Java程序設(shè)計(jì)課程中混合教學(xué)模式的探討

郭峰　孫晶　童立靖

摘要：Java程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文提出一種結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、同伴教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的混合教學(xué)模式，并在北方工業(yè)大學(xué)Java程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程中應(yīng)用，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;同伴教學(xué);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);混合教學(xué)模式;Java程序設(shè)計(jì)

[]中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）07-0102-02

Abstract： Java programming is an important course for computer and related majors. The traditional teacher led teaching mode is difficult to stimulate students' interest in learning. In this paper， a mixed teaching mode combining flipped classroom， peer instruction and project driven is proposed and applied in the teaching process of Java programming course in North University of technology， and good teaching effect is achieved.

Key words： Flipped Classroom; Peer Instruction; Project Driven; mixed teaching mode; Java Programming

1 引言

圍繞著Java語言已經(jīng)形成一個(gè)完整龐大的應(yīng)用生態(tài)圈，以JDK為技術(shù)核心的大量框架、平臺(tái)、工具，無論是在傳統(tǒng)的軟件開發(fā)領(lǐng)域還是在深度學(xué)習(xí)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等近年來的熱點(diǎn)領(lǐng)域，都發(fā)揮著重要的作用。在TIOBE公司發(fā)布的編程語言排行榜上，Java語言在絕大多數(shù)年份排名第一位或第二位[1]。

Java程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，主要講授Java SE的內(nèi)容，是Java系列課程的起點(diǎn)。由于Java應(yīng)用的廣泛性，學(xué)生有學(xué)好Java的潛在動(dòng)力，但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常以“教師為中心”，采用“Java 知識(shí)點(diǎn)講解 + 程序演示”的授課方式，難以激發(fā)和維護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，編程訓(xùn)練題目也是圍繞著知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏連貫性和實(shí)用性。學(xué)生無法感受實(shí)際項(xiàng)目中需要面對(duì)和解決的問題，不利于編程能力和解決問題能力的提高。針對(duì)傳統(tǒng)的 Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式存在的問題 ， 已有較多的教改研究和探索。文獻(xiàn)[2]對(duì)計(jì)算機(jī)類程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了探討。文獻(xiàn)[3]提出了融合 CDIO 工程教育理念和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的 Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革總體思路。文獻(xiàn) [4]提出項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的課堂教學(xué)模型，文獻(xiàn)[5]提出了基于翻轉(zhuǎn)課堂的項(xiàng)目化教學(xué)改革方案，文獻(xiàn)[6] 提出基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，文獻(xiàn)[7] 提出“以項(xiàng)目為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，CDIO 能力培養(yǎng)”的教育模式。這些研究從不同教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了積極的探索，在一定程度上都能提升教學(xué)效果。

2 混合教學(xué)模式

文獻(xiàn)[8]在教育碩士研究生的培養(yǎng)過程中，采用了翻轉(zhuǎn)課堂和同伴教學(xué)的“混合式教學(xué)模式”?！盎旌鲜浇虒W(xué)”指把兩種或兩種以上的教學(xué)方法融合在一起進(jìn)行的教學(xué)，這種混合是根據(jù)課程教學(xué)需要而進(jìn)行的有目的、有計(jì)劃、有針對(duì)性的混合，而不是隨意和雜亂無章的混合。把“混合式教學(xué)”等同于線上線下相結(jié)合的觀點(diǎn)是不恰當(dāng)?shù)?，線上線下只是傳播渠道的區(qū)別，而非教學(xué)方法上的區(qū)別。

在高校的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)實(shí)踐中，近年來項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法被大量采用，同伴教學(xué)的應(yīng)用尚不多見。同伴教學(xué)（Peer Tutoring或Per Instruction）是指在教師的指導(dǎo)和培訓(xùn)下，作為教學(xué)者的學(xué)生對(duì)另外一些學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，幫助與其相同或相似年級(jí)水平的同伴及低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)形式。同伴教學(xué)是學(xué)生之間相互施教、相互促進(jìn)、共同受益的一種教學(xué)組織形式。由于同學(xué)之間更為熟悉，思維方式，認(rèn)知水平，知識(shí)體系等各方面的相似性，使得這種方式受歡迎且有效果[9]。與傳統(tǒng)班級(jí)教學(xué)相比，在倡導(dǎo)素質(zhì)教育的今天，同伴教學(xué)具有不容忽視的優(yōu)越性，對(duì)當(dāng)今教育改革尤其是教育教學(xué)實(shí)踐具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂更多的是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)流程上的改進(jìn)，同伴教學(xué)法更容易激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，本文從更多維度和視角探索 Java 程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革，在教學(xué)過程中綜合運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、同伴教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，形成一種適合java程序設(shè)計(jì)課程的混合教學(xué)模式，為培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型的新工科 Java 軟件開發(fā)人才起到一定的促進(jìn)作用。

3 教學(xué)實(shí)踐及效果

3.1 教學(xué)實(shí)踐

2020年春季，受新冠疫情影響，教學(xué)從線下完全轉(zhuǎn)為線上的虛擬課堂。虛擬課堂采用中國大學(xué)慕課的精品課程與直播平臺(tái)騰訊會(huì)議結(jié)合的方式。其中，中國大學(xué)慕課的精品課程是由北京大學(xué)唐大仕老師在線講授的Java程序設(shè)計(jì)課程，該課程是國家國家精品課。在線講授課程相比于現(xiàn)實(shí)課程的好處是可以重復(fù)觀看，尤其是對(duì)于疏于做課堂筆記的學(xué)生。但是，在線講授也有缺陷，相比于現(xiàn)實(shí)課程，它難于觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。這是由于在線講授缺乏與學(xué)生的直接溝通，難以得到即時(shí)反饋。

本課程在直播平臺(tái)中采用了翻轉(zhuǎn)課堂和同伴教學(xué)的模式，以重點(diǎn)和難點(diǎn)講解為主要直播內(nèi)容，增加學(xué)生在線講解環(huán)節(jié)。重點(diǎn)和難點(diǎn)的講解是解答學(xué)生學(xué)習(xí)在線課程時(shí)遇到的問題。學(xué)生在線講解更容易激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，也容易發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，根據(jù)不同章節(jié)的難易程度，靈活調(diào)整課程的進(jìn)度。Java課程是C語言的后續(xù)課程，由于Java語言的數(shù)據(jù)類型和基本控制結(jié)構(gòu)與C語言的相似性，這部分內(nèi)容對(duì)于有C語言基礎(chǔ)的同學(xué)來說很容易掌握，因此第三章《數(shù)據(jù)運(yùn)算、流程控制和數(shù)組》安排學(xué)生提前觀看視頻，在課堂進(jìn)行簡單總結(jié)，快速通過。而第四、五章是本課程的核心內(nèi)容，尤其第五章《深入理解Java語言》難度較大，在安排同學(xué)預(yù)習(xí)之后，有些同學(xué)反映有些內(nèi)容不易理解，因此在課堂上詳細(xì)講解Java語言的一些重要特性。

在課堂講解中，更加注重理論和實(shí)際的結(jié)合，更加注重對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解，而不是記憶。比如，在講面向?qū)ο蠡靖拍钸@一部分，通常會(huì)介紹抽象、封裝、繼承和多態(tài)四個(gè)特性，如果僅僅停留在文字和概念層面，同學(xué)們并不能真正理解，在課堂講解中，告訴同學(xué)們每個(gè)特性通過實(shí)際程序中那些關(guān)鍵字或者語法結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來，這些特性就不再是抽象的概念，而是有具體的對(duì)照物并且和已經(jīng)掌握的知識(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，從而真正理解這些特性為什么非常重要。在講解Java語言標(biāo)識(shí)符時(shí)，如果僅僅告訴同學(xué)們定義標(biāo)識(shí)符的規(guī)則，很難記住，所以在課堂上進(jìn)一步引導(dǎo)同學(xué)們思考，如果在定義標(biāo)識(shí)符時(shí)，違反了這些規(guī)則會(huì)有什么后果，并通過編寫一些代碼演示一下，就很容易理解為什么定義這些規(guī)則，因?yàn)檫`反規(guī)則會(huì)產(chǎn)生二義性，我們的程序就沒有辦法正常編譯和運(yùn)行了。

基于同伴教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，有些教學(xué)內(nèi)容安排掌握程度較好的同學(xué)來講解，老師再課堂上進(jìn)行歸納總結(jié)。比如第二章《簡單的Java程序》，其中有些內(nèi)容操作性比較強(qiáng)，安排同學(xué)在課堂上介紹開發(fā)工具的使用和演示簡單程序的編寫、編譯和執(zhí)行的過程。在第七章《工具類和常用算法》第十章《圖形用戶界面》部分內(nèi)容也采用了同伴教學(xué)的方式。

在上機(jī)環(huán)節(jié)，除了往年按章節(jié)安排的上機(jī)題目之后，另外設(shè)置了接近實(shí)際項(xiàng)目的綜合性編程題目，開發(fā)一個(gè)簡化的企業(yè)人力資源管理系統(tǒng)，綜合運(yùn)用面向?qū)ο蠡A(chǔ)、圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫編程等知識(shí)，使得同學(xué)們對(duì)于Java語言的實(shí)用性有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。

建立微信群加強(qiáng)溝通，在群里教師和學(xué)生之間，學(xué)生和學(xué)生之間都可交流。實(shí)際效果很好。而且同學(xué)之間的交流對(duì)于老師是可見的，對(duì)于學(xué)生掌握的程度，不同層次學(xué)生之間的差異，甚至學(xué)生的性格特點(diǎn)都有展示。

學(xué)生之間的交流也是很激烈的，例如有的同學(xué)提問“為什么不教一些深層的東西？”，有同學(xué)回復(fù)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，您掌握了嗎”，“編譯原理，懂嗎”。說明有些同學(xué)能夠理解Java體系中不同層次知識(shí)的區(qū)別，而有些同學(xué)則不能很好地理解。作為教師，在群里進(jìn)一步和學(xué)生溝通，了解這位同學(xué)對(duì)“深層”的理解，該同學(xué)認(rèn)為框架是深層的知識(shí)，然后進(jìn)一步向同學(xué)們介紹框架的基本原理，以及框架和課程內(nèi)容的關(guān)系，幫助同學(xué)們澄清一些不太正確的認(rèn)識(shí)，對(duì)于框架的學(xué)習(xí)，可以分為用框架和研究框架，如果僅僅是在項(xiàng)目中使用框架，不是知識(shí)結(jié)構(gòu)的深度擴(kuò)展，而是廣度的擴(kuò)展。

通過微信群，原來的線下答疑改為線上答疑，交流更加便捷，但也增加了工作量，隨時(shí)可能會(huì)有同學(xué)問問題，有時(shí)候深夜還有同學(xué)問問題，這也反映同學(xué)們學(xué)習(xí)熱情和積極性很高。

3.2 教學(xué)效果

學(xué)生們對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的改變普遍反映較好，對(duì)教學(xué)效果認(rèn)可度也比較高。很多同學(xué)反映，通過學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計(jì)課程，對(duì)于編程有了更加深入的理解，對(duì)于主流的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法有了更加深入和準(zhǔn)確的理解。也掌握了很多實(shí)際軟件項(xiàng)目開發(fā)中需要掌握的知識(shí)，比如圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)編程、異常處理、多線程、數(shù)據(jù)庫、文件處理等，在以往C和C++的學(xué)習(xí)中主要是基本語法和概念以及簡單算法的學(xué)習(xí)，對(duì)于通過編程語言能完成哪些實(shí)際的任務(wù)并不太了解，通過Java程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，編程能力有了較大提高。

特別是，期末考試的卷面成績中，在基本沒有改變大部分考核內(nèi)容的情況下，80分以上的學(xué)生達(dá)到55人，占全體選課學(xué)生（149人）的38%。卷面成績及格人數(shù)的百分比，達(dá)到90%，良好率和及格率有較大的提升。說明選課同學(xué)中成績出色的學(xué)生，對(duì)于課程學(xué)習(xí)的積極性有很大提高，同時(shí)也帶動(dòng)了周圍同學(xué)們的學(xué)習(xí)氛圍。

4 結(jié)論

通過教學(xué)模式的調(diào)整，由教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)，通過翻轉(zhuǎn)課堂，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)靈活地調(diào)整課程的進(jìn)度，通過同伴教學(xué)，起到了很好的示范作用，使得同學(xué)們更容易發(fā)現(xiàn)不足，激發(fā)進(jìn)取心。通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的上機(jī)題目設(shè)置，對(duì)于Java程序設(shè)計(jì)的編程實(shí)踐有很好的指導(dǎo)作用。鑒于課堂中是全年級(jí)所有學(xué)生，摻雜著實(shí)驗(yàn)班的優(yōu)秀學(xué)生，也包括專起本、軍轉(zhuǎn)等新加入的學(xué)生，在今后教學(xué)中也還是要照顧到他們知識(shí)體系尚不完整的特點(diǎn)，對(duì)于一些最基本的技能、概念，也還是要花時(shí)間去解釋和講解，使盡量多的學(xué)生學(xué)習(xí)效果能夠得到提升。

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【通聯(lián)編輯：王力】