CDIO模式下基于云班課的對(duì)分課堂教學(xué)模式在Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用研究

李惠 孫新杰 陸孟

摘要：目前，計(jì)算機(jī)類的課程的教學(xué)改革大都采用CDIO模式。高校中很大一部分學(xué)生都存在基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固、動(dòng)手實(shí)踐能力較差、編程語(yǔ)言雜而不精等問題。因此，針對(duì)學(xué)生的情況，文章提出了一種基于云班課的對(duì)分課堂的教學(xué)模式。該模式以CDIO理念為指導(dǎo)，使用藍(lán)墨云班課，把傳統(tǒng)課堂分為對(duì)分課堂，給學(xué)生提供個(gè)性化資源。該模式不僅提高了學(xué)生的積極性，建立了多元化的考試機(jī)制，同時(shí)也加強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；云班課；對(duì)分課堂

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

文章編號(hào)：1009-3044（2022）31-0135-03

1 研究背景

六盤水師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程和大數(shù)據(jù)四個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)都開設(shè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)Java該門課程。通過對(duì)2019級(jí)、2018級(jí)的學(xué)生的問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生反映Java基礎(chǔ)知識(shí)掌握了，但是不會(huì)運(yùn)用到具體的項(xiàng)目中；一寫代碼就報(bào)錯(cuò)等問題；有時(shí)候遇到問題無(wú)從下手。造成上述問題主要是由于在教學(xué)中存在以下問題。

1） 學(xué)習(xí)需求與教學(xué)目標(biāo)不清晰

六盤水師范學(xué)院的計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)Java的教學(xué)目標(biāo)過于籠統(tǒng)，課程目標(biāo)并未針對(duì)專業(yè)進(jìn)行設(shè)置，這樣導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的需求混亂。四個(gè)專業(yè)的教學(xué)大綱設(shè)置的內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)都一樣，無(wú)區(qū)分度，并且有些內(nèi)容過于陳舊，跟不上技術(shù)的更新。例如：在JDK1.8版本中引入Lamda表達(dá)式，在該課程的教學(xué)大綱中并未涉及該內(nèi)容。此外，GUI編程在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)中使用得不多，該部分內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，但是在本院的課程大綱中，該部分內(nèi)容的課時(shí)較多。

2） 教學(xué)模式單一，師生缺乏溝通和交流

基于CDIO 的工程教育模式雖然已成為教育發(fā)展的新趨勢(shì)，但課堂授課依然是大學(xué)授課的主要模式[1]。大部分教師理論課堂上都是采用PPT講授、實(shí)驗(yàn)課使用上機(jī)實(shí)踐。由于該門課程使用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，概念比較抽象，實(shí)踐性很強(qiáng)，因此在教學(xué)過程中普遍采用“填鴨式”式教學(xué)。教師課堂上很少與學(xué)生進(jìn)行溝通交流，學(xué)生有疑問，教師不能及時(shí)答疑，學(xué)生只能繼續(xù)跟著教師進(jìn)度聽課，這樣，導(dǎo)致教師無(wú)法掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在學(xué)習(xí)中積累的問題越多，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣越來(lái)越小。由于計(jì)算機(jī)課程的特殊性，很多學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源獲取知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)電子設(shè)備的依賴性比較強(qiáng)，因此，部分學(xué)生上課的時(shí)候也在“低頭”，教師無(wú)法及時(shí)監(jiān)管[2]。

3） 教學(xué)內(nèi)容相對(duì)滯后，并且缺乏系統(tǒng)化

市場(chǎng)上關(guān)于Java的教材很多，但是很多教材內(nèi)容都是相對(duì)滯后的。因?yàn)?，教材從編寫到出版要?jīng)歷幾個(gè)月，但是Java中JDK版本、框架技術(shù)在不斷更新，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法及時(shí)了解當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求。此外，部分教材內(nèi)容不全，缺乏系統(tǒng)化。例如：很多教材中對(duì)于Java的泛型、枚舉類、注解、反射等內(nèi)容講解得比較簡(jiǎn)單，學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)掌握得較差，導(dǎo)致后期的專業(yè)課Web開發(fā)技術(shù)、JavaEE框架與開發(fā)課程進(jìn)度較慢。

4） 教學(xué)案例項(xiàng)目設(shè)計(jì)不合理

在Java程序設(shè)計(jì)課程中，教師會(huì)針對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)一系列的案例小程序，這些程序大多是為了配合語(yǔ)法知識(shí)的講解而設(shè)計(jì)出來(lái)的，一般無(wú)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并且這些項(xiàng)目缺少設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，大都是按照教師的思路講解，學(xué)生只會(huì)依葫蘆畫瓢寫代碼，即使學(xué)生運(yùn)行出程序，但是不理解里面的邏輯，忽視了學(xué)生設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。

5） 考核方式單一

在高校中，大多數(shù)的課程仍采用試卷考核方式，這種考核方式注重理論而忽視實(shí)踐，很難考核出學(xué)生的真實(shí)水平，尤其是不能考查出學(xué)生的動(dòng)手能力的高低，從而導(dǎo)致考試的不公平，這樣不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不能提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和編程能力。

因此，基于上述事實(shí)，對(duì)于Java課程的教學(xué)改革與實(shí)踐勢(shì)在必行[3]。

2 CDIO模式下基于云班課的對(duì)分課堂教學(xué)模式的構(gòu)建

為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，綜合考慮六盤水師范學(xué)院的實(shí)際情況，本項(xiàng)目以CDIO理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)與市場(chǎng)結(jié)合的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，使用藍(lán)墨云平臺(tái)和課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，把傳統(tǒng)課堂分為對(duì)分課堂。該項(xiàng)目將從以下幾個(gè)方面對(duì)該六盤水師范學(xué)院的Java課程進(jìn)行改革。

2.1 教學(xué)目標(biāo)的改革

首先要明確學(xué)習(xí)需求與教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)不同專業(yè)的人才需求，制定該專業(yè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)Java課程的教學(xué)目標(biāo)。例如：在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的Java課程中，利用接口和多態(tài)的特點(diǎn)，引入物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容。大數(shù)據(jù)專業(yè)主要是掌握J(rèn)ava的底層開發(fā)，為后期的大數(shù)據(jù)開發(fā)打基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)大綱的時(shí)候要融合數(shù)據(jù)挖掘的思想。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)案例項(xiàng)目設(shè)計(jì)的改革

教學(xué)內(nèi)容要逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚤_發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)際項(xiàng)目為主、講解所用知識(shí)點(diǎn)為輔助的方式[4]。并且根據(jù)企業(yè)的需求定期地更新教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)各個(gè)專業(yè)的要求加入與專業(yè)相關(guān)的 Java 技術(shù)內(nèi)容。課程教學(xué)中要選取典型的教學(xué)案例項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合性、貫穿教學(xué)全過程的教學(xué)案例項(xiàng)目。案例項(xiàng)目分解為不同的模塊，每個(gè)模塊有機(jī)地包含相應(yīng)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，而學(xué)生在編程實(shí)踐環(huán)節(jié)也基于此項(xiàng)目，這樣既可以加深理論知識(shí)的掌握；又可以帶動(dòng)實(shí)踐操作。例如：在2018級(jí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)Java中，設(shè)計(jì)了一個(gè)O_DMS_Weather系統(tǒng)，主要是針對(duì)六盤水天氣信息采集，然后進(jìn)行帥選、分析進(jìn)行重構(gòu)。把該項(xiàng)目按照模塊分成六個(gè)部分，然后貫穿在本課程中的各個(gè)章節(jié)中。

2.3 教學(xué)手段和教學(xué)模式的改革

本項(xiàng)目把藍(lán)黑云班課和課程網(wǎng)站作為教學(xué)平臺(tái)，把傳統(tǒng)課堂改為對(duì)分課堂教學(xué)模式。項(xiàng)目采用線上與線下緊密結(jié)合的方式，分為課前預(yù)習(xí)、課堂講授、課后在線學(xué)習(xí)、內(nèi)化吸收、課堂討論、課后知識(shí)拓展六個(gè)步驟。具體過程如圖1所示：

首先，教師在電腦上或者手機(jī)上安裝藍(lán)墨云班課平臺(tái)軟件，然后在該平臺(tái)上創(chuàng)建班課。接著教師要把教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)案例項(xiàng)目，及其學(xué)生需要在線自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資料上傳到藍(lán)墨云班課中的資源庫(kù)內(nèi)。使用“通知”的功能，提前發(fā)放“學(xué)習(xí)任務(wù)單”，并給學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù)。課堂講授中主要使用對(duì)分課堂教學(xué)模式。在使用對(duì)分課堂的時(shí)候，教師需要先利用云班課中的“作業(yè)/小組”功能根據(jù)學(xué)生的情況進(jìn)行分組。分組完成后在課堂上實(shí)施教學(xué)。教師在課堂上可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況可以采用不同的對(duì)分方式，例如使用9分鐘對(duì)分。教師先給出案例項(xiàng)目，然后給學(xué)生 3分鐘的時(shí)間思考項(xiàng)目實(shí)施的步驟；然后給 3 分鐘的時(shí)間，讓小組內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行討論該項(xiàng)目實(shí)施的思路和過程；接著使用最后的3分鐘，抽取部分小組進(jìn)行交流、發(fā)言，并讓各小組進(jìn)行相互評(píng)價(jià)。教師可以根據(jù)學(xué)生回答的情況，進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)。根據(jù)授課內(nèi)容的難度，教師可以把時(shí)間擴(kuò)展到 15 分鐘（5+5+5） 、或更長(zhǎng)的對(duì)分。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以在云班課的成果區(qū)發(fā)布優(yōu)秀的作品，并對(duì)每個(gè)小組的內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。為了及時(shí)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師在課上可以發(fā)布單元測(cè)試，對(duì)學(xué)生進(jìn)行在線測(cè)試。課后也可以發(fā)布問卷調(diào)查，收集學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋意見。這樣可以及時(shí)地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，以此類推，循環(huán)重復(fù)。

2.4 考核方式的改革

按 CDIO理念，應(yīng)該選擇合適的考核方式，才能真正地體現(xiàn)學(xué)生水平[5]。針對(duì)不同層次的學(xué)生，應(yīng)該用不同的方式進(jìn)行考核，因此，該項(xiàng)目在改革中建立了多元化的考試方式。考核分為卷面考核和過程性考核。過程性考核更能考核學(xué)生的實(shí)踐能力。過程性考核包括學(xué)生的平時(shí)成績(jī)、項(xiàng)目成績(jī)，卷面考核主要是期末考試的成績(jī)。

1） 平時(shí)成績(jī)

平時(shí)成績(jī)包括學(xué)生的考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)成績(jī)。

教師通過云班課中的“發(fā)起簽到”記錄學(xué)生的考勤。教師通過云班課可以實(shí)現(xiàn)課堂選人、搶答、舉手，小組表現(xiàn)等。云班課會(huì)記錄學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，并且根據(jù)教師設(shè)置的比例進(jìn)行打分，這樣學(xué)生可以得到公平的平時(shí)成績(jī)。

教師通過云班課或者網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以發(fā)布作業(yè)。作業(yè)可以是填空、選擇等類型的客觀題，也可以是編程之類的主觀題。學(xué)生在平臺(tái)上提交自己的作業(yè)后，教師可以評(píng)閱，學(xué)生之間也可以互評(píng)，真正地做到以學(xué)生為中心。

2） 項(xiàng)目成績(jī)

以小組為單位進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，包括項(xiàng)目開發(fā)、答辯、項(xiàng)目報(bào)告三部分。具體考核方案如表1所示：

3） 期末成績(jī)

期末成績(jī)主要是指卷面成績(jī)。期末成績(jī)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)主要考核學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、編程能力、綜合運(yùn)用能力?？荚嚨膬?nèi)容要覆蓋教學(xué)大綱中的知識(shí)點(diǎn)。在設(shè)置期末考試的時(shí)候盡量地設(shè)置客觀題的比例小一點(diǎn)，主觀題的比例多一點(diǎn)，這樣可以更加真實(shí)地反映學(xué)生的真實(shí)水平

3 教學(xué)改革效果

對(duì)2018級(jí)2班和2019級(jí)1班兩個(gè)年級(jí)實(shí)踐該教學(xué)模式，并取得了一定的成效。通過這兩個(gè)年級(jí)的學(xué)生分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手編寫代碼的能力提高，一部分學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高，積極地參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，并取得了相應(yīng)的成績(jī)，還有部分學(xué)生積極參加系部里的項(xiàng)目開發(fā)小隊(duì)，在教師的指導(dǎo)下成功完成了兩個(gè)實(shí)際項(xiàng)目。在后期的專業(yè)課中也起到了積極帶動(dòng)作用。

課程結(jié)束后對(duì)2018級(jí)2班進(jìn)行了問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖2所示。

從問卷結(jié)果看到，學(xué)生對(duì)該門課程還是比較滿意。根據(jù)問卷調(diào)查針對(duì)學(xué)生的意見（如圖3所示），教師及時(shí)地調(diào)整教學(xué)，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為后面年級(jí)的教學(xué)調(diào)整做準(zhǔn)備。

對(duì)2017級(jí)、2018級(jí)（2） 班和2019級(jí)（1） 班的成績(jī)進(jìn)行分析（如表2所示），2017級(jí)未使用該教學(xué)模式。

從表2中的數(shù)據(jù)可以分析出：2018級(jí)的平均成績(jī)和及格率都明顯高于2017級(jí)。說(shuō)明該教學(xué)模式有效地提高了學(xué)生的成績(jī)。

4 小結(jié)

實(shí)踐證明，CDIO模式下基于云班課的對(duì)分課堂教學(xué)模式解決了傳統(tǒng)Java程序設(shè)計(jì)課程理論教學(xué)抽象、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、比較被動(dòng)、理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫節(jié)、考核方式不合理等問題。該教學(xué)模式不僅充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還讓學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心，并且學(xué)生的動(dòng)手能力和編程能力得到加強(qiáng)，教學(xué)取得了好的效果，達(dá)到本項(xiàng)目改革的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鑫，邵林，徐琳宏，等.CDIO模式下Java系列課程關(guān)聯(lián)性與差異性的研究與應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（2）：152-153.

[2] 索望，昌燕，何林波.CDIO模式下Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2016（9）：111-114.

[3] 李滿.基于藍(lán)墨云班課的對(duì)分課堂教學(xué)方法改革探索——以《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》為例[J].電子測(cè)試，2018（20）：130-131，77.

[4] 劉乃麗.基于CDIO理念的移動(dòng)開發(fā)課程改革探索[J].科教導(dǎo)刊（電子版），2020（5）：7.

[5] 徐完平，夏躍偉，杜效偉.對(duì)分課堂在Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革中的探索[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2019（31）：65-67.

【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2022-05-16

基金項(xiàng)目：六盤水師范學(xué)院2019年度自然科學(xué)項(xiàng)目大數(shù)據(jù)下基于碎片化學(xué)習(xí)的高校個(gè)人知識(shí)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（No.LPSSY201905） ；六盤水師范學(xué)院2019年教改項(xiàng)目CDIO模式下基于云班課的對(duì)分課堂教學(xué)模式在Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用研究（No.LPSSYjg201915）

作者簡(jiǎn)介：李惠（1985—） ，女，山東泰安人，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)檐浖_發(fā)技術(shù)、大數(shù)據(jù)。