模塊化項目驅動在“java程序設計”課程教學中的應用

　　摘要：java程序設計對計算機相關專業的學生是一門非常重要且實踐性很強的課程，文章針對傳統授課方式所產生的一系列問題，提出了模塊化項目驅動的授課新模式，并詳細介紹了這種新的授課方式在具體實施中的應用及效果。
　　關鍵詞：java程序設計；模塊教學；項目驅動
　　
　　Java是1995年由Sun公司組織開發的一種編程語言。時至今日，Java已經發展為一個覆蓋面廣、效率高、易用性強的技術平臺，它不僅可以用來開發大型的桌面應用程序，而且特別適合于Internet的應用開發，是一門正在被廣泛使用的編程語言。［1］
　　在整門課程設計中，要體現以就業為導向，以能力為本位——按照“實際、實用和實踐”的教育思想，堅持“學中做，做中悟”的原則，以理解、編程和應用［2］為教學目標，通過理論課和實驗課的結合，讓學生積極主動地參與到課程的學習中［3］。
　　一、傳統教學存在的問題
　　java程序設計是實踐性非常強的一門課程，一般由理論課和實驗課組成。在傳統教學中，理論課會分章節介紹java語言及相關技術，教師都是先從概念上開始講解，比如什么是類，什么是多線程，什么是JDBC，然后針對程序片段來介紹相關語法和編程規范，如類的聲明中可以包含成員變量和成員方法，多線程可以有繼承和接口實現兩種方式，用java對數據庫操作必須有哪幾個步驟，最后通過一些小的實例讓學生結合實際掌握相關技術的用法，如何用類及其相關特性來聲明員工和管理者，如何用多線程實現多窗口售票，如何用數據庫保存用戶信息等等。同時在實驗課上，教師會針對每個章節的知識點讓學生通過練習進一步熟悉java語言的一些特性及用法，鍛煉獨立編程和解決問題的能力。但是這種當前普遍采取的教學方式，還存在以下不足：
　　（1）課堂教學形式陳舊，都是以教師為中心進行灌輸式的教學，導致學生上課注意力很難集中，師生之間缺乏互動，課堂效果不理想。
　?。?）這門課程涉及知識點多，但各個章節內容比較分散，連貫性差，不同的知識點相對獨立，難以讓學生對java語言形成一個整體的感受，部分學生在學后面的知識點時，前面的內容已經忘掉，會影響后續課程的展開。
　?。?）學完整門課程后，學生只感覺多學了一門編程語言，學習成就感和成果激勵性差，很難體會java語言在解決實際問題中的功效，更無法將其應用在實際的項目中，一定程度上影響到學生將來的就業。
　　（4）雖然實驗課的設置讓學生有了動手編程的機會，但往往是教師為了讓學生掌握理論課中的概念和java語法，實驗課前生搬硬套地出一些題目，實驗課中學生只是為了完成任務而做實驗，動力不足，主觀能動性差，缺乏真正參與項目的成就感。
　?。?）傳統的卷面測試也使部分學生產生了只要背背知識點通過考試就行、實踐無所謂的錯誤觀念，忽視了學生課程學習能力的培養。
　　二、授課方案分析
　　為了解決傳統教學問題，通過對java程序設計課程的反復研究及日常的教學實踐，我們總結了一套針對本門課程的模塊化項目驅動授課方案，方案如下：
　　1.方案總體思路
　　對于學生而言，相比已學過的面向過程的編程語言，java涉及的內容比較多，學起來比較困難，為了打消學生畏懼心理，提高學生的編程興趣和動手能力，使學生能循序漸進地掌握java語言相關技術，可將java課程分成以下三個模塊來講解：（1）基礎篇——java基本語法，面向對象編程；（2）提高篇——java類庫、多線程和數據庫操作；（3）應用篇——桌面應用程序和web項目的開發。
　　三個模塊由簡入深，從基礎到應用構成一個完整的課程體系，前面的模塊學不好不但會影響到后續課程，且會影響學生的學習積極性。所以在分模塊教學的同時，也要注意課程的連貫性。為了激發學生學習的熱情，增強學生的自信心并體會學習過程中帶來的成就感，課程將采取項目驅動教學法，結合理論課和實驗課，將一個簡單的學生管理系統貫穿課程的始終。從基礎語法到面向對象的概念和特性、以及后面的網絡、多線程和數據庫等高級操作，直至用JavaEE相關技術完成一個完整的應用系統。通過這種授課方式讓學生對抽象的編程語言有更形象的感受，這不但有助于學生對新知識的接受和記憶，同時也可以讓每個學生都參與到課程的學習中，師生交互和學生的主觀能動性都大大增強。
　　2.課程的具體安排
　?。?）基礎篇教學。基礎篇的目的除了讓學生掌握java語言在數據類型、表達式、程序流程等幾方面和其他編程語言的異同，更重要的是讓學生學會用面向對象的編程思想解決實際問題。這一部分的教學重點應該讓學生在理解類和對象的概念的同時掌握面向對象的抽象、封裝、繼承、多態等特性。
　　針對溫州醫學院的學生管理系統，可以用“學生類”封裝學生信息，每個學生是一個對象，通過這種方式讓學生理解類和對象的概念，并明白抽象和封裝的含義。在介紹具體語法時，可以分析學生的姓名、性別等實例屬性及學校、在校人數等類屬性的區別和定義方式，同時涉及入校、畢業、轉專業等方法的實現。課堂中還可以通過創建學生對象并模擬學生行為的方式來讓學生理解相關原理并掌握編程規范。
　　在講繼承時，在“學生類”的基礎上，理解本科生和研究生是學生的子類，重用學生共性的基礎上，本科生和研究生有各自特定的專業和研究方向。另外，在某些行為上有區別于父類的實現方式，如畢業時獲取的學位不同等。通過這個項目讓學生理解繼承在java中的應用。
　　學生在?？梢詤⑴c很多活動，如注冊繳費、選課、獎學金評定等，不同的活動涉及一系列的行為，可以為這些活動定義相應的接口，并在已有的類中實現多個接口。同樣是學生，但由于學歷或身份不同，某些行為實現也不同，可以借此讓學生理解多態在實際項目中的應用。在實驗課中根據學生參與的各類活動編寫相關接口，并完善項目中涉及的類。
　　（2）提高篇教學。提高篇的目的是讓學生掌握java語言的一些實用的高級操作，重點是java基礎類庫、多線程、數據庫操作的原理和相關技術。這一部分可以在基礎篇搭建的類的框架基礎上針對某些特定功能繼續展開。
　　Java基礎類庫涉及字符串、數學運算、集合操作等很多常用功能，在項目中可以通過在學生的成績計算、排名、統計等成員方法中講解java API的使用。多線程在學生管理系統中的應用十分廣泛，課堂上可以學生選課為例子，模擬多個學生同時選課，保證每門選課課程的時間及人數來向學生講解在java中使用多線程編程的機制和方法。數據庫的操作對后面開發學生管理的應用軟件或網站十分關鍵。課堂上，讓學生理解學生信息管理系統的所有數據都應該保存在數據庫中。包括學生信息、選課信息等都可通過JDBC的特定步驟實現記錄的增刪改查。
　　（3）應用篇教學。經過上面兩個部分的學習，通過理論課上的講解和實驗課中的實踐，整個項目涉及的類已經基本完成，相應的方法也都已經實現，接下來在應用篇中重點是向用戶介紹java在桌面和web應用程序領域中的應用。
　　無論是講解java桌面程序的圖形界面還是javaEE動態網頁技術，教師都應該先引導學生根據項目的類型規劃工程（Project），將之前的所有程序引入到合適的目錄中。在這個基礎上以學生注冊或選課為例，講解圖形界面或網頁開發中涉及到的問題，如果是圖形界面就要講解用戶交互時所使用的控件及相關事件，如果是動態網頁，則要重點介紹servlet和jsp的運行原理及頁面對象在網站中的使用。將之前的測試方法替換成真正的界面或網頁，通過和用戶的交互，調用之前編好的類，完成業務方法的處理和數據的操作。
　　3.方案小結
　　以上介紹了模塊化項目驅動在java程序設計這門課程中的具體實施方法，將整個課程分成三個模塊來講解。第一模塊主要講解面向對象編程及其語法，建立項目中涉及到的接口和類，理清類和類之間的繼承或組合關系，對于其中的一些成員方法，可以暫時用簡單的幾句測試代碼代替，即，在第一模塊中建立項目中類的框架。第二模塊主要利用java的API來解決項目中涉及到的運算、多線程、數據庫等關鍵問題，在已有類框架的基礎上，根據實際問題完善類的成員方法，即，在第二模塊中完成類的實現。第三模塊引入已有類，并編寫用戶交互界面，在特定事件發生時調用類的方法完成一個簡單的學生管理系統。課程的教學步驟如圖1所示。
　　三、結語
　　模塊化的講解讓學生對java涉及的領域有清晰的認識。用一個學生熟悉的項目將所有模塊聯系起來，可以讓學生從被動地學轉化為主動地做，學生學習課程的過程也轉變為參與項目的過程，這使得理論課和實驗課聯系更加緊密，教學效果顯著提高。實踐證明，通過這種授課方式，學生對java這門編程語言的掌握程度遠遠超過傳統教學方式下的教學效果，不但理論知識學得扎實，學習興趣和實踐能力都得到了顯著提高。
　　參考文獻：
　?。?］ 鄭莉.計算機入門語言講什么？［J］.計算機教育，2006，（7）：25-26.
　　［2］ 孔宇強，鄭志材，張晶.基于實踐能力的“java語言程序設計”課程改革與探析［J］.才智，2009，（3）.
　　［3］ 招啟東.項目實訓在Java課程教學中的應用［J］.時代教育，2008，（9）：279.