基于CDIO的Java平臺課程教學新方式的探討

解紹詞，代勁

摘要：Java語言相關課程在計算機相關專業被廣泛開設，其傳統教學一般由理論課和實驗課組成，教學過程中存在如下問題：填鴨式理論課程授課方式嚴重削減學生的學習興趣、實驗課時間拖后造成學生的理論與實踐的同步脫節等。文章以CDIO教學模式理念為基礎，就如何準確定位教學目標、細化能力指標、實踐與知識相結合、開展以階段性項目為中心的教學以及建立合理的評估方法等方面對“Java平臺”課程教學進行研究，使達到教學環境統一化、教學手段與時段無縫化、教學內容工程化和學習評估合理化，形成合格的混合型師資團隊，為提高教學質量、使學生真正走上“工程化”人才之路提供應有的保障。

關鍵詞：CDIO；工程化人才；Java平臺課程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）50-0035-03

一、Java語言課程教學現狀與存在的問題

Java語言是面向對象編程中重要的編程語言之一，在計算機相關專業，甚至其他專業中，Java語言相關的專業課程被廣泛開設。Java語言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，然后使用一些Java程序來介紹相關語法和編程規范，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。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：

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。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、我校軟件學院“Java平臺”課程教學存在的問題

我校軟件學院在建院初始就開設了《Java語言程序設計》、《Web編程》、《J2EE》等相關課程。隨著學院教學的改革，Java相關課程被劃入“Java平臺”課程，主要講授JavaSE、JavaEE、Android手機程序開發等內容。由于前期教學經驗與實際條件的限制，在學院以往的“Java平臺”課程教學中存在如下問題：

（1）填鴨式理論課程授課方式嚴重削減學生的學習興趣。傳統理論課授課方式，學生是一種被動填鴨的情況，只能眼睜睜看著老師講課和演示實例，心里想動手調試屏幕上的程序但是卻不可。長此以往，學生的學習興趣會大大減少，會把程序或者編程開發步驟作為一種理論知識來看待，混淆編程真正的方式和含義。例如Java Web相關課程，根據以往的授課經驗，大部分內容都是講述系統開發步驟、配置方式、SSH模塊搭建等，如果用純理論課的授課方式，學生會容易陷入到枯燥的步驟演示之中，很難通過純粹的被動聽講來記憶和掌握這些步驟。而真正在實驗課實踐時，又會由于記憶脫節而再回過頭來復習復雜的步驟，效果很差。

（2）配套實驗課時間拖后，造成學生的理論與實踐的同步脫節。傳統的授課方式，理論課程之后幾天甚至幾周才開始上配套的實驗課程。大部分學生會由于理論與實踐的不同步，造成實驗課效率很低。

三、基于CDIO的教學新方式的探索研究

CDIO工程教育理念是從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理論，并成立了CDIO命名的國際合作組織。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate），以產品研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。我院相關Java平臺課程教師群以CDIO教學模式理念為基礎，就準確定位教學目標，細化能力指標，實踐與知識相結合，開展以階段性項目為中心的教學以及建立合理的評估方法等方面對“Java平臺”課程教學進行改革，達到“Java平臺”課程的教學環境統一化、教學手段與時段無縫化、教學內容工程化和學習評估合理化，形成合格的混合型師資團隊，為提高教學質量、使學生真正走上“工程化”人才之路提供應有的保障。在整門課程教學中，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。基于上述分析研究，認為應該在如下幾個方面對課程教學進行改革研究：

1.制定適合CDIO思想的課程授課方式與授課內容。基于CDIO的思想，從授課內容、授課方式等方面都要體現從理論設計到動手運行的授課主線，因此，傳統的授課方式與教學內容必須進行改革。改革研究內容如下：教學環境統一化。從彼此分開隔離的環境（教室與實驗室），統一安排到具有教學設施的機房中。教學手段無縫化。將理論課與實驗課教學進行融合，不再具體指定理論課時與實驗課時的界限，根據教學進程與學生實際情況，靈活即時性地進行安排。教學時段之間不存在了之前的理論與實踐的脫節效應，做到了時段之間的無縫化。另外，還要合理安排每次授課課時數，保證每次達到學生最佳的知識吸收效果。教學內容工程化。傳統教學方式使得教學內容知識點比較分散，學生沒有集中學習的條件，記憶比較困難。改革后的教學內容配合新的教學方式與課時安排，應更注重工程化內容教授，以模塊化、項目驅動為目標，合理規劃授課內容的模塊，選擇適當的實際項目案例。讓學生真正走上“工程化”人才之路。

2.建立合理的課程考核制度，形成工程類課程學習評估體系。傳統書面考試的方式，學生在期末考試之前單純記憶、背一些知識點來應付考試，這就忽略了Java語言真正的學習意義，即自身實踐工程能力的培養。新的課程考核制度，應該針對學生綜合能力為考核目標，包括學生課上表現、動手能力、知識點掌握程度、工程項目開發等方面的綜合考核。

3.構建合格的“Java平臺”師資團隊，培養混合型師資力量。傳統的“Java平臺”課程教學中，理論課與實驗課教師大部分進行了分離，這種情況造成了教師對學生學習情況的了解不一致的情況，不利于教學質量的提高。新的教學方式要求教師具有理論與實踐能力，能夠合理靈活地將理論與實踐相結合進行教學，引導學生更好地適應新的教學模式。因此，構建和培養混合型師資力量是項目改革的內容之一。

四、課程改革成果與下一步工作

基于上述教學改革理念，我校軟件學院對Java平臺課程的授課方式進行了相應的調整，將課程的授課場所從教室“搬到”到機房。改革后的授課方案大致如下：每學期每門Java平臺課程共64學時（48/16）全部在機房授課；每周1次課，共需16周；采用4節連上方式，保證每次理論內容的含量；每個教師帶2個班學生（60人左右）為宜；機房斷外網，保留內網，便于聯網調試程序；機房內需要投影、幕布、教師用機各一部。新的授課方式帶來了新的教學思路，教學計劃等隨之進行了相應的調整。但是由于第一次進行這種方式的授課，因此相關專業教師認為在以下幾個方面都還不成熟，有待研究與提高。

1.對Java平臺授課方式進行進一步研究，對Java平臺授課內容進行調整，制定切實可行的授課方案，以適應新的授課方式。以往的理論課考慮到在教師授課，授課內容以純理論+簡單示例為主；而實驗課則布置固定的題目，知識實踐層次與范圍比較窄。新的授課帶來了新的教學思路，也帶來了新的工作挑戰。雖然授課方式從以往的“填鴨式”與“斷層式”教學改為了“邊講邊學，邊做邊練”的方式，但是由于新的方式才剛剛實施，所以顯得比較機械。下一步需要研究如下內容：新的授課方式要求內容適合“學中做，做中悟”的方式，首先每節課應該注意知識點講解的時間分配、配套實例的難度選擇、學生理論知識接受程度與實踐完成情況的把握等方面；而且宏觀上應該對課程進度與內容結構分配有合理的掌控，例如知識體系講述、重點難點知識點講解、綜合項目實例集中實訓等，都應該合理分配課時。

2.新的授課方式也對課堂教學的監督與掌控提出了新的要求。首先，由于學生學習水平的參差不齊，留給學生練習的時間不易把控。過多會影響教學進程進度，過少則會有學生練習達不到要求。還有就是學生在練習過程中出現問題時，教師有時過忙不能及時響應。另外，學生練習效果的檢查工作也是一個需要研究和思考的問題。

3.課程評估考核方式的改革。新的教學方式基于工程化教育理念，以培養學生動手實作能力為主，傳統的書面考試不適應這類課程的考核方式。但是由于時間倉促，無法制定新的、合理的評估考核方式，因此在上學期仍采用了期末書面考試的形式。下一步需要研究合理的考核機制，通過多維度、多方式的考試機制，例如考勤、課上練習表現、作業（課上課外）、綜合實例開發、上機考試等眾多環節和因素進行綜合考評。

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基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目《基于移動云計算的自主式移動學習平臺研究與實踐》（項目編號：132023）

作者簡介：解紹詞（1979—），男，河北邢臺人，碩士，講師，研究方向為分布式計算、通信軟件等；代勁（1978—），男，博士，副教授，研究方向為智能信息處理、數據挖掘等。