基于案例驅(qū)動的教學(xué)在《Java程序設(shè)計(jì)》課程中的實(shí)施與探索

張虎 葉傳奇 谷志峰

摘要：在“大工科”教育理念逐步深化的教學(xué)改革過程中，案例驅(qū)動教學(xué)模式越來越受到青睞。在《Java程序設(shè)計(jì)》課程中引入案例驅(qū)動教學(xué)模式，通過講授內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，精心設(shè)計(jì)案例用于理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，不僅能夠順利完成教學(xué)內(nèi)容的講授，還能夠使學(xué)生牢固掌握所講內(nèi)容，并在掌握理論內(nèi)容的基礎(chǔ)上掌握應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，為今后滿足今后的編程崗位需求打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：Java程序設(shè)計(jì);案例驅(qū)動;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);案例設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0146-03

伴隨互聯(lián)網(wǎng)、信息化的進(jìn)程，Java語言已融入以Android平臺為代表的移動應(yīng)用、普通桌面應(yīng)用、Web 應(yīng)用程序、Web 服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器、游戲、汽車、工業(yè)自動化等各行各業(yè)。因?yàn)镴ava語言的開源和免費(fèi)、易學(xué)易用，安全、快速、功能強(qiáng)大，并能夠適用于Windows、Linux 、Mac等不同的平臺，使得Java語言成為世界上最流行的編程語言之一。根據(jù)Tiobbee的統(tǒng)計(jì)，Java語言的排名始終排在計(jì)算機(jī)語言的榜首。熟練掌握、應(yīng)用Java語言的軟件開發(fā)人才在人才市場中始終保持著旺盛的需求?；贘ava語言的人才培養(yǎng)是各高校軟件人才的重點(diǎn)培養(yǎng)方向。

1 學(xué)生學(xué)習(xí)Java課程的現(xiàn)狀

各高校軟件專業(yè)的課程設(shè)置普遍為由C語言入門，而后根據(jù)專業(yè)方向的劃分開設(shè)Java、C#、PHP、Python等語言。我院的Java方向的課程設(shè)置，是在C語言的基礎(chǔ)上繼續(xù)開設(shè)Java課程，并以Java課程開始Java方向的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

《Java程序設(shè)計(jì)》是面向計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及Java語言中面向?qū)ο缶幊?、多線程處理、網(wǎng)絡(luò)通信等內(nèi)容，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠達(dá)到了解 Java 語言特征、類庫以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想，學(xué)會利用 Java 語言編寫面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的簡單程序。在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)需明確必要的理論知識的升華與知識層面的拓展，不能局限于單純的技能訓(xùn)練。以能力的培養(yǎng)為重點(diǎn)，以編程崗位的需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生具備職業(yè)崗位所需的編程思維和能力，職業(yè)生涯發(fā)展所需的能力和終身學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)一站式教學(xué)理念。

在Java課程之前，學(xué)生們已經(jīng)有了C語言的基礎(chǔ)，對于編程已經(jīng)不再陌生，但對于編程能夠做什么還只是模糊的認(rèn)識，自己還沒有寫過與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的程序，所以在學(xué)習(xí)編程時仍然是抽象的概念，只是為了學(xué)習(xí)一門課而學(xué)習(xí)，沒有真正領(lǐng)會到編程的思想。就往屆的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，在開始Java課程的學(xué)習(xí)后，學(xué)生們?nèi)匀皇莾H僅把它當(dāng)作一門課而機(jī)械的學(xué)習(xí)，上課聽得懂，課下也把老師布置的作業(yè)完成了，但是沒有真正思考程序設(shè)計(jì)的過程和細(xì)節(jié)，僅僅是完成了作業(yè)，所以在遇到實(shí)際問題的時候還是不會用所學(xué)的知識和技術(shù)來解決問題。學(xué)、用的分離現(xiàn)象說明學(xué)生在基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)上課程結(jié)課后通過了形式上的考試，但還沒有真正掌握，沒有應(yīng)用知識的思維和能力。

基于學(xué)生學(xué)、用分離的實(shí)際，在教學(xué)過程中引入案例驅(qū)動的教學(xué)模式。

2 案例驅(qū)動模式的引入和運(yùn)行

程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程要體現(xiàn)課程之間的銜接、各門功課之間的相互作用，比如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為課程提供數(shù)據(jù)組織管理和算法的支持，數(shù)據(jù)庫為項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)存儲和管理的支持等等。

在實(shí)驗(yàn)課程中，基于工作過程開發(fā)課程內(nèi)容，以行動為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，以學(xué)生為主體，以案例（項(xiàng)目）實(shí)訓(xùn)為手段，設(shè)計(jì)出理論學(xué)習(xí)與技能掌握相融合的課程內(nèi)容體系。教學(xué)整體設(shè)計(jì)“以職業(yè)技能培養(yǎng)為目標(biāo)，以案例（項(xiàng)目）任務(wù)實(shí)現(xiàn)為載體、理論學(xué)習(xí)與實(shí)際操作相結(jié)合”。

本課程為考試課程，期末考試采用百分制的閉考試模式，在機(jī)試或筆試的形式上可以選擇。學(xué)生的考試成績由平時成績（30%）和期末考卷試（70%）組成。命題的思路是在基本概念、原理的基礎(chǔ)上，融入實(shí)際應(yīng)用中的問題進(jìn)行題目的設(shè)定。從而要求學(xué)生在答題的過程中，能夠用基本概念、原理來指導(dǎo)答題，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用中的融合。

本課程的授課模式為：課堂授課+上機(jī)實(shí)驗(yàn)，分別考核記錄成績。其中，課堂主要采用多媒體的方式進(jìn)行授課，并且會通過測試題階段測試學(xué)生的掌握程度;上機(jī)實(shí)驗(yàn)主要是編寫程序，要求學(xué)生動手完成指定的程序設(shè)計(jì)或驗(yàn)證。

3 案例的設(shè)計(jì)不但要結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用，還要要結(jié)合教學(xué)需要

3.1 精心編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

上機(jī)實(shí)驗(yàn)是對理論學(xué)習(xí)的深化與拓展，是學(xué)生將課堂的理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為自身軟件開發(fā)技能的必經(jīng)環(huán)節(jié)。上機(jī)指導(dǎo)是每次實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)書，是指引學(xué)生訓(xùn)練方向、取得收獲的工具。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中在實(shí)驗(yàn)案例的編排上要循序漸進(jìn)，既要做到訓(xùn)練目的的循序漸進(jìn)，也要做到訓(xùn)練難度的循序漸進(jìn)。

3.1.1訓(xùn)練目的要循序漸進(jìn)

實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)置，要根據(jù)所學(xué)的知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，在內(nèi)容分級上分為基礎(chǔ)驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)根據(jù)上課所學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，對每一個知識點(diǎn)所講到的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，是掌握基礎(chǔ)內(nèi)容的基礎(chǔ)案例。上課講得多，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不可能面面俱到，但要做到以點(diǎn)帶面。并且，在原理講完后，在眾多的應(yīng)用方法中不會全都講到，課堂上會把重要的、常用的方法講到，其余的內(nèi)容需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室自己查閱參考資料來進(jìn)行完善、掌握。比如對于集合類中的方法，課堂上講完原理后，老師會舉例演示其應(yīng)用的方法，但對應(yīng)的函數(shù)有很多，課堂上不會一一演示，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中也只是把常用的函數(shù)通過實(shí)際的案例來進(jìn)行練習(xí)。沒有練習(xí)到的函數(shù)就需要學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)來查閱API，而后自己進(jìn)行練習(xí)。這樣的訓(xùn)練過程，不僅使得學(xué)生掌握了基礎(chǔ)內(nèi)容，還鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在遇到新的問題時能夠運(yùn)用自己的所學(xué)，通過查閱資料獲取幫助從而解決問題。綜合案例是在基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。綜合性實(shí)驗(yàn)把知識點(diǎn)進(jìn)行融合，在一個需求解決的過程中應(yīng)用到多個知識點(diǎn)的內(nèi)容，從而體現(xiàn)其綜合性。在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目上要留出部分內(nèi)容讓學(xué)生自由發(fā)揮，體現(xiàn)一定的創(chuàng)新性。

3.1.2訓(xùn)練難度要循序漸進(jìn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要把握好訓(xùn)練難度，要遵循先易后難的原則?；A(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的難度較低，體現(xiàn)所學(xué)的內(nèi)容，要求學(xué)生掌握基本方法的使用。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)方法上綜合應(yīng)用的、有一定難度的實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)對多個知識點(diǎn)、方法綜合應(yīng)用、進(jìn)行融會貫通的實(shí)驗(yàn)，既有難度，也有一定的靈活性。在難度的設(shè)計(jì)上不能一開始就提高難度，因?yàn)閷W(xué)生掌握的程度不同，對于知識、技能掌握較為薄弱的學(xué)生，起步的難度過高會使得他們失去信心，甚至放棄。要在多個實(shí)驗(yàn)題目的順序上逐次排列，是學(xué)生在題目的完成過程中體驗(yàn)到成就感，同時掌握方法，從而達(dá)到訓(xùn)練的目的。這樣的編排，既保證了掌握程度較為薄弱學(xué)生的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，也能夠讓學(xué)有余力的學(xué)生有發(fā)揮的空間。

3.1.3實(shí)驗(yàn)題目案例的設(shè)計(jì)要精細(xì)化，要在知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來設(shè)計(jì)，做到大小結(jié)合。

實(shí)驗(yàn)題目的案例，首先要體現(xiàn)所講授的知識點(diǎn)。比如在選擇結(jié)構(gòu)中的多分支結(jié)構(gòu)，可以將用戶身份證號的分析程序拿來做案例，通過身份證號的字串截取、匹配，輸出該用戶的籍貫、出生日期等信息。在集合類中，分別用ArrayList和HashSet來實(shí)現(xiàn)模擬彩票的2選5的操作，通過老師的講解，并讓學(xué)生分析、比較二者實(shí)現(xiàn)過程的差別，從而領(lǐng)會、掌握線性和非線性集合的原理和操作特點(diǎn)。

在lInkedList的學(xué)習(xí)過程中，設(shè)計(jì)用LinkedList實(shí)現(xiàn)堆棧的進(jìn)、出棧操作，不僅在基本操作上進(jìn)行了真悶練習(xí)，掌握了每個函數(shù)的功能、特點(diǎn)，還對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所學(xué)習(xí)的堆棧操作做了進(jìn)一步的理解和掌握。這個實(shí)驗(yàn)案例完成后，學(xué)生能夠自己選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并自己完成堆棧操作的程序書寫。

將知識點(diǎn)結(jié)合具體的應(yīng)用進(jìn)行案例設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了案例設(shè)計(jì)的精細(xì)化，學(xué)生通過案例的練習(xí)能充分理解知識點(diǎn)，并掌握其應(yīng)用的方法。

案例設(shè)計(jì)還要大小結(jié)合。體現(xiàn)知識點(diǎn)的案例是讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)內(nèi)容，掌握一個一個分散的知識點(diǎn)，這些是小的案例。在基礎(chǔ)知識點(diǎn)掌握后，就要通過大的案例來進(jìn)行綜合練習(xí)。大的案例是諸多知識點(diǎn)的綜合應(yīng)用，是在基礎(chǔ)知識掌握后的升華，是實(shí)際操作技能的訓(xùn)練。大的案例要結(jié)合實(shí)際，靈活多樣，但主旨是固定的，就是要訓(xùn)練學(xué)生對所講授內(nèi)容的技能應(yīng)用。大的案例在實(shí)驗(yàn)課上的時間是不夠的，可以布置成大作業(yè)，比如每兩周一個大作業(yè)。大作業(yè)的完成時間也布置得稍長一些，可以留一周時間，在實(shí)際運(yùn)行中，我們是布置本次大作業(yè)時要提交上次的大作業(yè)。這樣的完成周期，學(xué)生們不僅能夠?qū)Ｐ耐瓿身?xiàng)目，而且有充足的時間做相互交流、查閱資料，能夠高質(zhì)量地完成。而不會為了在短時間內(nèi)為了完成作業(yè)而拼湊程序來應(yīng)付作業(yè)。比如在學(xué)習(xí)了集合類和GUI編程后，布置了商品管理的大作業(yè)，作業(yè)參考界面如圖1所示。

這個案例不僅要求學(xué)生能夠自己選擇管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還要能夠完成數(shù)據(jù)的增刪改查，并能夠自己布局界面、書寫控件的驅(qū)動。完成了這個案例，也為后續(xù)的數(shù)據(jù)庫操作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了基礎(chǔ)，屆時可以套用這個界面，將原本集合類的數(shù)據(jù)管理方式替換成數(shù)據(jù)庫的管理方式就完成了一個新的作業(yè)。這樣，一個案例不僅訓(xùn)練了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力，還在知識的連貫性上有了充分的認(rèn)識，將知識點(diǎn)做到充分、扎實(shí)地掌握。

3.2實(shí)驗(yàn)方式要靈活起來

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是在一定的知識點(diǎn)教學(xué)完成之后，安排一次上機(jī)實(shí)驗(yàn)。但僅依靠有限的上機(jī)實(shí)驗(yàn)時間是不夠的，可以小作業(yè)和大作業(yè)相結(jié)合，線下和線上相結(jié)合。

小作業(yè)是每次實(shí)驗(yàn)布置的上機(jī)內(nèi)容，大作業(yè)是將若干內(nèi)容相融合后布置的綜合性作業(yè)，完成時間相對較長的作業(yè)。平時每堂課課后布置作業(yè)、上機(jī)布置的練習(xí)內(nèi)容為小作業(yè)，每周或每兩周布置的綜合性案例是大作業(yè)。小作業(yè)是知識點(diǎn)的鞏固，大作業(yè)時思路的拓展和技術(shù)能力的訓(xùn)練。上機(jī)實(shí)驗(yàn)方式可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行靈活的擴(kuò)展。首先要保證固定的上機(jī)實(shí)驗(yàn)時間，在上機(jī)實(shí)驗(yàn)的過程中老師可以和學(xué)生面對面的交流、答疑，對發(fā)現(xiàn)的共性問題進(jìn)行及時的講解、處理，針對完成得較好的、存在問題較多的實(shí)驗(yàn)作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評。在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，與學(xué)生進(jìn)行線上的互動，把實(shí)驗(yàn)課搬到網(wǎng)上。學(xué)生在課下自習(xí)時遇到問題可以給老師留言、提交作業(yè)等，老師在網(wǎng)上與學(xué)生進(jìn)行互動交流也更加方便。在開啟線上的輔導(dǎo)、答疑后，實(shí)驗(yàn)課的時間得到充分的增加，并且不受地點(diǎn)的限制，雖然沒有見面課的交流直接，但作為有限的實(shí)驗(yàn)科學(xué)時而言是一種極其有益、高效的補(bǔ)充。

4 課程實(shí)驗(yàn)考核方式要與實(shí)際結(jié)合、突破傳統(tǒng)

課程理論考試可以在機(jī)試或筆試的形式上選擇進(jìn)行，但在課程實(shí)驗(yàn)考核過程中，不建議以傳統(tǒng)的筆試或機(jī)試的形式進(jìn)行。傳統(tǒng)的考試形式對于實(shí)操性強(qiáng)的語言編程課來講并不適合，卷面考的內(nèi)容雖然可以以多種形式變化著考核學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度，但很難區(qū)分學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，和應(yīng)用自己的所學(xué)對問題的分析、處理能力。我們建議通過大作業(yè)的形式來完成實(shí)驗(yàn)課的考核。每人一個題目，在完成程序的基礎(chǔ)上，自己要完成項(xiàng)目的需求分析、設(shè)計(jì)報告，并在考核現(xiàn)場進(jìn)行演示、講解。全部過程類似于課程設(shè)計(jì)，但難度和時間少于課程設(shè)計(jì)。大作業(yè)的形式不僅能夠反映學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握和理解程度，也訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，是課程學(xué)習(xí)的一個重要的功能部分。

5 結(jié)語

案例驅(qū)動教學(xué)模式的應(yīng)用，在教學(xué)過程中收到了滿意的效果。學(xué)生在Java程序設(shè)計(jì)課程接收后都能能夠應(yīng)用課堂的所學(xué)寫出諸如考試管理系統(tǒng)、商品管理系統(tǒng)等小程序，真正達(dá)到了課程教學(xué)目的，在編程技能訓(xùn)練上也收到滿意的效果。目前，我們還在繼續(xù)探索案例驅(qū)動教學(xué)模式的運(yùn)行，在案例的編排上還在繼續(xù)，正在根據(jù)眾多的知識點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)案例，以期后續(xù)更加滿意的教學(xué)效果。

【通聯(lián)編輯：光文玲】