面向跨專業(yè)學(xué)生的Java 課程教學(xué)改革

黃飛虎，肖逸飛，吉家成

（電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，成都611731）

0 引言

Java 語言程序設(shè)計(jì)是一種面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，例如大型企業(yè)級(jí)平臺(tái)，移動(dòng)應(yīng)用等[1-2]。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，很多大數(shù)據(jù)平臺(tái)也都能支持Java語言，例如Hadoop、Spark 等[3]。在高校中，Java 程序語言不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主要課程，也是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的熱門選修課程[4-5]。然而，從教學(xué)效果來看，面向跨專業(yè)學(xué)生的Java 語言課程并未達(dá)到預(yù)期的效果。

1 面向跨專業(yè)學(xué)生的Java課程教學(xué)現(xiàn)狀

課程內(nèi)容繁多。作為廣泛應(yīng)用的編程語言，Java語言涵蓋的知識(shí)點(diǎn)很多。從抽象的面向?qū)ο?，到可視化組件，再到多線程編程，以及數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)編程，這些內(nèi)容枯燥且抽象。此外，有些知識(shí)點(diǎn)還涉及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，例如，多線程編程的理論基礎(chǔ)涉及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)編程涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)編程也需要數(shù)據(jù)庫課程的支撐。這些內(nèi)容增加了學(xué)習(xí)Java 語言編程的難度，一定程度上減少了非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。選修跨專業(yè)Java 課程的學(xué)生有工科類專業(yè)（例如，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、通信專業(yè)、數(shù)學(xué)專業(yè)），也有文科類專業(yè)（例如，經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)、資源與環(huán)境專業(yè)）。很多學(xué)生只是簡(jiǎn)單地學(xué)過C 語言或者VB語言，有些學(xué)生可能并沒有接觸過任何編程語言。學(xué)生的編程基礎(chǔ)較弱是面向跨專業(yè)學(xué)生開設(shè)Java 語言程序設(shè)計(jì)遇到的首要的問題[6]。

面對(duì)課程內(nèi)容繁多，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的問題，任課教師則趨向于把大部分課時(shí)放在理論基礎(chǔ)的講解，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的時(shí)間嚴(yán)重不足。一味地進(jìn)行理論講解，不僅讓課堂變得枯燥乏味，也減少了教師與學(xué)生的交流，不利于掌握理論知識(shí)和編程能力的培養(yǎng)[7]。

2 OBE概述

以結(jié)果為基礎(chǔ)的教育（Outcome-Based Education，OBE）是20 世紀(jì)90 年代在北美發(fā)展起來的教育模式。國內(nèi)學(xué)者姜波在文獻(xiàn)[8]中針對(duì)OBE 教育模式提出了“兩個(gè)目標(biāo)、三個(gè)假設(shè)和四個(gè)原則”，他認(rèn)為如果不以這四項(xiàng)原則為中心的教育模式就不能被稱為是“以結(jié)果為基礎(chǔ)”的教育模式。這四個(gè)原則分別是：

（1）明確地聚焦于最終有意義的結(jié)果；

（2）為成功擴(kuò)大機(jī)會(huì)并提供支援；

（3）對(duì)所有成功寄于較高的期待；

（4）從最終的結(jié)果反向設(shè)計(jì)。

OBE 教育模式得到了很多學(xué)者的青睞。針對(duì)成人教育學(xué)習(xí)群體在年齡、技能、學(xué)習(xí)能力等方面的特點(diǎn)，李小俞以O(shè)BE 為基礎(chǔ)提出了適用于成人教育的教學(xué)方案[9]。李柏林等人提出以O(shè)BE 教育模式進(jìn)行設(shè)計(jì)心理學(xué)課程建設(shè)，用學(xué)習(xí)成果驅(qū)動(dòng)代替以往的教學(xué)內(nèi)容驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量[10]。在Java 課程方面，余燁等人提出了基于OBE 的教學(xué)模式，他們認(rèn)為針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以對(duì)Java 程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。這樣可以適應(yīng)不同學(xué)生的特點(diǎn)，讓每個(gè)學(xué)生達(dá)到自己的目標(biāo)[7]。

3 基于OBE的Java課程改革

基于OBE 的Java 跨專業(yè)課程建設(shè)主要包括課程內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革和評(píng)估方式改革。余燁等人提出的教學(xué)模式對(duì)于面向跨專業(yè)學(xué)生的Java 課程設(shè)計(jì)具有一定的啟發(fā)。然而，其主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)或者具有相應(yīng)編程基礎(chǔ)的工科學(xué)生。同時(shí)，在文章中作者只提出了課程內(nèi)容的模塊劃分，并沒有給出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。因此，對(duì)于面向跨專業(yè)學(xué)生的Java 課程建設(shè)仍需進(jìn)一步地探索和研究。

3.1 課程內(nèi)容改革

選修跨專業(yè)Java 課程的學(xué)生具有不同的專業(yè)背景，在本文把學(xué)生分成三類：文科類、工科類和專業(yè)類。文科類學(xué)生主要是經(jīng)管政法等專業(yè)方向的學(xué)生。這類學(xué)生的編程基礎(chǔ)較弱，選修跨專業(yè)Java 課程的目標(biāo)主要是希望了解Java 程序語言的基本語法。工科類學(xué)生主要是數(shù)學(xué)、通信、電子等工科專業(yè)方向的學(xué)生。這類學(xué)生具有較強(qiáng)的邏輯思維，具有一定的編程基礎(chǔ)，選修跨專業(yè)Java 課程的目標(biāo)是希望提升編程能力，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的Java 程序開發(fā)。專業(yè)類學(xué)生是指計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，主要包括計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、大數(shù)據(jù)等方向的學(xué)生。這類學(xué)生具有專業(yè)基礎(chǔ)，編程思維強(qiáng)，選修跨專業(yè)Java 課程的目標(biāo)是擴(kuò)展專業(yè)知識(shí)，提升專業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1 給出了傳統(tǒng)教學(xué)方案中Java 課程的主要知識(shí)點(diǎn)。一般來說，一學(xué)期課程的總學(xué)時(shí)是64 學(xué)時(shí)，其中包括16 學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程。按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師需要對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全部講解。由于學(xué)時(shí)數(shù)的限制，課程內(nèi)容進(jìn)度安排很緊湊。如果按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，這樣的進(jìn)度安排對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)類學(xué)生也是有一定的難度，更何況沒有編程基礎(chǔ)的文科類學(xué)生。按照OBE 教學(xué)模式，根據(jù)不同專業(yè)背景的學(xué)生，可以設(shè)定不同的教學(xué)目標(biāo)。按照不同的教學(xué)目標(biāo)將Java 知識(shí)點(diǎn)模塊化，本文將Java 知識(shí)點(diǎn)分為3 個(gè)模塊：模塊1 為Java 基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，模塊2 為Java 應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)，模塊3 為Java 進(jìn)階知識(shí)點(diǎn)?；贠BE 的教學(xué)模式，對(duì)于跨專業(yè)的Java 課程內(nèi)容，教師可以把模塊1 作為公共基礎(chǔ)內(nèi)容，是每個(gè)學(xué)生需要達(dá)到的基本目標(biāo)。模塊2 和模塊3 可以作為選學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)背景選擇學(xué)習(xí)。

圖1 Java課程的主要知識(shí)點(diǎn)

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)為主，側(cè)重于對(duì)理論知識(shí)的理解。然而，忽略了對(duì)學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。對(duì)于工科類和專業(yè)類的學(xué)生而言，他們希望能夠通過這門課程，使得自己的編程能力有所提高，而不只是停留在基本知識(shí)的掌握階段。對(duì)于文科類學(xué)生而言，由于專業(yè)的背景不一樣，學(xué)生希望通過選修這門課擴(kuò)展自己的知識(shí)視野，培養(yǎng)一定的編程興趣和編程思維，不需要過分地強(qiáng)調(diào)編程能力。因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)定方面，基于OBE 的教學(xué)原則，同樣需要根據(jù)學(xué)生的目標(biāo)設(shè)定不同難度的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本文認(rèn)為，跨專業(yè)的Java 課程在設(shè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)定時(shí)應(yīng)該側(cè)重對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的理解和把握，這是編程應(yīng)用和高階學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

（2）綜合能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)定時(shí)也需考慮綜合能力的培養(yǎng)。綜合能力包括學(xué)習(xí)能力和編程能力。教師可以根據(jù)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決問題的能力。

（3）實(shí)驗(yàn)難度的適度。盡管強(qiáng)調(diào)學(xué)生編程能力的培養(yǎng)，也需要注意實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度。由于課時(shí)的有限性，不用按照綜合課程設(shè)計(jì)的思路設(shè)置編程量大的實(shí)驗(yàn)題目。

表1

表1 為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置情況的例子。考慮到基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，可以根據(jù)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的理解。為了訓(xùn)練學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)一定的編程能力，設(shè)置一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)?？紤]到課時(shí)有限的原因，綜合實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)置旨在能夠讓學(xué)生綜合運(yùn)用相應(yīng)的知識(shí)解決問題。這樣有益于增強(qiáng)學(xué)生的編程自信心，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

3.2 教學(xué)方法改革

基于OBE 的教學(xué)模式，考慮到不同學(xué)生的專業(yè)背景，可以采取混合教學(xué)模式，即課堂講授加微視頻的教學(xué)模式。對(duì)于模塊1 的知識(shí)點(diǎn)，任課教師可以采取課堂詳細(xì)講解的方式，讓沒有接觸過Java 語言的學(xué)生能夠?qū)ava 基礎(chǔ)知識(shí)有全面的了解。同時(shí)，提供相應(yīng)的微課視頻，讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后消化。對(duì)于模塊2和模塊3 的知識(shí)點(diǎn)，任課教師可以通過微課，以微視頻的方式講述知識(shí)點(diǎn)。微視頻的利用，有效縮減了教學(xué)中理論講解的課時(shí)。任課教師可以充分利用這些課時(shí)指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，加深理解，提升編程能力。這不僅增加了師生交流互動(dòng)的時(shí)間，也避免了乏味枯燥的理論講解。

3.3 評(píng)估方式改革

跨專業(yè)Java 課程目標(biāo)在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力和解決問題的能力，并不局限于對(duì)理論知識(shí)簡(jiǎn)單地理解和記憶。對(duì)于不同目標(biāo)的學(xué)生，采取多元化的考核機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)動(dòng)手實(shí)踐。表2 為基于OBE 的跨專業(yè)Java 課程評(píng)估方式?？己藘?nèi)容包括平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

（1）平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)30%。其中課堂出勤情況占10%，通過簽到或者點(diǎn)名的方式進(jìn)行考核。學(xué)習(xí)情況，占20%，針對(duì)的是課堂的表現(xiàn)（占10%）和課后的微課學(xué)習(xí)情況（占10%），考核學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)70%。其中，項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)，占40%。根據(jù)不同目標(biāo)的學(xué)生，分別考核基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的完成情況。項(xiàng)目匯報(bào)，占20%。在期末，學(xué)生需要總結(jié)自己的項(xiàng)目完成情況，按照要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括項(xiàng)目解決方案，實(shí)驗(yàn)代碼和自我評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的語句組織和排版也作為考核內(nèi)容之一。創(chuàng)新能力，占10%，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況和能力，擴(kuò)展綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容。

表2 基于OBE 的跨專業(yè)Java 課程評(píng)估方式

4 結(jié)語

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，Java 程序語言作為大數(shù)據(jù)平臺(tái)、企業(yè)應(yīng)用平臺(tái)和移動(dòng)客戶端的主流開發(fā)語言之一，具有龐大的市場(chǎng)和人才需求。在高校的復(fù)合型人才培養(yǎng)模式中，不僅要求學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，也注重知識(shí)視野的拓展，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和解決問題能力的訓(xùn)練?；贠BE 教育模式探索跨專業(yè)Java 課程的教學(xué)改革，有益于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。同時(shí)對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，可以在了解和掌握J(rèn)ava 程序語言的基礎(chǔ)上，激發(fā)編程興趣，培養(yǎng)編程思維，提升編程能力。