中，方框內(nèi)的文字表示項目名稱，實線箭頭指向表示箭頭被指向的項目需要依賴箭頭發(fā)起端的項目，圓圈內(nèi)的文字表示項目所對應(yīng)的知識點。子項目“文件搜索程序”是對基礎(chǔ)知識的掌握，包括異常處理、文件、圖形用戶界面知識點；子項目“文件去重程序”在“文件搜索程序”的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)流、摘要知識點；子項目“文件加解密程序”在子項目“文件搜索程序”的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)流、加解密知識點；子項目“文件定時任務(wù)程序”在子項目“文件加解密程序”和 “文件去重程序”基礎(chǔ)上增加了線程、序列化知識點；子項目“HTML信息解析器”在子項目“文件搜索程序”基礎(chǔ)上增加了多線程、正則表達式知識點；子項目“網(wǎng)絡(luò)資源下載程序”在“文件定時任務(wù)程序”基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)通訊、HTTP協(xié)議知識點；綜合項目“網(wǎng)站下載器”綜合體現(xiàn)了以上所有知識對應(yīng)的任務(wù)。

教師可以將該綜合項目中需要用到的主要理論知識點分成相應(yīng)的專題整理出來，讓學(xué)生更深入地理解和掌握Java基礎(chǔ)知識點，見表1。

此外，教師可以將圖1中子項目實現(xiàn)的功能要求整理出來，讓學(xué)生對綜合項目和子項目之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系有較好的理解，從而認識到只有完成好子項目要求，才能完成子項目的驗收。圖1中子項目實現(xiàn)的功能要求，具體描述見表2。

在教師完成項目設(shè)計的基礎(chǔ)上，教師針對子項目“文件搜索程序”對學(xué)生設(shè)置如下問題：①界面如何設(shè)計和實現(xiàn)；②文件和目錄如何區(qū)分；③文件夾以及子文件夾的搜索如何實現(xiàn)；④文件如何根據(jù)搜索條件實現(xiàn)過濾；⑤文件如何根據(jù)條件實現(xiàn)排序；⑥文件信息如何顯示到界面。

4.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段

學(xué)生在課前觀看教師準備的項目資料，結(jié)合教材自主完成項目對應(yīng)理論知識點的學(xué)習(xí)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段要求學(xué)生會靈活運用基本知識點File類、數(shù)組、循環(huán)、遞歸、字符串比較、控制臺輸出等。通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，可以保證學(xué)生對項目對應(yīng)知識點有深刻的理解和掌握，為課堂項目教學(xué)的有效展開奠定基礎(chǔ)。此外，學(xué)生可以提出自己在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，包括理論知識點的應(yīng)用和代碼編寫中遇到的問題。

4.3 項目匯報階段

針對子項目文件搜索程序，具體實施步驟如下。

圖2 項目實現(xiàn)路徑

表1 項目對應(yīng)理論知識點專題

表2 子項目實現(xiàn)的功能描述

首先，教師隨機抽查某些組學(xué)生項目演示的結(jié)果（具體抽查的組數(shù)，根據(jù)課堂教學(xué)時間安排來定）并向?qū)W生提問，看學(xué)生完成的代碼是否滿足項目要求，如學(xué)生演示的功能是否包括能搜索指定文件夾以及子文件夾下符合條件的文件，是否能顯示文件信息到界面，界面的信息是否包括文件夾選擇、搜索條件選擇、排序條件選擇、查詢結(jié)果顯示等多種功能；其次，每組學(xué)生之間相互討論，對于不懂的問題向老師或其他組同學(xué)請教，完成老師布置的項目答辯任務(wù)；最后，教師講解學(xué)生的疑惑并對學(xué)生的表現(xiàn)作出總的評價，激勵學(xué)生只有完成好每次子項目的任務(wù)，才能更好地實現(xiàn)整個項目的目標。

4.4 課后項目心得交流階段

通過Java程序設(shè)計課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，每個小組可以上傳本小組的項目報告，也可以查看其他小組的項目報告，并學(xué)習(xí)他們的優(yōu)點。通過學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)和交流，可以大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計課程的興趣。通過項目心得交流階段，可以及時反饋學(xué)生學(xué)習(xí)時遇到的問題以及教師在教學(xué)過程中的問題；任課教師通過學(xué)生的反饋發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足，在以后的教學(xué)中不斷改進，從而更好地開展教學(xué)，促進教學(xué)目標的實現(xiàn)。

5 結(jié) 語

在分析Java程序設(shè)計課程教學(xué)過程中遇到的問題基礎(chǔ)上，筆者進行了項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革實踐。首先，提出了項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的課堂教學(xué)模型；其次，結(jié)合教學(xué)案例給出了這種新型教學(xué)模式的具體實施策略。將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于Java程序設(shè)計課程的教學(xué)，可以真正實現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的編程思想和提高學(xué)生的程序開發(fā)能力，加強學(xué)生和教師之間的互動，提升教學(xué)效果。此外，這種教學(xué)模式對教師的教學(xué)水平提出更高要求，在這種教學(xué)模式實施的過程中，都需要教師付出更多的努力，而這也是今后高校教師隊伍建設(shè)的重要方向。

[1]龍艷彬, 張學(xué)東, 王亞偉, 等. Java教學(xué)改革探討[J]. 課程教育研究, 2013(9): 136-137.

[2]侯暢, 王阿川. 面向企業(yè)需求的Java課程教學(xué)改革策略研究[J]. 黑龍江教育(高教研究與評估), 2014(1): 41-42.

[3]關(guān)海鵬, 任姚鵬. Java課程教學(xué)改革的探索與實踐[J]. 現(xiàn)代計算機, 2014(5): 27-29.

[4]沈維政, 蘇中濱, 趙潔. 項目驅(qū)動教學(xué)法在Java 語言程序設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）, 2010(2): 72-73.

[5]張穎, 李利杰, 艾雨兵. 高職基于項目的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用[J]. 中國教育技術(shù)裝備, 2015(18): 106-108.