興趣導(dǎo)向的第三方庫案例教學(xué)探索與實(shí)踐
——以經(jīng)管類專業(yè)Java程序設(shè)計(jì)課程為例

韓延明

（西南財(cái)經(jīng)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與人工智能學(xué)院，四川 成都 610074）

0 引言

Java程序設(shè)計(jì)課程不但是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，還是許多經(jīng)管類專業(yè)的一門熱門選修課。計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)開設(shè)Java程序設(shè)計(jì)課程的目的是使學(xué)生能建立面向?qū)ο缶幊痰挠?jì)算思維，實(shí)現(xiàn)以Java為核心的應(yīng)用程序開發(fā)。經(jīng)管類專業(yè)開設(shè)Java程序設(shè)計(jì)課程的主要目的是滿足信息化素養(yǎng)培養(yǎng)需求，使學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，具備用程序語言編寫具有一定實(shí)用價(jià)值的數(shù)據(jù)處理、文件操作等實(shí)用程序的能力［1］。針對這些素養(yǎng)和能力要求，Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式必須進(jìn)行變革，教師須改變傳統(tǒng)的教育理念，在課程教學(xué)與實(shí)踐中注重提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力。

國內(nèi)多所高校針對程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式進(jìn)行相應(yīng)改革，并取得了一系列成果。石文兵等［2］在教學(xué)過程中構(gòu)建、實(shí)施了一種高級語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)框架，促進(jìn)了課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升。李飛等［3］針對非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，給出一種基于教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)的混合式教學(xué)體系，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。張文慧［4］在非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)行混合式教學(xué)改革。羅迅等［5］圍繞程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)目標(biāo)，調(diào)整開課計(jì)劃，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了在線教學(xué)平臺的使用。通過這種改革，有效提高了學(xué)生代碼的數(shù)量與質(zhì)量。李勝嵐等［6］改進(jìn)了Java課程授課形式和考核方式，致力于培養(yǎng)應(yīng)用型人才。然而，無論是智能化教學(xué)框架或是混合式教學(xué)改革，都是在增強(qiáng)線上教學(xué)環(huán)節(jié)上做文章，隨著線上授課的增加，教師和學(xué)生在課堂上面對面交流隨之減少，教師和學(xué)生都無法充分體驗(yàn)和感受大學(xué)課堂的真正意義。馮向萍［7］將斯坦福大學(xué)編程類課程教學(xué)模式應(yīng)用于Java課程教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生編程技能。但是，計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)模式并不完全適合經(jīng)管類專業(yè)的學(xué)生。黃天羽等［8］在Python課程教學(xué)中提出“以圖形牽引興趣，開展Python案例教學(xué)”的教學(xué)觀點(diǎn)，圖形化的案例有助于學(xué)生保持較高的學(xué)習(xí)熱情，取得良好的教學(xué)效果。Python語言的生態(tài)資源豐富，Python程序設(shè)計(jì)教材可提供豐富的圖形案例吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但Java程序設(shè)計(jì)教材上可吸引學(xué)生興趣的案例較少，有必要引入第三方庫充實(shí)教學(xué)案例，讓課堂更有趣。

本文就西南財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)管類專業(yè)Java語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析并嘗試改進(jìn)教學(xué)模式，探索和嘗試在Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)中引入第三方庫，以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提高其學(xué)習(xí)效率。

1 Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用是西南財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)管類專業(yè)一年級學(xué)生的通識基礎(chǔ)課，有Visual Basic、Python、C++和Java四門語言供學(xué)生選修，四門語言的教學(xué)實(shí)施方案有公共的部分，包括高級程序設(shè)計(jì)語言的基本元素、程序的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)組和文件操作，其他內(nèi)容為各門語言的特色部分。

Java語言涉及的知識點(diǎn)和概念較多，再加上學(xué)時(shí)有限，學(xué)習(xí)難度相對較大，學(xué)生面對抽象的概念和復(fù)雜的語法規(guī)則，往往不知所措，產(chǎn)生畏難情緒，這時(shí)需要進(jìn)行科學(xué)有效的引導(dǎo)，讓學(xué)生盡快度過編程語言的難關(guān)，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)帶來的成就感。教學(xué)中的兩條主線是理論和實(shí)踐。在理論教學(xué)中要選取恰當(dāng)?shù)陌咐ㄟ^對案例的講解分析，讓學(xué)生分層次地理解相關(guān)理論知識。實(shí)踐主要是讓學(xué)生獨(dú)立或在教師指導(dǎo)下完成與理論內(nèi)容緊密聯(lián)系的上機(jī)任務(wù)，鞏固所學(xué)知識，提高動(dòng)手能力，加深對理論的理解。

在Java教學(xué)實(shí)踐過程中，存在以下問題：

（1）教學(xué)時(shí)間短、知識點(diǎn)過多、教學(xué)進(jìn)度過快、缺乏學(xué)習(xí)樂趣、考試成為教學(xué)重點(diǎn)，導(dǎo)致部分學(xué)生對Java語言產(chǎn)生畏難情緒，實(shí)踐能力得不到充分培養(yǎng)。2019年之前，學(xué)校執(zhí)行每學(xué)年三學(xué)期制，春季學(xué)期和秋季學(xué)期的教學(xué)時(shí)間只有16周，每周3課時(shí)，如果湊巧趕上公共假期，總教學(xué)時(shí)數(shù)往往只有13～14周。最初制定教學(xué)大綱時(shí)對知識點(diǎn)又貪多求全，教學(xué)中教師授課的進(jìn)度一直比較快，未充分考慮學(xué)生的接受能力，學(xué)生在學(xué)習(xí)中沒有享受到學(xué)習(xí)的快樂，反而對Java語言產(chǎn)生了一定畏難情緒。再加上部分學(xué)生未能深入理解程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是拿到滿意的成績，對教師設(shè)計(jì)的案例和布置的任務(wù)興趣不濃，考試成了教學(xué)的指揮棒，教師不得不把大部分精力用于講解教綱要求的考核內(nèi)容，放松了對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

（2）部分學(xué)生缺乏主動(dòng)性，對開放任務(wù)不知所措，不愿意主動(dòng)獲取知識，只關(guān)注教學(xué)大綱范圍內(nèi)的內(nèi)容。部分學(xué)生學(xué)習(xí)比較被動(dòng)，教師講什么，就跟著做什么，如果教師布置了開放性的任務(wù)，不指定具體做什么、如何做，學(xué)生往往不知所措。還有部分學(xué)生不愿主動(dòng)獲取知識，如果教學(xué)內(nèi)容不在教學(xué)大綱范圍，學(xué)生就沒有太多興趣去學(xué)習(xí)了解。

（3）課程時(shí)間短，教學(xué)案例過時(shí)，學(xué)生缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)，導(dǎo)致對Java語言實(shí)用價(jià)值產(chǎn)生疑問。由于課時(shí)相對較少，等學(xué)生儲(chǔ)備了足夠的知識和技能時(shí)已臨近期末，學(xué)生要忙于期末備考，沒有時(shí)間精力認(rèn)真完成后期布置的實(shí)踐任務(wù)。此外，課程選用的教學(xué)案例多年未變：在屏幕上打印HelloWorld、輸出九九乘法表、求解一元二次方程等，這些案例多數(shù)基于字符界面，與現(xiàn)有電子產(chǎn)品的圖形化界面差距巨大，學(xué)生完成相關(guān)任務(wù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)質(zhì)疑“Java語言是否有實(shí)用價(jià)值”，面對這樣的疑問，“Java能編寫跨平臺應(yīng)用程序”之類的回答顯得蒼白無力。

在日常教學(xué)中，課程組采用多種教學(xué)手段：為加強(qiáng)課堂互動(dòng)，部分內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式；為培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在課堂講授中采用案例教學(xué)；為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，在上機(jī)實(shí)驗(yàn)中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)。

綜上所述，Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中出現(xiàn)的這些問題與學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情密切相關(guān)，問題的關(guān)鍵是找到合適的案例和任務(wù)激發(fā)學(xué)生的興趣。案例和任務(wù)要既能體現(xiàn)知識點(diǎn)，又能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如果選取能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的案例和實(shí)例作為課堂講授的示例和學(xué)生的上機(jī)任務(wù)，可以吸引學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)過程中。筆者在國內(nèi)率先嘗試在經(jīng)管類專業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐中引入Java第三方庫，用豐富的教學(xué)案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2 教學(xué)實(shí)踐中引入Java第三方庫

2.1 在Java程序設(shè)計(jì)教學(xué)中引入第三方庫的緣由

Java語言入門稍難，想成為熟練的程序員需要較長時(shí)間的訓(xùn)練。對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言，Python語言語法簡潔，入門很快，但就軟件本身的結(jié)構(gòu)而言，Java更靈活、更精確，Python的優(yōu)勢在于豐富的第三方庫，但Python第三方庫的安裝配置略顯復(fù)雜。其實(shí)，Java也有很多第三方庫，作為近10年的首選編程語言，Java的優(yōu)勢更明顯。學(xué)習(xí)編程，不一定非要從無到有，從0開始構(gòu)造所有代碼，好比建造樓房，早就不需要一磚一瓦修建了，很多模塊化的預(yù)制件可以在建筑工地之外做好。約書亞·布洛赫（Joshua Bloch）在《Effective Java》中說過：“重新發(fā)明輪子沒有意義！我們寧愿使用久經(jīng)考驗(yàn)的庫，也不要時(shí)不時(shí)編寫我們自己的例程［9］?！苯?jīng)管類專業(yè)的Java程序設(shè)計(jì)課程沒有必要貪多求全，建立起基本的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概念后，任課教師可以針對學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，對非必須掌握的內(nèi)容，沒有必要讓學(xué)生從無到有構(gòu)建完整的程序，教師可以事先搭好程序框架，引入第三方庫，讓學(xué)生自行添加“關(guān)鍵代碼”，降低Java程序設(shè)計(jì)課程的入門難度，讓學(xué)生更有興趣和成就感。

2.2 Java的第三方庫

Java語言從1995年正式發(fā)布至今已有27年，經(jīng)過多年發(fā)展，Java語言的生態(tài)環(huán)境非常健全，幾乎可以完成任何場景下的軟件開發(fā)任務(wù)。Java語言的生態(tài)體系非常龐大，除Oracle公司提供的JDK環(huán)境外，Apache、Google、Spring等公司（或組織）提供了非常成熟的第三方庫，Java開發(fā)者可以利用這些優(yōu)秀的第三方庫解決各種通用問題，提高開發(fā)效率。

Java語言的第三方庫可以分為Java核心擴(kuò)展、Web框架、數(shù)據(jù)庫、JSON、圖表和Office文檔處理等幾類［10］。常用的Java第三方庫在各種應(yīng)用程序中被廣泛使用，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生需要熟悉Web框架、數(shù)據(jù)庫（持久層）等系統(tǒng)開發(fā)第三方庫，經(jīng)管類專業(yè)的學(xué)生側(cè)重于數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析，在教學(xué)中可以將Java核心擴(kuò)展、圖表和Office文檔處理這幾個(gè)第三方庫作為教學(xué)案例的補(bǔ)充內(nèi)容。

除常見的第三方庫外，斯坦福大學(xué)和JTF工作組在Java教學(xué)中也開發(fā)了用于程序設(shè)計(jì)教學(xué)的卡雷爾庫和JTF ACM庫。

2.3 案例1：卡雷爾機(jī)器人的世界

20世紀(jì)70年代，斯坦福大學(xué)研究生Rich Pattis設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的Java編程環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境里，程序員可以給一個(gè)名字叫卡雷爾（Karel）的機(jī)器人發(fā)送消息，卡雷爾根據(jù)消息作出回應(yīng)?？ɡ谞枺↘arel）是捷克劇作家，他的作品Rossum's Universal Robots為英語世界帶來了Robot（機(jī)器人）這個(gè)單詞［11］。

卡雷爾機(jī)器人只能在一個(gè)矩形世界里活動(dòng)，圖1所示是一個(gè)簡單的矩形世界，左下角就是卡雷爾機(jī)器人，卡雷爾右邊的菱形是蜂鳴器（Beeper），卡雷爾可以接受前進(jìn)（move（））、左轉(zhuǎn)（turnLeft（））、放下蜂鳴器（putBeeper（））和拾起蜂鳴器（pickBeeper（））這幾個(gè)命令，通過調(diào)用這4個(gè)命令讓卡雷爾在它的世界里行走、放下或拾起蜂鳴器，學(xué)生可以據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一些簡單又有趣的游戲。

Fig.1 Karel’s simple world圖1 卡雷爾的簡單世界

卡雷爾機(jī)器人是一個(gè)典型的對象，它能接受的命令就是對象的方法，借助于卡雷爾機(jī)器人對象，學(xué)生可以輕松地掌握如何調(diào)用方法，與游戲相似的界面和場景激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在娛樂中接受了面向?qū)ο缶幊趟枷氲呐囵B(yǎng)和訓(xùn)練。

卡雷爾機(jī)器人的矩形世界的大小、障礙物等可以自行定義。圖2所示是卡雷爾的跨欄世界，如果只用move（）、turnLeft（）兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)跨欄程序，需要80多行語句才能實(shí)現(xiàn)，而利用循環(huán)語句和自定義方法，只需要20多行代碼就能實(shí)現(xiàn)完整的功能。通過編寫跨欄程序，學(xué)生可以充分理解3種程序結(jié)構(gòu)和自定義方法對相關(guān)功能的封裝的必要性。此外，卡雷爾的世界可以有很多變化，每個(gè)學(xué)生都可以自行定義自己的卡雷爾世界。案例1對學(xué)生的要求是自定義卡雷爾世界并使用控制語句控制move（）、turn-Left（）等方法設(shè)計(jì)游戲，大部分學(xué)生都能獨(dú)立完成任務(wù)，對Java程序設(shè)計(jì)有了全新的認(rèn)識。

Fig.2 Karel’s hurdles world圖2 卡雷爾的跨欄世界

2.4 JTF ACM庫及其在教學(xué)中的應(yīng)用

2.4.1 JTF ACM庫

Java的JTF ACM庫是ACM Java工作組（the ACM Java Task Force）從計(jì)算入門教育的角度對Java語言相關(guān)語法、API和工具進(jìn)行簡化，是為Java語言初學(xué)者開發(fā)的穩(wěn)定的教學(xué)資源。通過使用ACM庫，讓初學(xué)Java語言的學(xué)生免于記憶復(fù)雜的Java語法規(guī)則，使得Java學(xué)習(xí)變得容易上手，而不至于因這些復(fù)雜規(guī)則而讓初學(xué)Java編程的學(xué)生不知所措。

Java語言作為能夠跨平臺使用的計(jì)算機(jī)語言，在所有編程語言中長期名列前茅，但是Java的語法規(guī)則相比Python等語言又比較復(fù)雜，這種復(fù)雜性可能成為學(xué)生在嘗試?yán)斫庹Z言結(jié)構(gòu)時(shí)的重大障礙。

Brian Kernighan和Dennis Ritchie在他們的經(jīng)典教材《The C Programming Language》的第一章指出：學(xué)習(xí)一種新的編程語言的唯一方法是用它編寫程序，對于所有語言的初學(xué)者而言，編寫的第一個(gè)程序幾乎都是相同的，即：

請打印出下列內(nèi)容

hello，world

本課程選用的Java教材的第一個(gè)程序也正是這樣的HelloWorld程序。在控制臺上打印一條消息，在20世紀(jì)90年代初可能是一個(gè)適合的例子，但如今的學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了在具有精美的交互式圖形界面的電子設(shè)備上運(yùn)行各式各樣的程序，他們很難理解，都進(jìn)入21世紀(jì)了，為什么教材的大部分內(nèi)容都是基于字符界面的控制臺程序。

當(dāng)然，像Java這樣現(xiàn)代化的面向?qū)ο笳Z言，應(yīng)該可以做得更好。JTF ACM包提供了強(qiáng)大的圖形界面接口，讓Java初學(xué)者可以用簡單的語法，快速編寫基于圖形界面的程序，告別單調(diào)的字符界面，讓學(xué)生對Java程序設(shè)計(jì)這門課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望。要在項(xiàng)目中使用JTF ACM庫，與使用其他第三方庫的方法類似，在項(xiàng)目的類路徑中包含JTF ACM庫的JAR包即可使用。

JTF ACM庫包括：acm.program（簡單的面向?qū)ο蟪绦蚰Ｐ停?、acm.io（對稱處理傳統(tǒng)控制臺I/O和對話I/O的輸入輸出模型）、acm.graphics（圖形對象的擴(kuò)充庫）、acm.gui（支持圖形用戶界面開發(fā)的一些新類）等，這些包里包含若干繼承自JDK的基礎(chǔ)類庫。［12］

2.4.2 案例2：代替?zhèn)鹘y(tǒng)Hello World程序的JTF ACM庫入門實(shí)例

JTF ACM包里的類封裝了復(fù)雜性，調(diào)用方法非常簡便，本文以HelloWorld程序?yàn)槔榻BJTF ACM包的使用，如下列3個(gè)程序片段和圖3—圖5所示運(yùn)行結(jié)果。

Fig.3 Running result of HelloConsole.java圖3 HelloConsole.java運(yùn)行結(jié)果

Fig.4 Running result of HelloDialog.java圖4 HelloDialog.java運(yùn)行結(jié)果

Fig.5 Running result of HelloGraphics.java圖5 HelloGraphics.java運(yùn)行結(jié)果

類HelloConsole、HelloDialog和HelloGraphics分別繼承了ConsoleProgram、DialogProgram和GraphicsProgram這3個(gè)類，均源自ACM包里定義的Program類。HelloConsole和HelloDialog的實(shí)現(xiàn)代碼完全相同，區(qū)別在于繼承的父類不同。HelloGraphics的實(shí)現(xiàn)也比傳統(tǒng)的Java Swing簡潔，初學(xué)者只需要知道如何用類的構(gòu)造方法創(chuàng)建新對象實(shí)例和調(diào)用setFont和setColor等方法，就能很方便地改變文字的坐標(biāo)、字號、字體和顏色。案例2要求學(xué)生驗(yàn)證3個(gè)程序，并選擇自己喜歡的界面風(fēng)格，學(xué)生對HelloGraphics更感興趣，興致勃勃地變換文字的位置，修改文字的字體、大小并改變其顏色。通過編寫驗(yàn)證案例2程序，學(xué)生發(fā)現(xiàn)Java坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)課上坐標(biāo)系的不同：原點(diǎn)在左上角。Console-Program和GraphicsProgram這兩個(gè)類的引入，使得Java程序設(shè)計(jì)課堂能夠遠(yuǎn)離字符界面，在豐富多彩的圖形用戶界面下展示各種應(yīng)用。

2.4.3 案例3：繪圖與動(dòng)畫效果

acm.graphics包提供了豐富的繪圖工具，與Java Graphics類的實(shí)現(xiàn)方式不同，acm.graphics包直接提供用于繪圖和各種圖形類：GLine（畫線段）、GRect（畫矩形）、GPolygon（畫多邊形）、GImage（處理圖像）等，這些類均繼承自JObject類，除繪制圖形和設(shè)置顏色的方法外，還有move（）（移動(dòng)）和pause（）（延時(shí)）這兩個(gè)方法配合實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。在教學(xué)過程中，學(xué)生掌握類的實(shí)例化知識后，就可以利用這些類創(chuàng)建圖形對象，繪制豐富的圖形。

美麗校園案例程序使用GRect類和GOval類繪制了矩形和圓，如圖6所示。程序主要代碼片段如下：

Fig.6 Running result of beautiful campus case program圖6 美麗校園案例程序執(zhí)行結(jié)果

run方法中，前4條語句繪制了一個(gè)矩形框：

（1）使用GRect構(gòu)造方法生成新的GRect實(shí)例，其中RECT_X、RECT_Y、RECT_WIDTH、RECT_HEIGHT為控制矩形的常量：（RECT_X，RECT_Y）為矩形坐標(biāo)，RECT_WIDTH、RECT_HEIGHT為矩形的長和寬。

（2）setColor和setFilled方法給矩形對象發(fā)送消息，與案例2類似，setColor消息可以改變矩形顏色，setFilled決定矩形的填充方式。

（3）add方法將矩形添加到圖形窗口對象。

與前4條語句類似，后5條語句繪制了一個(gè)圓。

move方法可以調(diào)整圖形圖像的位置，pause方法可以讓程序暫停指定毫秒的時(shí)間，調(diào)用pause方法對于實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫是必不可少的步驟，計(jì)算機(jī)運(yùn)行得如此迅速，如果不減緩移動(dòng)速度，肉眼無法看到移動(dòng)效果。將以下包含move（）和pause（）方法的代碼加入美麗校園程序的run方法內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)圓向右下方移動(dòng)50像素的動(dòng)畫效果，如圖7所示。

Fig.7 Animation effect of beautiful campus case program圖7 美麗校園案例程序動(dòng)畫效果

案例3的示例程序?qū)W(xué)生的吸引力非常明顯，案例3的任務(wù)是自己動(dòng)手繪制圖形（或調(diào)用GImage類操控圖像）、設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)軌跡和控制動(dòng)畫對象，該案例極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣和創(chuàng)造力，絕大多數(shù)學(xué)生自行設(shè)計(jì)了背景和運(yùn)動(dòng)對象，重新規(guī)劃了運(yùn)動(dòng)軌跡。案例3的示例鞏固了程序控制語句和類與對象的相關(guān)知識，并介紹了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的基本原理，吸引學(xué)生進(jìn)一步地深入學(xué)習(xí)相關(guān)知識，提升編程能力。

2.4.4 案例4：隨機(jī)數(shù)案例

RandomGenerator類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的隨機(jī)數(shù)生成器，該生成器允許客戶端生成偽隨機(jī)整數(shù)：雙精度浮點(diǎn)數(shù)、布爾型和顏色。RandomGenerator類來自acm.util包，繼承自java.util.Random。隨機(jī)數(shù)案例程序使用GRect類繪制矩形，利用RandomGenerator類生成隨機(jī)顏色，利用pause方法實(shí)現(xiàn)時(shí)延，程序在窗口中間放置一個(gè)正方形并每秒隨機(jī)改變一種顏色，運(yùn)行結(jié)果如圖8所示，程序繪制矩形的代碼和案例3類似，主要區(qū)別是顏色利用RandomGenerator類的nextColor方法設(shè)置。

Fig.8 Running result of random number case program圖8 隨機(jī)數(shù)案例程序執(zhí)行結(jié)果

經(jīng)管類專業(yè)分析研究的前提是要有數(shù)據(jù)，做模擬或者測試時(shí)總會(huì)用到大量的隨機(jī)數(shù)據(jù)。JDK提供的Math.random（）方法和Random類可以生成隨機(jī)數(shù)，但對向量與矩陣運(yùn)算稍顯吃力。apache-commons-math3是Java的一種科學(xué)計(jì)算類庫，提供了很多類和方法用于向量與矩陣運(yùn)算，其中也有RandomGenerator類用于隨機(jī)數(shù)的生成。案例4的擴(kuò)展任務(wù)是閱讀apache-commons-math3的相關(guān)文檔，結(jié)合自身專業(yè)特點(diǎn)，探討隨機(jī)向量和矩陣的生成及計(jì)算，為以后經(jīng)管類專業(yè)的分析研究做相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備。

3 結(jié)語

對于任何學(xué)科而言，合適的案例總能給學(xué)生帶來必要幫助。引入第三方庫，豐富教學(xué)案例的目的是吸引學(xué)生的興趣，同時(shí)也是傳統(tǒng)案例教學(xué)法的拓展。直觀的圖形、生動(dòng)的動(dòng)畫，第三方案例對Java語言能力進(jìn)行了充分展示，使學(xué)生重新認(rèn)識了Java語言，對程序設(shè)計(jì)課程也有了新的理解，更重要的是興趣提升，越來越多的學(xué)生樂于動(dòng)手編程，學(xué)習(xí)更具有主動(dòng)性，部分學(xué)生對計(jì)算機(jī)專業(yè)產(chǎn)生了濃厚興趣。西南財(cái)經(jīng)大學(xué)2022年轉(zhuǎn)專業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全校有18位學(xué)生申請轉(zhuǎn)到計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

在教學(xué)實(shí)踐中，案例不是教學(xué)設(shè)計(jì)的全部，引入第三方庫的案例教學(xué)，不僅僅是教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)，也為教學(xué)設(shè)計(jì)帶來了更多的靈活性。信息技術(shù)更新迭代提速，程序設(shè)計(jì)課程在滿足基本教學(xué)目標(biāo)的前提下，引入新的第三方庫案例能夠讓課程教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，不僅僅局限于語言本身，而是在課程中展示完整的計(jì)算生態(tài)。

在經(jīng)管類專業(yè)Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，引入第三方庫案例的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果良好。學(xué)校近兩年課程教學(xué)中期評價(jià)表數(shù)據(jù)顯示，86.7%的學(xué)生認(rèn)為案例或作業(yè)等對學(xué)習(xí)效果提升很好。兩年前程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用（Java）課程的開課班數(shù)僅剩3個(gè)，而2022年春季學(xué)期開課班數(shù)達(dá)到6個(gè)。期末考核暫時(shí)仍采用傳統(tǒng)的閉卷考試，根據(jù)試卷分析表可知，多數(shù)學(xué)生能夠理解并掌握面向?qū)ο蟮幕靖拍?，各教學(xué)班的平均分?jǐn)?shù)為81.2，也較2021年的79.3有所提升，也證明了這種教學(xué)方法的有效性。