基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的Java綜合實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革研究

龍丹　劉欣　楊呈永

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才培養(yǎng)；Java 技術(shù)；綜合實(shí)訓(xùn)課程；案例設(shè)計(jì)；CDIO 模式

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

文章編號(hào)：1009-3044（2023）14-0131-03

1 前言

隨著“雙一流”計(jì)劃的推進(jìn)，提升課程質(zhì)量，引進(jìn)先進(jìn)教學(xué)理論進(jìn)行課程建設(shè)，成了高校教學(xué)改革的方向。應(yīng)用型人才是指能將專業(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會(huì)實(shí)踐的一種專門的人才類型。應(yīng)用型本科院校學(xué)生的培養(yǎng)，既不同于研究型高校，又不同于高職高專類院校[1]，介于工程研究型和技能應(yīng)用型之間，其培養(yǎng)原則是堅(jiān)持理論科學(xué)教育與實(shí)踐訓(xùn)練并重，還注重學(xué)生的后續(xù)發(fā)展?？紤]到社會(huì)對(duì)應(yīng)用型高校軟件人才的需求，集中在掌握某種熟練編程語(yǔ)言的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)類的軟件工程師，并要求其具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作能力。因此，應(yīng)用型本科院校所培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有一定基礎(chǔ)的專業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)，需具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，并能綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析新情況，解決新問(wèn)題[2]。

Java 是一門優(yōu)秀的編程語(yǔ)言，具有四個(gè)顯著特點(diǎn)：1）簡(jiǎn)單易用。只需掌握一些基本的語(yǔ)法和概念，就可以實(shí)現(xiàn)一些可用的應(yīng)用程序；2）跨平臺(tái)?？赏ㄟ^(guò)Java 虛擬機(jī)（JVM，Java Virtual Machine）實(shí)現(xiàn)在Win?dows、Linux等不同操作平臺(tái)上的運(yùn)行；3）面向?qū)ο蟆ava將現(xiàn)實(shí)世界中的事物抽象成對(duì)象，對(duì)象是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的核心；4）可靠安全。由于Java經(jīng)常會(huì)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，故Java也提供了相應(yīng)的安全防護(hù)機(jī)制保障程序的正常運(yùn)行。因此，Java受到廣大IT行業(yè)從業(yè)者的歡迎，并在行業(yè)和企業(yè)信息化、電子政務(wù)及辦公自動(dòng)化、嵌入式設(shè)備及消費(fèi)類電子產(chǎn)品和輔助教學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間，在各行各業(yè)進(jìn)行數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中占有主導(dǎo)的地位。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校都開設(shè)了Java 的相關(guān)課程，例如，本校開設(shè)了Java 程序設(shè)計(jì)、JSP+JavaEE （Web）網(wǎng)站程序設(shè)計(jì)、Java EE項(xiàng)目開發(fā)及應(yīng)用等，從事與Java技術(shù)相關(guān)的軟件開發(fā)、測(cè)試、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)是當(dāng)前本科高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生的一個(gè)就業(yè)熱點(diǎn)，如何更好地讓學(xué)生掌握J(rèn)ava技術(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題成為教學(xué)中的重中之重。綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)將以前置課程知識(shí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，并加以綜合運(yùn)用，以學(xué)生的動(dòng)手操作實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心。通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)，在“學(xué)中做，做中學(xué)”，實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)從“我懂得”到“我用會(huì)”的跳躍，讓學(xué)生掌握理論與實(shí)踐相結(jié)合的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，這一過(guò)程，亦是提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力的有效途徑。

2 當(dāng)前教學(xué)存在的問(wèn)題

Java+SQL綜合信息管理系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)（以下簡(jiǎn)稱Java綜合實(shí)訓(xùn)）為期3學(xué)周，是本校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，目的是綜合運(yùn)用Java技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理和軟件工程理論等完成軟件的開發(fā)與調(diào)試，從而提升學(xué)生軟件應(yīng)用開發(fā)能力。該實(shí)訓(xùn)課程的先修課程是Java程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用等課程，在與實(shí)訓(xùn)最為緊密的Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，圍繞Java的基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和事件處理三大塊核心領(lǐng)域，對(duì)Java的基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、表達(dá)式和語(yǔ)句、類與對(duì)象、子類與繼承、接口與實(shí)現(xiàn)、內(nèi)部類與異常類、常用實(shí)用類、組件及事件處理、輸入和輸出流、BC與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、Java多線程機(jī)制、Java網(wǎng)絡(luò)編程等內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)致講解。原有實(shí)訓(xùn)存在以下不足之處：1）部分教師未能將課程發(fā)展觀應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，致使實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)；2）在原有要求中，只是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的對(duì)Java技術(shù)和相關(guān)軟件理論的應(yīng)用，但缺少進(jìn)行軟件開發(fā)過(guò)程中，對(duì)分析和設(shè)計(jì)方面的能力培養(yǎng)，學(xué)生的工程意識(shí)不強(qiáng)；3）學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，第一反應(yīng)不是自主地分析思考，而是過(guò)度依賴?yán)蠋熃獯穑?）缺少語(yǔ)言表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)，“閉門造車”的情形比比皆是；5）偏重結(jié)果輕視過(guò)程，致使學(xué)生在需求發(fā)生變更時(shí)，無(wú)從下手。因此，對(duì)Java綜合實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行教學(xué)改革是必要的，也是必需的。

3 課程改革方案

由于Java綜合實(shí)訓(xùn)課程是一門綜合實(shí)訓(xùn)類課程，具有實(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多、擴(kuò)展性廣等特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高學(xué)生使用Java語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的能力，課程組應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，以及從精通Java技術(shù)、熟練掌握數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)SQL語(yǔ)句、存儲(chǔ)過(guò)程和觸發(fā)器等功能應(yīng)用、了解軟件工程思想與軟件設(shè)計(jì)開發(fā)流程、有較好團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通交流能力等崗位需求入手，對(duì)課程目標(biāo)、基本要求、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程和考核方式進(jìn)行了改革，引入CDIO模式，培養(yǎng)學(xué)生在交流溝通、團(tuán)隊(duì)合作以及時(shí)間管理等方面的職業(yè)素養(yǎng)，從而更好地提升學(xué)生的工程意識(shí)和工程能力[3-5]。實(shí)訓(xùn)的整體流程如圖1所示。

3.1 課程目標(biāo)和基本要求

根據(jù)改革的要求，本課程的目標(biāo)在原有的提升學(xué)生使用Java語(yǔ)言進(jìn)行編程的基礎(chǔ)上，設(shè)置讓學(xué)生“跳一跳，夠得著”的實(shí)訓(xùn)難度，增加了采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用開發(fā)工具（IDEA）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)的能力的目標(biāo)要求。此外，本門課程的基本要求調(diào)整為：1）要求學(xué)生能用Java語(yǔ)言環(huán)境針對(duì)自己所選擇的課題結(jié)合實(shí)際的業(yè)務(wù)和操作流程進(jìn)行詳細(xì)的需求分析，要求符合軟件工程學(xué)的規(guī)律；2）能在需求分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求給出相應(yīng)的ER模型、邏輯模型；3）要求軟件系統(tǒng)的界面簡(jiǎn)潔友好，功能完整；4）需要進(jìn)行必要的測(cè)試，并給出一定的測(cè)試用例；5）根據(jù)自己的軟件系統(tǒng)和各階段的成果，完成能清晰表達(dá)個(gè)人成果和觀點(diǎn)的綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

3.2 實(shí)訓(xùn)案例設(shè)計(jì)

根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求和Java開發(fā)工程師所對(duì)應(yīng)的崗位需求，實(shí)訓(xùn)題目以案例的形式給出，案例由指導(dǎo)老師設(shè)計(jì)，案例的題目主要分為兩個(gè)大類：管理類軟件和游戲類軟件[6]。管理類軟件主要是開發(fā)一個(gè)小型管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增、刪、查、改為主要操作，如學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)、飛機(jī)訂票系統(tǒng)、超市銷售系統(tǒng)、個(gè)人記賬系統(tǒng)等，將Java技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)理論進(jìn)行了結(jié)合，為后續(xù)進(jìn)行Java Web的進(jìn)階開發(fā)打下基礎(chǔ)。游戲類軟件主要是推箱子游戲、彈球小游戲等，在游戲制作過(guò)程，通常以圖形界面編程為核心，需引入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以存儲(chǔ)游戲過(guò)程中的必要數(shù)據(jù)，以小游戲作為項(xiàng)目，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1）引入情景式教學(xué)法

情境式教學(xué)法指的是充分利用形象、創(chuàng)設(shè)以形象為主體的生動(dòng)具體的場(chǎng)景，從而引起學(xué)生的態(tài)度體驗(yàn)，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，把認(rèn)知活動(dòng)和情感活動(dòng)結(jié)合起來(lái)的一種教學(xué)模式，即把對(duì)知識(shí)和技能的使用放到應(yīng)用情景中[7]。情境教學(xué)法的核心在于激發(fā)學(xué)生的情感。情境教學(xué)是在對(duì)社會(huì)和生活進(jìn)一步提煉和加工后才影響于學(xué)生的。例如，在學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，創(chuàng)建相關(guān)的情境，安排不同的學(xué)生，分別扮演學(xué)生、老師和管理員的角色，并進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)操作，從而對(duì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的業(yè)務(wù)對(duì)象、業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程有深入的理解。

2）引入CDIO模式

教學(xué)過(guò)程中還引入了CDIO模式，CDIO模式是國(guó)際工程教育改革的新型成果，該模式致力于“項(xiàng)目教學(xué)”“做中學(xué)”等新型教育模式，是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)自2000年起，經(jīng)過(guò)4年探索研究的產(chǎn)物。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體。構(gòu)思（C）階段是根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的需求描述信息，撰寫需求分析文檔；設(shè)計(jì)（D）階段是根據(jù)需求分析文檔的內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)和功能；實(shí)施（I）階段是根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果和界面要求，用Java實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能；運(yùn)作（O）階段是根據(jù)軟件的功能需求運(yùn)行系統(tǒng)，通過(guò)軟件測(cè)試方法，驗(yàn)證軟件功能和界面跳轉(zhuǎn)是否符合既定要求。

實(shí)訓(xùn)改革中通過(guò)引入CDIO模式，強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，形成了任務(wù)內(nèi)容具體化、教師指導(dǎo)個(gè)性化、學(xué)生交流多元化的教學(xué)特色。為確保實(shí)訓(xùn)過(guò)程的順利進(jìn)行，要求學(xué)生在進(jìn)行每一階段，均需生成相應(yīng)的文檔（如表1所示），指導(dǎo)老師對(duì)每個(gè)階段的文檔進(jìn)行審核，作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的主要評(píng)分依據(jù)。

3）對(duì)標(biāo)工作崗位能力的場(chǎng)景設(shè)計(jì)

根據(jù)在近幾年在上海、杭州、廣州、南寧、桂林等地的計(jì)算機(jī)行業(yè)企業(yè)進(jìn)行專業(yè)調(diào)研時(shí)，企業(yè)對(duì)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通交流等職業(yè)素養(yǎng)方面的反饋，結(jié)合企業(yè)對(duì)Java技術(shù)工作崗位能力的要求，為學(xué)生設(shè)計(jì)工作場(chǎng)景，多角度培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。除了在前述環(huán)節(jié)中安排學(xué)生進(jìn)行角色的扮演，還安排學(xué)生在不同的組中承擔(dān)不同的角色，例如，在A組中，參與進(jìn)行需求分析等業(yè)務(wù)的討論，在B組中，參與功能模塊分析的討論，在C組中，參與詳細(xì)設(shè)計(jì)的討論，在D組中，參與測(cè)試的討論。這樣，通過(guò)大量交流和溝通，可以增加學(xué)生的課程參與程度，也增加了學(xué)生在完成自己的實(shí)訓(xùn)題目時(shí)思考的寬度與廣度。

4）考核方案

Java綜合實(shí)訓(xùn)考核方式考慮多方面的因素，最終的總評(píng)成績(jī)包括了學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)、考核成績(jī)和實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)?nèi)髩K，其中，學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)包含了學(xué)生在任務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中與他人交流的情況、協(xié)作情況等；考核成績(jī)由指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一單獨(dú)考核，學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)成果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及細(xì)節(jié)進(jìn)行答辯，答辯形式不限，但要求內(nèi)容是實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的完成情況、問(wèn)題解決的情況、實(shí)訓(xùn)體會(huì)等，從而了解學(xué)生對(duì)Java技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理和軟件工程理論等知識(shí)的掌握和熟悉程度，并作為實(shí)訓(xùn)成績(jī)的主要依據(jù)；實(shí)訓(xùn)報(bào)告則重點(diǎn)考核學(xué)生的文檔撰寫能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的改革模式已在本校信息工程學(xué)院進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，CDIO工程教育理念也非常符合社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)改革，學(xué)生逐漸變得敢說(shuō)、敢辯，使用Java分析和解決計(jì)算機(jī)應(yīng)用問(wèn)題的能力得到提升，項(xiàng)目實(shí)踐能力也得到了提升。改革的效果在以賽促學(xué)方面得到顯著體現(xiàn)，近三年來(lái)，學(xué)生在藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽中獲廣西省區(qū)級(jí)一等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)項(xiàng)近30項(xiàng)。

在“雙一流”建設(shè)的大背景下，如何提高Java技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，實(shí)踐類課程的教學(xué)已成為培養(yǎng)學(xué)生提升實(shí)踐能力的主要途徑。雖然，文中所述的Java綜合實(shí)訓(xùn)改革取得了良好的成果，但依然存在著不足之處，比如，校企合作不夠深入[8]，未能及時(shí)將企業(yè)的案例項(xiàng)目及時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，未能在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)安排企業(yè)一線軟件開發(fā)人員參與指導(dǎo)等。隨著新理念和新手段的不斷深度引入與融合，實(shí)訓(xùn)改革將會(huì)持續(xù)進(jìn)行，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容將不斷進(jìn)行調(diào)整，教師教學(xué)水平也會(huì)不斷提升，以便更好更快地適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，為國(guó)家培育高質(zhì)量應(yīng)用型人才。