基于Java的綜合課程設(shè)計研究與實踐

尉哲明 冀素琴

文章編號：1672-5913（2015）03-0023-03

中圖分類號：G642

摘要：闡述計算機軟件綜合課程設(shè)計的概念，從Java技術(shù)的教學(xué)特征出發(fā)，介紹不同條件下、不同層次的基于Java的綜合課程設(shè)計的教學(xué)實踐，包含教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和教學(xué)實施的方法，指出計算機軟件綜合課程設(shè)計的教學(xué)方式可有效適應(yīng)計算機專業(yè)迅猛發(fā)展的態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：計算機軟件；綜合課程設(shè)計；Java；教學(xué)實施

O 引 言

計算機學(xué)科在近幾十年得到空前發(fā)展，其特點是既不斷深化又與其他學(xué)科密切聯(lián)系，既高度分化又高度綜合。這些特點決定了其課程必須實現(xiàn)綜合化，既要增設(shè)一些綜合化的課程類型，同時要從指導(dǎo)思想、課程設(shè)置、課程內(nèi)容、課程實施等方面都能體現(xiàn)綜合化思想。

為適應(yīng)社會對人才綜合能力的需求，培養(yǎng)專業(yè)口徑寬、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才，迫切需要拓寬課程設(shè)置目標(biāo)，調(diào)整課程內(nèi)部結(jié)構(gòu)及課程之間的知識融合，按照整體優(yōu)化功能大于部分功能之和的觀點，國內(nèi)一些大學(xué)提出了課程綜合化改革的指導(dǎo)思想，并進行了綜合課程改革的實踐工作。較為有名的成果有兩個：一是天津師范大學(xué)的綜合課程“C/C++與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，在該綜合課程中，建立了以學(xué)生為骨干的教學(xué)實驗管理機制；二是東南大學(xué)構(gòu)建了一個計算機軟硬件綜合課程設(shè)計平臺。在計算機軟件綜合課程設(shè)計方面，國內(nèi)一些高校建立了綜合課程設(shè)計體系，但具體應(yīng)用于不同類型的計算機類專業(yè)或信息技術(shù)類專業(yè)，還需要做進一步的探索與研究。

計算機軟件綜合課程設(shè)計是將兩門或兩門以上計算機軟件的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課知識結(jié)合起來，在l—2周的課時內(nèi)完成一個小型計算機軟件系統(tǒng)的課程設(shè)計方式。它發(fā)生在綜合所需的課程知識被講授后，適時指導(dǎo)學(xué)生選擇、設(shè)計和實現(xiàn)一個綜合設(shè)計題目。一般來說，計算機軟件綜合課程設(shè)計基于一門計算機程序設(shè)計語言。

1 Java技術(shù)特征

目前，Java技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的信息處理系統(tǒng)，高校信息技術(shù)類專業(yè)一般都開設(shè)J，Java程序設(shè)計課程。Java技術(shù)有以下特征：

（1）極強的應(yīng)用性。Java的教學(xué)內(nèi)容設(shè)汁為在學(xué)習(xí)面向?qū)ο筇匦缘幕A(chǔ)上，講授數(shù)組枚舉及字符串應(yīng)用、異常處理、圖形用戶界面設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、I/O流及文件處理、多線程程序設(shè)計、小應(yīng)用程序設(shè)計、多媒體程序設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)編程等內(nèi)容，進而可以選修基于Java的Web系統(tǒng)編程、Android系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等課程。教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，如果將重點放在面向?qū)ο筇匦陨希罄m(xù)關(guān)于Java應(yīng)用的內(nèi)容少講了，則無法體現(xiàn)出Java技術(shù)及其課程的魅力。

（2）極大的趣味性。在教學(xué)過程中，師生都會感受到來自Java的魅力。Java的應(yīng)用實例很多，每個實例都很有趣。使用實例驅(qū)動原理或規(guī)則的教學(xué)形式，完成教學(xué)內(nèi)容時顯得輕松而且印象深刻。

（3）綜合性。Java技術(shù)的綜合性體現(xiàn)于很多方面，如Java的面向?qū)ο蠹夹g(shù)與不同應(yīng)用技術(shù)的綜合、Java課程中多個教學(xué)內(nèi)容的綜合、Java課程與其他課程的綜合、基于Java的綜合課程設(shè)計等。

2 基于Java的綜合性課程設(shè)計實踐

2.1 Java課程綜合性實驗

2.1.1 Java教學(xué)過程中遇到的問題

以前在完成每一個單元理論教學(xué)內(nèi)容的同時，學(xué)生也上機完成相應(yīng)的程序設(shè)計實驗內(nèi)容，當(dāng)所有的教學(xué)內(nèi)容講完了，課時也用完了，但總感覺意猶未盡。首先從教師的角度講，認為可以完成的實驗項目還有很多，學(xué)生應(yīng)用Java的潛力還可以再“挖一挖”；其次從學(xué)生的角度講，對Java的興趣剛上來，但是應(yīng)用Java的羽翼還不太豐滿，如果就此打住，過一些時間，Java知識可能會淡了，也許就扼殺了他們應(yīng)用Java的能力和機會。

教學(xué)計劃中的課時是不能隨便調(diào)整的，只有合理利用有限的實驗課時，才能進一步有效地提高學(xué)生對Java的綜合應(yīng)用能力。

2.1.2 Java課程綜合性實驗的設(shè)計

從2007年開始，我們在Java程序設(shè)計實驗課程大綱的實驗項目中增加了綜合實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，利用有限的實驗課時，使學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)掌握到和即將學(xué)習(xí)到的Java知識，有興趣和有能力去探索完成一個比較大的實驗項目，培養(yǎng)了學(xué)生對Java技術(shù)的應(yīng)用能力。

這樣的綜合實驗時間發(fā)生于學(xué)習(xí)完面向?qū)ο筇匦?、?shù)組枚舉及字符串應(yīng)用、異常處理、圖形用戶界面設(shè)計后，在Java程序設(shè)計的理論課程講授其他教學(xué)內(nèi)容的同時，Java程序設(shè)計實驗課程布置給學(xué)生一些綜合實驗的題目，讓學(xué)生選擇完成一個項目的設(shè)計和實現(xiàn)。后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的單元實驗取消，學(xué)生只需完成選定的綜合實驗項目即可。

在綜合實驗中需要用到的還未來得及講授的Java知識或技術(shù)，大部分學(xué)生在已掌握了前面講過的基礎(chǔ)知識后，有能力先去預(yù)習(xí)或者自學(xué)。

以下列舉一些開設(shè)過的綜合實驗項目。①ISBN書號校驗程序的設(shè)計和實現(xiàn)；②名片記錄本程序的設(shè)計與實現(xiàn)；③文本編輯器的設(shè)計與實現(xiàn)；④水中倒影；⑤音樂日歷；⑥網(wǎng)上聊天程序的設(shè)計實現(xiàn)；⑦多客戶簡單網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的設(shè)計實現(xiàn)；⑧基本數(shù)據(jù)庫操作應(yīng)用程序的設(shè)計實現(xiàn)。

綜合效果非常好，學(xué)生在做綜合課程設(shè)計的過程中，進一步鞏固和驗證前面所學(xué)技術(shù)，激發(fā)出探索興趣，先行求索后續(xù)知識。更重要的是學(xué)會了應(yīng)用，學(xué)會了設(shè)計，學(xué)會了調(diào)試，應(yīng)用Java技術(shù)的能力提高了，專業(yè)素質(zhì)也提升了。

2.2 軟件核心課程做基于Java的綜合性實驗，可進一步提高學(xué)生的能力和素養(yǎng)

在開設(shè)Java課程之后，相繼開設(shè)了計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫原理等課程，這些課程也在做綜合實驗項目。因為Java是網(wǎng)絡(luò)編程語言，可以嘗試用Java做開發(fā)工具來完成計算機網(wǎng)絡(luò)課程的綜合實驗。再者，全球85%以上的企業(yè)在使用Java完成信息管理系統(tǒng)，那么也可以使用Java做工具來為數(shù)據(jù)庫原理課程設(shè)計一些綜合實驗項目。如果課時有限，做一個小型管理信息系統(tǒng)即可，多出一些題目，3～4人一組，每組選做一個題目。

因為每門課的綜合實驗課時都緊張，可以把兩門課合起來做綜合課程設(shè)計。

從2008年開始，我們研究探索為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的主干課程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理實驗的綜合實驗教學(xué)項目提供開發(fā)工具。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理實驗課程的綜合實驗中，學(xué)生開發(fā)的積極性很高，雖然實驗課時非常有限，但每一個課題小組都認真討論數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、系統(tǒng)的Java實現(xiàn)方法，最后按時交上較為滿意的作品。

自2007年以來，Java課程為計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程開設(shè)過的綜合實驗項目如下：①基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計與Java實現(xiàn)；②基于UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計與Java實現(xiàn)。

自2008年以來，Java課程為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理實驗課程開設(shè)過的綜合實驗項目（2010年為Java程序設(shè)計實驗與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理實驗兩門課合作開設(shè)的綜合實驗項目）如下：小型管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（3～4人一組，每組會針對不同類型的企業(yè)或部門完成一個具體的系統(tǒng)）。

將Java課程與其他課程結(jié)合起來，進行綜合課程設(shè)計，分別圍繞一些小型管理信息系統(tǒng)、TCP或UDP協(xié)議之上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序出題目。Java和計算機網(wǎng)絡(luò)、Java和數(shù)據(jù)庫原理、Java和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java和編譯原理、Java和軟件工程等課程，均可以完成綜合課程設(shè)計。

為研究生開設(shè)的課程也大量地應(yīng)用了Java技術(shù)，如機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘的算法實現(xiàn)多是使用了Java程序。此外各種工程優(yōu)化算法，都可以用Java做開發(fā)工具。

2.3 基于Java的綜合課程設(shè)計課程的開設(shè)

2.3.1 在綜合課程設(shè)計中遇到的問題

（1）各門課程的教學(xué)計劃中沒有為綜合課程設(shè)汁安排專門的課時，需占用常規(guī)的課程單元實驗課時，這樣會影響到課程的單元練習(xí)。

（2）因為時問太短，學(xué)生雖然興趣盎然，但設(shè)計出的軟件粗糙，無法保證質(zhì)量。

（3）各門課程單獨安排的綜合實驗項目中，互相之間難免有些重復(fù)，學(xué)生雖有興趣，但每門課都須完成綜合實驗，負擔(dān)重。

為減輕學(xué)生期末負擔(dān)，近5年來，我們嘗試將兩門課結(jié)合起來，完成綜合課程設(shè)計，如將Java課程與計算機網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)合起來，完成一個基于TCP或UDP協(xié)議的應(yīng)用程序；將Java課程與數(shù)據(jù)庫原理課程結(jié)合起來，完成一個小型管理信息系統(tǒng)。

2.3.2 開設(shè)基于Java的綜合課程設(shè)計課程

以上問題的終極解決方案是基于Java的綜合課程沒計能作為一門課程，設(shè)計于信息技術(shù)類專業(yè)的教學(xué)計劃中。這樣，有效利用給予綜合課程設(shè)計的課時，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生就可以集巾精力設(shè)計和實現(xiàn)一款基于Java的功能完善的質(zhì)量較高的軟件。

基于Java的綜合課程設(shè)計課程的實施方案如下：

（1）在和學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師給出以上所述不同方面的多個題目，讓學(xué)生選擇自已感興趣的題目去做。在設(shè)計和實現(xiàn)的過程中，學(xué)生及時向教師匯報階段性成果并得到啟發(fā)性指導(dǎo)以便于改進。

（2）教師針對各種類型題目做出比較典型的實例，或選擇合適教材以便于學(xué)牛參考。當(dāng)然學(xué)生自己也可以選擇感興趣的實戰(zhàn)編程教程作為綜合課程設(shè)計的參考書目。

在這方面，我們做了一定工作：申請編了清華大學(xué)出版社的教材——《基于Java的綜合課程設(shè)計》，已經(jīng)正式出版。

3 結(jié)語

基于一門計算機程序設(shè)計語言綜合計算機軟件的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的計算機軟件綜合課程設(shè)計，具有明顯的跨課程性質(zhì)，設(shè)計內(nèi)容打破了原有的課程體系和學(xué)科界限，突出了所設(shè)計大內(nèi)容的整體性。綜合課程設(shè)計方式靈活，類型多樣，可以適應(yīng)計算機專業(yè)迅猛發(fā)展的態(tài)勢，可以及時反映專業(yè)發(fā)展的新趨勢，容納專業(yè)發(fā)展和社會需要而提出的新內(nèi)容；有助于減少課程設(shè)計門類，避免重復(fù)、減輕學(xué)生的課業(yè)負擔(dān)；有助于開闊學(xué)生視野，拓寬與統(tǒng)整專業(yè)知識，克服專業(yè)知識間的割裂，使學(xué)生學(xué)會主動求知的方法，增強他們對專業(yè)的整體認知能力。

基于Java的綜合課程設(shè)計尢疑有效實現(xiàn)了以上目標(biāo)。