新工科背景下Java程序設(shè)計(jì)課程改革探索與思考

周黎鳴 郭拯危

摘? 要： 針對(duì)Java程序設(shè)計(jì)課程的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，分析了當(dāng)前Java程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式，以及教學(xué)過(guò)程中的考核機(jī)制。提出以“過(guò)程性評(píng)價(jià)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”為核心的新教學(xué)體系，并說(shuō)明教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞： Java程序設(shè)計(jì); 過(guò)程性評(píng)價(jià); 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng); 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2019）04-93-03

Abstract： Aiming at the current situation and problems of Java programming course， this paper analyzes the current teaching content， teaching methods and assessment mechanism in the teaching process of Java programming course.? A new teaching system with "process evaluation and project-driven" as the core is put forward， and the teaching results are explained.

Key words： Java programming; process evaluation; project-driven; teaching reform

0 引言

Java語(yǔ)言是一種功能強(qiáng)大和多用途的編程語(yǔ)言，針對(duì)不同的運(yùn)行環(huán)境，Java語(yǔ)言具有“一次開發(fā)，到處使用”的特點(diǎn)，可針對(duì)Android平臺(tái)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)以及服務(wù)器等開發(fā)相應(yīng)的程序軟件。根據(jù)2018年12月TIOBE最新的編程語(yǔ)言排行榜中，Java語(yǔ)言以15.932%的熱度排名榜首[1]，表明Java語(yǔ)言涉及的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)Java工作的要求越來(lái)越高。目前，各高校普遍把Java程序設(shè)計(jì)課程作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，如何提升學(xué)生的編程水平和邏輯思維能力，是擺在本科教學(xué)過(guò)程中的突出問(wèn)題[2-3]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

Java程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響到其他相關(guān)的課程教學(xué)，如移動(dòng)應(yīng)用軟件開發(fā)和Java Web開發(fā)，相關(guān)領(lǐng)域的專家也進(jìn)行著廣泛地研究和改革[4-6]，但是，Java教學(xué)中仍然存在著許多不足之處。

⑴ 理論知識(shí)重于實(shí)踐練習(xí)。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，首先教師講解理論知識(shí)并演示代碼，然后學(xué)生分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在這種模式下，學(xué)生已學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐操作并沒有緊密結(jié)合在一起，造成學(xué)生上機(jī)練習(xí)時(shí)理論知識(shí)已經(jīng)忘記了很多，而實(shí)踐操作又沒有理論內(nèi)容的支撐。因此，這種教學(xué)模式的效率很低，學(xué)生無(wú)法從學(xué)習(xí)中獲得程序開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和樂(lè)趣。

⑵ 教學(xué)過(guò)程中學(xué)生沒有項(xiàng)目實(shí)踐。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，僅僅是針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行上機(jī)練習(xí)，很少會(huì)經(jīng)歷實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)。因此，學(xué)生無(wú)法做到“學(xué)以致用”，無(wú)法串聯(lián)起每個(gè)知識(shí)點(diǎn)以及它們實(shí)際的用途和使用場(chǎng)景，進(jìn)而造成學(xué)生只了解理論知識(shí)，而不會(huì)把這些知識(shí)運(yùn)用到程序開發(fā)實(shí)踐中。

⑶ 缺少激勵(lì)性的評(píng)價(jià)機(jī)制。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，有些學(xué)生理解知識(shí)快，動(dòng)手能力強(qiáng)，但是他們并不善于考試，因此期末考試成績(jī)并不突出。這很容易使學(xué)生不注意平時(shí)的學(xué)習(xí)和積累，并在期末考試前突擊復(fù)習(xí)。

⑷ 學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的積極性。教師平時(shí)講授的知識(shí)大多是書本上的內(nèi)容和練習(xí)，很少會(huì)涉及課外知識(shí)，這樣會(huì)使學(xué)生知識(shí)面狹窄和解決實(shí)際問(wèn)題的能力薄弱，進(jìn)而造成學(xué)生沒有積極學(xué)習(xí)的動(dòng)力，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)能力。

2 教學(xué)改革思路和措施

在新工科背景下，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐能力，Java程序設(shè)計(jì)這門課在機(jī)房采用“即學(xué)即練”的教學(xué)方法，注重理論和實(shí)踐的結(jié)合。同時(shí)，該課程使用過(guò)程性評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，學(xué)生就可以及時(shí)進(jìn)行上機(jī)操作，并對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)用，從而幫助學(xué)生鞏固已學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)Java程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想，熟練掌握J(rèn)ava程序開發(fā)的基本方法。

2.1 課程實(shí)施

Java程序設(shè)計(jì)課程是本科計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的重要課程。該課程主要講授Java程序設(shè)計(jì)的基本概念和方法，包括Java語(yǔ)言基礎(chǔ)、面向?qū)ο髾C(jī)制、Java基礎(chǔ)類、圖形用戶界面設(shè)計(jì)、異常處理、多線程控制、輸入/輸出流、網(wǎng)絡(luò)編程、JDBC等。通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下程度：①理解和掌握J(rèn)ava語(yǔ)言的基本語(yǔ)法;②掌握面向?qū)ο缶幊痰乃枷?③能夠運(yùn)用Java進(jìn)行面向?qū)ο蟮木幊?④能夠使用Java語(yǔ)言進(jìn)行基于GUI的應(yīng)用程序設(shè)計(jì);⑤了解Java類庫(kù)應(yīng)用;⑥掌握J(rèn)ava高級(jí)程序設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)。最后，學(xué)生可以熟練使用Java編程，為學(xué)習(xí)與Java相關(guān)的課程做好鋪墊，同時(shí)也為未來(lái)的軟件開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言既可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，又能提高學(xué)生的代碼編輯和調(diào)試能力以及初步的軟件設(shè)計(jì)能力。

⑴ 課前知識(shí)預(yù)習(xí)

每次課前，教師通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)或者網(wǎng)盤發(fā)布與本次課相關(guān)的PPT、知識(shí)要點(diǎn)、問(wèn)題列表、課外資料等資源，激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索欲望和問(wèn)題的思考。通過(guò)課前學(xué)習(xí)，學(xué)生是帶著問(wèn)題來(lái)聽課，經(jīng)過(guò)教師對(duì)問(wèn)題的解答，可以幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)。教師課前對(duì)本次課的理論內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行分解，并做好知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)工作。

⑵ 課中教學(xué)

為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言，該課程安排在機(jī)房授課。學(xué)生學(xué)完相關(guān)理論知識(shí)后，可以及時(shí)上機(jī)編寫代碼，并把理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，從而促進(jìn)學(xué)生更好的掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。在講解理論知識(shí)時(shí)，教師用邊講邊演示的方式，讓學(xué)生體會(huì)知識(shí)點(diǎn)與編寫代碼之間的聯(lián)系，從而提高學(xué)生的編程技巧和邏輯思維能力。在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生碰到代碼上的問(wèn)題，可以及時(shí)向老師請(qǐng)教，通過(guò)實(shí)際操作，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。然后，教師歸納總結(jié)學(xué)生提出的問(wèn)題，并再次進(jìn)行代碼演示，同時(shí)指出學(xué)生的代碼問(wèn)題。通過(guò)“教師演示-學(xué)生提問(wèn)-問(wèn)題歸納”的形式，幫助學(xué)生解決困難問(wèn)題，讓學(xué)生逐漸掌握編程方法和解決代碼問(wèn)題的方法。

⑶ 課后交流反饋

通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)、QQ群、郵件等多種形式，學(xué)生把遇到問(wèn)題及時(shí)反饋給老師。根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題，教師將適當(dāng)調(diào)整授課方法和授課內(nèi)容。在學(xué)生和教師之間形成一種良性的溝通機(jī)制，一方面能增進(jìn)師生間的相互了解，另一方面促進(jìn)學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生獲取知識(shí)的積極性。通過(guò)師生間的交流，可以讓更多的學(xué)生參與到課堂教學(xué)中，并讓學(xué)生產(chǎn)生發(fā)自內(nèi)心的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目

與課堂講解不同，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目需要每個(gè)學(xué)生單獨(dú)完成。根據(jù)已學(xué)內(nèi)容，學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為Java程序，這樣不僅提高了學(xué)生的抽象邏輯能力，還提高了學(xué)生的編程水平。在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目中，學(xué)生在自主編寫代碼的過(guò)程中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，以查漏補(bǔ)缺的形式逐漸提升自己解決問(wèn)題的能力。通過(guò)代碼斷點(diǎn)調(diào)試，了解代碼編寫過(guò)程中的不足之處，體驗(yàn)工程實(shí)踐。

實(shí)踐項(xiàng)目是學(xué)生從課堂練習(xí)走向自主開發(fā)程序的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的鍛煉，學(xué)生能夠把理論知識(shí)轉(zhuǎn)為實(shí)際的項(xiàng)目實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的開發(fā)，學(xué)生可以掌握知識(shí)靈活運(yùn)用的方法，并獲得單獨(dú)開發(fā)工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)。一些實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目如表1所示。

2.3 綜合項(xiàng)目實(shí)踐

通過(guò)課堂練習(xí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了使用Java語(yǔ)言編寫程序的方法。但是，真正的項(xiàng)目開發(fā)需要多人協(xié)作完成，因此，需要提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)開發(fā)意識(shí)和協(xié)作溝通能力。

在綜合項(xiàng)目實(shí)踐階段，3-4名學(xué)生組成一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)包括一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。在這個(gè)階段，項(xiàng)目開發(fā)可以劃分為幾個(gè)子模塊開發(fā)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)一個(gè)子模塊的開發(fā)，各個(gè)團(tuán)隊(duì)需要溝通和協(xié)調(diào)接口的開發(fā)和調(diào)用。最后，各個(gè)子模塊被集成為一個(gè)軟件系統(tǒng)。以畢業(yè)論文管理系統(tǒng)為例，如圖1所示，其中前端展示分為登錄、論文提交、論文審查、幫助模塊;后臺(tái)服務(wù)包括學(xué)生管理、教師管理、論文管理和成績(jī)管理。

根據(jù)軟件的設(shè)計(jì)原則，首先進(jìn)行各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，然后各個(gè)小組協(xié)調(diào)接口和調(diào)用方式，進(jìn)而完成整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)。在開發(fā)過(guò)程中，各個(gè)小組不僅要負(fù)責(zé)本組的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作，還要負(fù)責(zé)與其他小組進(jìn)行協(xié)調(diào)和溝通。

通過(guò)綜合項(xiàng)目實(shí)踐，不僅可以提高學(xué)生的編程能力和團(tuán)隊(duì)精神，還能幫助學(xué)生了解和掌握系統(tǒng)開發(fā)的流程，從而幫助學(xué)生積累寶貴的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

3 過(guò)程性評(píng)價(jià)方案

Java課程不僅教授理論知識(shí)，還要求學(xué)生達(dá)到一定的編程水平。因此，只進(jìn)行一次期末考試是不夠的，需要對(duì)學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估和考核，包括學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況和各個(gè)階段的學(xué)習(xí)狀況。在成績(jī)構(gòu)成方面，平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)的比例分別為60%和40%，其中，平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)10%，考勤5%，課堂討論5%，階段性測(cè)驗(yàn)10%，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目10%，綜合項(xiàng)目實(shí)踐20%。因此，過(guò)程性評(píng)價(jià)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，這樣既能較好地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，又能高效地開展教學(xué)活動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在新工科背景下，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和項(xiàng)目開發(fā)能力，采用“過(guò)程性評(píng)價(jià)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”為核心的教學(xué)理念。在Java程序設(shè)計(jì)課程實(shí)踐中，學(xué)生通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目實(shí)踐的鍛煉，在學(xué)科競(jìng)賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)，并提高了項(xiàng)目開發(fā)水平，整體教學(xué)效果良好。但是，教學(xué)過(guò)程中也存在著一些問(wèn)題，比如學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性需提高、課堂注意力需加強(qiáng)。在今后的教學(xué)改革中，我們會(huì)不斷探索和借鑒先進(jìn)的教學(xué)理念和方法，進(jìn)一步完善該課程。

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