項(xiàng)目驅(qū)動的Java課程研究性教學(xué)實(shí)踐

孫麗　張利鋒　岳峻

摘要：針對目前Java教學(xué)中以知識點(diǎn)為線索的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際問題的能力不足的情況，介紹將項(xiàng)目驅(qū)動的研究性學(xué)習(xí)理念引入Java課程教學(xué)中的實(shí)施過程和評價(jià)方法，闡明項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式對軟件工程能力培養(yǎng)的顯著提高作用。

關(guān)鍵詞：Java程序設(shè)計(jì)；項(xiàng)目驅(qū)動；研究性學(xué)習(xí)；教學(xué)改革

0 引言

目前，高校計(jì)算機(jī)編程人才的培養(yǎng)模式與軟件企業(yè)對開發(fā)人員的技能需求之間尚存在一定的差距。軟件工程類應(yīng)屆畢業(yè)生的實(shí)際動手和編程能力普遍不能滿足企業(yè)需要，企業(yè)更希望畢業(yè)生能立刻參與到項(xiàng)目中為企業(yè)帶來實(shí)際的生產(chǎn)力，而不愿意花額外的培訓(xùn)成本，所以他們對有過軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的畢業(yè)生較為青睞。導(dǎo)致這一問題的原因是多方面的，但教材和教學(xué)方法無疑是最為重要的兩個方面。已有的教材往往根據(jù)一個個孤立的知識點(diǎn)設(shè)計(jì)例題和練習(xí)題，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)完課程后雖然掌握了各個知識點(diǎn)的作用，卻不能很好地理解它們的應(yīng)用場景，無法將知識點(diǎn)融會貫通并應(yīng)用到實(shí)際問題的解決中。這些知識點(diǎn)如同一個個齒輪，學(xué)生即使掌握了每個齒輪的作用，但仍然無法根據(jù)需求將其裝配成用戶需要的機(jī)器，而且，Java程序設(shè)計(jì)課程也一直沿用傳統(tǒng)的講授模式。要改變這種局面，就必須從課程設(shè)計(jì)和教學(xué)方法人手，以實(shí)際的項(xiàng)目為牽引，統(tǒng)籌各個知識點(diǎn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動性和知識的應(yīng)用能力。

1 研究性教學(xué)的關(guān)鍵是師生角色的轉(zhuǎn)變

軟件開發(fā)是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的創(chuàng)造性勞動，不斷地主動學(xué)習(xí)是從事軟件開發(fā)人員的基本能力和素質(zhì)，而研究性教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生這種自主學(xué)習(xí)能力的理想方法。當(dāng)然，研究性學(xué)習(xí)給學(xué)生帶來了學(xué)習(xí)的樂趣、動力，也帶來了挑戰(zhàn)。要實(shí)現(xiàn)研究性教學(xué)，就必須實(shí)現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)變，充分認(rèn)識師生合作的重要性。長期以來，在教與學(xué)、師與生的關(guān)系中，始終存在這樣的誤區(qū)：課堂教學(xué)布局以教師為中心，學(xué)生思維的培養(yǎng)是同向思維，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也是接受式，很少有體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，更沒有研究式學(xué)習(xí)。而學(xué)生也慣性地認(rèn)為，老師先生于我，必先學(xué)于我，凡疑問只問老師。而從學(xué)習(xí)的走向和趨勢看：獲得知識本身已經(jīng)不是最重要的了，重要的是如何獲得知識，這已上升為教師教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和最高目標(biāo)。在學(xué)生思維方式的培養(yǎng)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的平等性，注重激發(fā)學(xué)生的主動性思維，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑和刨根問底。教師給出問題，由學(xué)生與教師共同找出問題的解決方案而不是由教師提供現(xiàn)成的答案。教師與學(xué)生是合作伙伴的關(guān)系，是項(xiàng)目經(jīng)理與程序員的關(guān)系，也是用戶和軟件工程師的關(guān)系。

綜上，研究性教學(xué)模式下，Java程序設(shè)計(jì)課程中教師的主要任務(wù)是：設(shè)計(jì)難度適中、有實(shí)際應(yīng)用背景的開發(fā)項(xiàng)目；將項(xiàng)目的開發(fā)過程投影到課程的主要知識點(diǎn)中；幫助學(xué)生理清項(xiàng)目需求和解決思路，整合各個知識點(diǎn)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成項(xiàng)目框架；幫助學(xué)生分析可能遇到的問題，并共同討論解決的方案，建立解決問題的信心；向?qū)W生推薦相關(guān)的書刊、網(wǎng)址和論壇等；為學(xué)生做好各項(xiàng)服務(wù)，包括知識上的、思想上的和實(shí)踐上的。因此，研究性教學(xué)對教師的素質(zhì)及能力的要求也相應(yīng)提高。教師應(yīng)在學(xué)生學(xué)習(xí)及項(xiàng)目開發(fā)的過程中當(dāng)好指導(dǎo)者、激勵者和引路人的角色，這就要求教師應(yīng)該具有一定的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，能夠從項(xiàng)目經(jīng)理的角度對項(xiàng)目進(jìn)行總體規(guī)劃；從程序員的角度對程序進(jìn)行具體分析與評價(jià)；從用戶的角度來客觀評價(jià)軟件的人性化與實(shí)用性程度。否則，當(dāng)遇到軟件開發(fā)的實(shí)際問題時(shí)將難以做到正確的指導(dǎo)。

2 Java課程研究性教學(xué)的實(shí)施

2.1 建設(shè)學(xué)習(xí)資源倉庫，提供多渠道知識來源

研究性教學(xué)的形式與內(nèi)容是開放的。因此，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源是實(shí)施研究性教學(xué)的重要保障，筆者持續(xù)跟蹤Java語言發(fā)展的最新動態(tài)，不斷豐富和補(bǔ)充Java課程的教學(xué)資源，以提供研究性教學(xué)需要的資料和信息。幾年來筆者建設(shè)了一個資源相對豐富的FTP服務(wù)器，為學(xué)生提供各種學(xué)習(xí)資源，包括各種參考書、視頻講解、項(xiàng)目文檔、問答記錄等，并推薦相關(guān)的著名論壇。

2.2 精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，項(xiàng)目驅(qū)動不斷演進(jìn)

Java語言課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是突出實(shí)際動手解決問題的能力，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中帶著具體問題、具體任務(wù)，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)目的就很明確，知識點(diǎn)的應(yīng)用場景就能得到實(shí)際的操練。因此，在教學(xué)過程中，筆者轉(zhuǎn)變了教學(xué)的總體思路，整理出切合實(shí)際的典型案例和項(xiàng)目，并使之成為貫穿整個教學(xué)的一條主線。這些案例都具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠模擬真實(shí)的環(huán)境，學(xué)生在分析案例、解決問題的過程中，會自然地與所學(xué)知識進(jìn)行融合，而解決案例中較為復(fù)雜的問題，能夠突破學(xué)生原有的知識范圍，拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域，從而使學(xué)生學(xué)會綜合運(yùn)用知識靈活地處理各種各樣的問題，提高項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)作能力。這樣使學(xué)生在不離開學(xué)校的情況下能在短期內(nèi)接觸并學(xué)習(xí)到一些不同類型的實(shí)際問題，以充實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.3 項(xiàng)目分解，迭代整合

Java語言課程不是單獨(dú)設(shè)課，其傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是根據(jù)課程安排，分章節(jié)、分知識點(diǎn)設(shè)計(jì)一些基礎(chǔ)性較強(qiáng)、突出驗(yàn)證語言特性的實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)對鞏固知識點(diǎn)的掌握有利，但內(nèi)容往往缺乏靈感，思維較單一，容易遏制學(xué)生們的創(chuàng)新思維。筆者采用項(xiàng)目為中心的實(shí)驗(yàn)方式，把知識點(diǎn)融入到項(xiàng)目中，將項(xiàng)目分解到知識點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，這樣既解決了項(xiàng)目集中開發(fā)時(shí)間不足的問題，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的大局觀，能使其從整體上把握系統(tǒng)的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，了解Java這一特定語言的組成規(guī)則和運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)“零距離”，提高其工程性意識及工程性設(shè)計(jì)能力。隨著課程的進(jìn)行，筆者指導(dǎo)學(xué)生不斷整合各個知識點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建項(xiàng)目的多個版本，并持續(xù)融合新的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，豐富項(xiàng)目的功能。根據(jù)Java程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)和實(shí)際情況，筆者在完成面向?qū)ο蠡A(chǔ)知識之后，就開始了項(xiàng)目的實(shí)施過程。通過系統(tǒng)性的Java實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更容易領(lǐng)悟軟件工程的思想，也更容易獨(dú)立完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

由于新設(shè)計(jì)的項(xiàng)目比單純實(shí)驗(yàn)中的項(xiàng)目規(guī)模大得多，學(xué)生一時(shí)難以理解和接受，所以要較好地把握課堂實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的難度，并對這些項(xiàng)目進(jìn)行合理的分解，循序漸進(jìn)地向?qū)W生講述需求分析、軟件設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)過程。下面是一個項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)例。endprint

項(xiàng)目名稱：即時(shí)通訊工具M(jìn)yQQ。

項(xiàng)目需求描述：設(shè)計(jì)一個學(xué)校內(nèi)部使用的簡易的通信工具M(jìn)yQQ。

要求實(shí)現(xiàn)如下功能：人員列表（人員信息）已經(jīng)存在于文件friends.txt中；人員有2種類型：學(xué)生、老師；他們分別顯示不同的信息，學(xué)生的信息有姓名、班級、電話，而老師的信息有姓名、所授課程、上課地點(diǎn)；文件保存格式：學(xué)生為人員類型、姓名、班級、電話，老師為人員類型、姓名、所授課程、上課地點(diǎn)。能發(fā)送消息，接收消息；能夠同時(shí)與多人聊天。

表1給出了項(xiàng)目MyQQ的知識點(diǎn)分解，而圖1給出了對應(yīng)的類圖結(jié)構(gòu)，在項(xiàng)目推進(jìn)的過程中，要求學(xué)生自己繪制順序圖和交互圖，以便更清楚地理解項(xiàng)目中各個部分的協(xié)同工作過程。

以項(xiàng)目為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在操作過程中會對學(xué)生進(jìn)行多角度的培訓(xùn)，包括項(xiàng)目可行性分析、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)或是測試維護(hù)等方面能力的培養(yǎng)。這也在無形之中加深了學(xué)生在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中的軟件工程意識，將對日后企業(yè)項(xiàng)目的編碼設(shè)計(jì)產(chǎn)生積極的影響。

2.4 以小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)和評價(jià)

每個學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目雖然能鍛煉學(xué)生獨(dú)立承擔(dān)項(xiàng)目的能力，但極大地增加了教師的工作量。同時(shí)，不同的學(xué)生，能力高低不同，學(xué)習(xí)進(jìn)度不同，所獲資源也不同，因此，對知識的認(rèn)識層次也有差別。筆者將若干名學(xué)生分組，讓其協(xié)作完成一個項(xiàng)目，這樣，不僅可加強(qiáng)學(xué)生之間的交流、提高項(xiàng)目實(shí)施的成功率，還可增強(qiáng)學(xué)生的自信心。教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，通過學(xué)生之間的交流、溝通和爭議，不但能使資源共享，還能產(chǎn)生新的教育資源。因?yàn)椋瑑?yōu)秀學(xué)生靈敏的悟性和良好的學(xué)習(xí)技巧，不同層次的學(xué)生提出的各種問題，學(xué)生的不同智慧，不同的思維方式等都可以成為小組內(nèi)相互共享的學(xué)習(xí)資源。

在項(xiàng)目題目確定后，根據(jù)學(xué)生的選題情況進(jìn)行分組，每組6～8人。然后，以小組分工協(xié)作的方式由組長協(xié)調(diào)方案（比如代碼編寫風(fēng)格、注釋風(fēng)格、版本控制等），并控制項(xiàng)目進(jìn)度和完成質(zhì)量。對于每個部分，組內(nèi)同學(xué)先按照自己的理解提出設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過組內(nèi)討論后再編碼，這樣可以避免重復(fù)工作。

當(dāng)任務(wù)基本完成時(shí)，就進(jìn)入結(jié)題評價(jià)階段。各小組在教師的指導(dǎo)下匯總整理項(xiàng)目資料，并制作演示文稿，準(zhǔn)備項(xiàng)目展示和答辯。指導(dǎo)教師對研究成果進(jìn)行評價(jià)，總的原則是肯定和鼓勵為主，重過程輕結(jié)果，并對項(xiàng)目的成果進(jìn)行答辯，根據(jù)項(xiàng)目各個環(huán)節(jié)的完成情況進(jìn)行打分。項(xiàng)目評價(jià)表如表2所示。

答辯的過程同時(shí)也是相互交流的過程，“獨(dú)學(xué)而無友，則孤陋而寡聞”。學(xué)生分享項(xiàng)目開發(fā)中遇到的困難和解決方案，可以鍛煉學(xué)生的文案組織能力和表達(dá)能力。通過相互交流，一方面通過展示項(xiàng)目成果形成競爭氛圍，另一方面也擴(kuò)大了大家的知識面，增加了解決問題的經(jīng)驗(yàn)。可以說，持續(xù)不斷的交流是研究性學(xué)習(xí)一個必不可少的環(huán)節(jié)，也是項(xiàng)目成功的重要保障。

2.5 建立以過程為中心的課程考核方式

以前，Java程序設(shè)計(jì)的考試是以閉卷的方式進(jìn)行，以最后的試卷分來評定學(xué)生的期末成績，缺乏實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)。這樣的分?jǐn)?shù)只能反映出學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度，卻不能很好地體現(xiàn)學(xué)生實(shí)際的編程能力和對問題的分析能力。所以，近兩年筆者一直在探索Java課程的考核方式，也取得了一些成效。將學(xué)生研究課題的完成質(zhì)量、項(xiàng)目答辯成績、實(shí)驗(yàn)完成情況作為考核的重點(diǎn)，以項(xiàng)目答辯結(jié)合平時(shí)實(shí)驗(yàn)的考核情況代替閉卷考試，不但可以引導(dǎo)學(xué)生重視編程實(shí)踐，而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

3 結(jié)語

項(xiàng)目驅(qū)動的研究性教學(xué)是一個教學(xué)相長的過程，通過多輪教學(xué)實(shí)踐的摸索，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在層次上、知識的掌握度上、編程能力的高低上大相徑庭，所以項(xiàng)目難度和復(fù)雜度的選擇和設(shè)計(jì)要有一定的區(qū)分。同時(shí)，在項(xiàng)目推進(jìn)的過程中，教師要扮演好項(xiàng)目經(jīng)理的角色，給有潛力的學(xué)生增加需求，進(jìn)一步完善項(xiàng)目。對于進(jìn)度不同、項(xiàng)目難易程度不同，在考核時(shí)需要說明，在考核成績上要有所體現(xiàn)，激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生的潛力并塑造學(xué)生的成就感。

當(dāng)然，項(xiàng)目型驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)增大了教師的工作量，對教師的工程實(shí)踐能力也提出了更高的要求。在具體實(shí)施過程中，項(xiàng)目案例可以進(jìn)行循序漸進(jìn)的設(shè)計(jì)，不斷積累和完善。在實(shí)施過程中筆者也驚喜地發(fā)現(xiàn)，研究性教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的求知熱情，不少同學(xué)提出了一些很有價(jià)值的想法甚至建議，展現(xiàn)了很強(qiáng)的創(chuàng)造性。他們在參與開發(fā)過程中查閱資料、自學(xué)有關(guān)理論、請教高年級同學(xué)，這表明學(xué)生渴望自主探索、自主發(fā)展，也渴望表達(dá)個性。另一方面，學(xué)生熱情和積極的參與也極大地推動了教師的教學(xué)熱情，增強(qiáng)了教師的改革意識和教學(xué)的創(chuàng)造性。因此，筆者認(rèn)為，Java程序設(shè)計(jì)的項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)方法是一次成功的嘗試，在今后的教學(xué)實(shí)踐中需不斷完善，不斷增加新的項(xiàng)目案例，讓更多的學(xué)生從研究型教學(xué)實(shí)踐中獲益。

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（編輯：孫怡銘）endprint