Java語言程序設計精品資源共享建設與實踐

邱 珊

（武漢華夏理工學院信息工程學院，武漢 430223）

Java語言程序設計精品資源共享建設與實踐

邱 珊

（武漢華夏理工學院信息工程學院，武漢 430223）

Java語言程序設計是應用型本科計算機類和通信類專業必修的專業基礎課。學院對Java語言程序設計課程進行教學方法與手段的改革，對課程內容和教學資源進行持續發展和更新，并在此基礎上將課程轉型升級為精品資源共享課程，為開放課程的建設提供借鑒和參考。

Java語言程序設計；課程改革；CDIO；精品資源共享；在線教育

武漢華夏理工學院質量工程項目（No.2015114）

0 引言

Java語言是當前流行的面向對象程序設計語言。Java語言簡單易用、完全面向對象、具有平臺無關性且安全可靠。在全球云計算和移動互聯網的產業環境影響下，Java更具備了顯著優勢和廣闊前景。

《Java語言程序設計》課程是為武漢華夏理工學院信息工程學院計算機科學與技術、軟件工程、通信工程以及物聯網等專業學生開設的一門專業基礎課。是學生繼C之后學習的第二門編程語言，也是學生學習的第一門面向對象的程序設計語言。本課程由基礎理論、設計和應用三部分組成，其中Java基礎理論部分主要內容包括Java語言基本概念、基本語法規則及Java面向對象的程序設計方法；Java設計部分包括Java圖形用戶界面設計、Java事件處理機制、Java異常處理機制和Java多線程機制；Java應用部分內容包括輸入輸出流、Java集合操作、網絡編程和數據庫編程等。

通過本課程的學習，學生將理解和掌握Java語言的基本語法和語義以及面向對象的程序設計方法，并能熟練使用JDK和一種IDE（NetBeans或者Eclipse）設計開發Java桌面應用系統。

本課程的學習將為后續的《Android手機應用開發》和《Java Web應用開發》課程打下基礎。

1 《Java語言程序設計》精品資源共享建設實踐

《Java語言程序設計》轉型升級為學院精品資源共享后，課題組根據項目任務書，進一步以實踐教學改革為先導，對課程內容，教學方法和手段以及教學資源進行了持續發展，改革和更新。

1.1 課程重點突出

《Java語言程序設計》本身是信息工程學院學生的一門面向就業的重要專業基礎課程，是后續Java應用開發的基礎。而面向對象的程序設計思想和方法則是整個課程的重中之重?！邦悺焙汀皩ο蟆笔荍ava最重要的概念，重點介紹“類”的定義、繼承、封裝和多態等。反復向學生灌輸“面向對象的程序設計方法更符合人類的思維習慣。在面向對象的程序設計中，程序是由對象組成的，通過對象之間的相互交互和通信完成程序的功能”的設計思想。

因為有了C語言的基礎，對一些Java基本語法如數據類型、常量和變量、表達式和流程控制這部分內容則作相對簡單介紹。完成了對面向對象的程序設計思

想的概念講授后，將面向對象的程序設計思想和方法貫穿于后續的整個課程教學中，將重點放在通過面向對象的程序設計方法解決問題而不是語法和算法上，通過實際問題的分析與解決，激發學生學習興趣，提高學生應用能力，培養學生的學習信心。

1.2 持續更新課程內容和開發環境

課程內容持續更新，從基于Java1.4更新到基于Java5.0和Java6.0，再到基于Java 8.0。在2015年度開設的《Java語言程序設計》課程中，增加了數據庫訪問技術內容；在2016年度開設的《Java語言程序設計》課程中，將JDK更新到最新版本Java 8.0，Java開發環境NetBeans IDE也從版本6.9更新到最新版本8.1。

1.3 改革教學手段

以CDIO工程教育模式為指導，采用靈活多樣的教學方式[1]：

（1）在Java語言基礎理論部分采用集中式課堂授課的教學方法

集中式課堂授課的優點是以教師為主，在多媒體教室中安裝能夠編譯運行Java代碼的真實的開發環境，通過黑板板書、PPT演示、程序運行和教師的語言和肢體動作，有利于基本概念的講解,有助于建立清晰的宏觀體系。

在知識點的講解過程中大量運用啟發、比喻、類比、舉例和實例動態演示等方法深入淺出地講解面向對象的程序設計所涉及類、對象、繼承和多態等概念，使教學生動，教學效果顯著。如在剛開始引入類和對象的概念時，以狗為例，帶著學生一起從無到有，構造一個Dog類。首先通過啟發性提問，得到現實世界中狗有名字、品種、顏色等屬性，狗也有犬吠、吃東西、搖尾巴等行為特征。然后引導學生認識現實世界中的每一個屬性都對應著類定義中的一個成員變量，而每一個行為特征則對應類定義中的一個方法，而構建類的過程就是將一個現實世界中的類型轉換成計算世界中的一個類。因此和學生一起得到的Dog類的定義如下：

而在引入對象的概念時，在上面Dog類的基礎上，以班上一個性格比較大大咧咧的男孩子來舉例，說他是一只名叫“Michael”的高大威猛而又溫柔善良的棕色德國獵犬，他現在餓了搖尾巴要吃東西。引來同學們哄堂大笑，氣氛輕松活躍。順勢轉換成代碼：

通過輕松愉快的課堂講授，學生發現原來現實世界就是面向對象的，而寫面向對象的程序就是將現實世界中的類和對象轉換翻譯成計算世界的類和對象，并不是很困難的事，也意識到學好英語的重要性。

再比如，在講解方法重載時，以中國人和印度人的表示同意的方式的不同來描述，中國人表示“是”會點頭，而印度人則邊說“yes”邊搖頭。在講解多態時，以開花為例，都是開花，不同類型的花呈現不同的形態，花仙子仙杖一揮，百花齊放，多姿多彩。

（2）在Java語言的應用部分，增加上機學時，采用機房授課的形式，通過邊講邊練的教學方法，通過“學中做，做中學”,激發學生學習興趣，提高學生實踐動手能力。

在講授了面向對象的程序設計基礎、思路和方法后，在Java語言的應用部分，改變以教師為主體的教學方式，將課堂更多地交給學生。通過機房的教師端和學生端軟件工具的使用，教師可以將概念的講解，Java應用與程序的運行和演示緊密地結合起來,學生一人一機，可以更為清晰地觀察和理解程序代碼的撰寫過程和運行結果。教師講解演示后，學生可以馬上進行操

作，對所學內容能及時驗證，訓練鞏固，程序出現問題可以得到教師的及時指導。如教師講解完Socket編程的原理和過程后，在教師機上同時模擬客戶端和服務器端進行通信，學生觀察學習如何編碼、配置以及運行；然后要求學生兩人一組，一個客戶端，一個服務器端，彼此進行通信。教師引導學生如何獲取對方機器的IP地址（計算機網絡課程還沒開設），之后的連接和通信就由學生自己來完成的。看到在自己機器上輸入的信息顯示在對方機器上，學生感到成功的喜悅，很有成就感。

在這種“教師主導-學生主體”的教學模式中，教師更多地是問題的提出著和引導者，而學生是問題的解決者，提高了學生分析問題，解決問題和綜合應用的能力。課堂教學從講授式向研究探索式、合作學習式轉變，“教學內容呈現方式”、“教師的教學方式”、“學生的學習方式”和“師生互動方式”正朝個性化、差異化的方向轉變。

圖1 教學方式多樣化

1.4 注重實踐教學

在15級和16級培養方案的制定和修訂中，進一步提高該課程的實踐學時，使得該課程的理論和實踐學時比例達到1：1。由此整個課程教學中，有更多學時能夠實現“教師邊講，學生邊練”的CDIO工程教育模式，進一步增加了學生上機實踐的時間，提高學生實踐動手能力。課程同時配置有專門的實驗環節，有完善的實驗指導書。實驗內容以設計性實驗為主，按章節內容組織，按照授課章節的次序，實驗內容依次累加。實驗目標設定為面對實際問題能夠編程解決，具有熟練編寫程序的能力，而不追求理論的完整，不追求使用復雜的算法。而累加式的實驗內容，加強了學生對總體知識和能力的把握，加強了對所學知識綜合運用的能力。

1.5 “校企合作，項目驅動”的Java課程設計

近年來，由企業將實際的項目帶到學校來，由企業的工程師和學院專職教師共同指導學生對項目進行需求分析，系統設計，編碼，調試和測試以及最后的部署運行。在2014級該課程的課程設計中，與武漢軟帝信息科技有限公司（Softeem）合作，指導學生完成了一個基于Java平臺的飛鴿傳書聊天系統的設計與開發，該系統使用Eclispe開發工具，綜合運用了Java Swing圖形用戶界面，多線程，異常處理，Java輸入輸出，Java集合和Java網絡編程的內容。在2015年該課程1周的課程設計中，引入Android移動開發環境，開發一個相對簡單的移動應用，激發學生學習興趣。在2016年該課程1周的課程設計中，開發一個基于Java的中國象棋對弈系統，學生參與度較高。

1.6 出版了適合三本院校學生使用的《Java語言程序設計》教材

課題組總結了多年來從事Java語言開發和教學的經驗編寫了適合應用型本科使用的教程。該教材以Java語言的內容體系為線索，全面系統地介紹了Java語言程序設計的基礎知識，Java面向對象的程序設計的思想、方法與設計過程，以及Java在圖形用戶界面編程、文件和集合操作，網絡和數據庫編程等方面的應用。該教材概念清晰，知識點全面，例題和代碼豐富實用。每章均備有大量的練習題，幫助讀者檢驗學習情況和掌握各章的主要內容。

本教材自13年開始使用以來，學生反映良好，認為“該書是從初級知識逐步深入到更深奧的知識，讓初學者更容易接受學習一門全新的語言，而且課本的章節內容也是理論聯系實踐雙重結合，循序漸進。這本書很適合我們，它的知識面很廣，多用通俗方式告訴我們關于Java的知識，是本值得推薦的書”。

2 《Java語言程序設計》精品資源共享平臺建設

精品資源共享課是以高校教師和學生為主體，為了能夠更好地實現優質資源共享而開展的課程建設項目，目的在于改變傳統的教育教學理念，利用現代教育技術改革現有的教學方法和模式，從而促進教學質量的提高［2-3］。

《Java語言程序設計》于2015年轉型升級為院級

精品資源共享?！禞ava語言程序設計》精品資源共享課主要著重點是研究、建立和完善適合創新型、應用型Java語言程序設計的教學模式，由“教”向“學”的教學模式轉變，引導學生自主學習；保證本課程教學與時俱進、不斷更新，實現《Java語言程序設計》課程的資源共享；《Java語言程序設計》精品資源共享課的最終目標是通過對課程的持續建設和更新，將其轉型升級為規范、系統和先進的資源共享課，給在校學生學習參考。

（1）制作《Java語言程序設計》課件。

《Java語言程序設計》教學課件概念清晰、實例豐富，圖文并茂，使抽象的知識變得生動、直觀、形象，課堂氣氛變得輕松、愉悅。課件內容緊跟Java技術的發展，內容持續更新，這種更新貫穿課程建設的全過程。

（2）根據程序設計課程特點錄制全程教學視頻。

《Java語言程序設計》無論是在多媒體教室還是在機房授課都安裝能夠編譯運行Java代碼的真實的開發環境，本課程本身邏輯性較強，而且設計與實現的步驟也比較多，通過教師的概念講解和程序在真實開發環境下的演示運行相結合來加深學生對概念的理解和提高學生實踐動手能力。所以要求教學視頻能夠完整反映所講程序設計實現和演示運行過程。

因此本課程的全程教學視頻的錄制分成兩部分：第1部分是采用由我院人文與藝術學院專業攝影團隊進行高清攝影錄像的方式錄制課堂中教師的講解和板書以及與學生的互動，攝影錄像不錄制開發環境中代碼的操作和運行；第2部分采用屏幕錄制軟件錄制開發工具中代碼的撰寫、操作和運行過程。第2部分由主講教師控制，在授課過程中與第1部分同步完成。兩部分錄制完成后，再通過專業的視頻處理軟件按照上課的內容次序將第2部分穿插到第1部分中，形成完整的教學視頻。

采用屏幕錄制軟件錄制的程序設計開發過程的視頻，能夠清晰完整地記錄程序設計中的每一步操作和運行結果，主題明確，時間短，通常1-2個視頻闡述一個知識點或者應用點。這樣的視頻符合微課的定義，將這種微課視頻作為全程教學視頻的補充，這樣當學生在不清楚某一部分時可以反復觀看這一部分，深刻理解程序的設計原理與過程，對引導學生自主學習起到積極的推動作用。

（3）建設《Java語言程序設計》精品資源共享網站。

《Java語言程序設計》課程充分利用網絡技術，實現課程資源的開放與共享。課程網站建設改變了傳統的教學和答疑模式，給學生課后學習Java語言提供一個開放的網絡教學平臺和交流平臺，對提高Java語言教學質量，激發學生學習Java語言的積極性起到了促進作用。

本課程利用武漢高德精品開放課程學習平臺，從基本資源和拓展資源兩個方面建立了系統、完整的網上課程資源，創建了符合軟件應用人才培養目標的開放性教學環境。除教學錄像外，所有的教學資料都通過Print2Flash工具轉換成Flash動畫文件（以.swf為擴展名的文件）后輕松發布到網站，供學生在線瀏覽閱讀。教學錄像則以MP4的格式存儲，通過流媒體文件的形式上傳到網站，通過Windows Media播放器在線播放。

①基本資源建設

根據精品資源共享課的要求，基本資源必須要能夠反映教學思想、課程內容、教學方法等內容?！禞ava語言程序設計》精品資源共享的基本資源包括教學團隊、課程介紹、課程視頻、教學課件、實踐教學、典型例題、課程互動等七大板塊。教學團隊包括對課程負責人的介紹、對團隊成員的介紹以及對團隊教科研的總結；課程介紹板塊包括課程簡介、課程目標、教學改革、教學日歷、教學大綱和參考資料；課程視頻中包含了全程課程錄像；教學課件為圖、文、動畫并茂的課程演示文稿；實踐教學包括課程實驗大綱、課程設計大綱、實驗指導書和課程設計任務書；典型例題為授課課堂中使用到的主要程序源代碼；課程互動包括論壇、答疑、作業和考試。

②拓展資源建設

拓展資源包括企業面試例題、等級考試例題、常用的學習網站、參考書和源代碼等。這些擴充性資料既滿足課程教學的需要，又兼顧了學生課外自主學習的要求。通過學生自己查找和組織學習內容，培養學生主動學習的能力和習慣，這種能力和習慣也是企業非?？粗氐钠焚|。Java作為流行的編程語言和主要的就業方向，歷來是企業面試的重要內容，搜集整理了常見Java面試題以及華為、騰訊等公司的真實面試題，幫助學生為就業做準備。

作為課堂教學的有益補充，學生可以在課下的任何時候隨時地訪問課程網站。學生通過查看課件，觀看

授課錄像和課堂源代碼，與課堂中所學的知識進行印證、對比和鞏固。學生有問題可以通過網站提交問題，由教師通過網站及時解答，這樣的問題和解答是透明的，其他學生都可以看到，對于有代表性的常見問題，真正起到了解惑的作用。不僅如此，教師和學生都可以通過論壇發表Java相關資源，實現信息的共享。學生的學習完全不受限于課堂學時的限制，對于學生來說，可以更好地激發其學習的興趣和動力。

3 結語

精品資源共享課建設對深化課程教學改革、提高應用型本科教學質量意義重大。優質的課程教學資源與開放的資源全面共享相結合的精品資源共享課建設，改變了傳統的以教師為主體滿堂灌的授課方式，轉向“教師為主導、學生為主體”的引導式、啟發式、探究式和合作學習式教學模式，強化學生實踐動手和分析能力，激發學生學習興趣，促進思維和自學能力提高。后續將繼續對《Java語言程序設計》精品資源共享課程進行持續的建設、更新和發展，培養創新應用型軟件人才。

[1]邱珊.CDIO教育模式在Java語言程序設計教學中的應用[J].現代計算機,2011(9):21-23.

[2]楊久紅，王小增.互聯網+時代背景下精品資源共享課建設研究——以《C語言程序設計》課程為例[J].蘭州教育學院學報, 2015(12):86-87.

[3]陳鵬，邱煥耀.高職院校程序設計精品資源共享網站建設問題探析[J].軟件導刊，2016（4）：74.

Construction and Practice of Programming in Java Excellent Resource Sharing

QIU Shan

（College of Information Engineering,Wuhan Huaxia University of Technology,Wuhan 430223）

Java Programming is a required professional basic course for the application-oriented undergraduate computer and communication related majors.Wuhan Huaxia University of Technology has applied reforms of teaching methods and means to the course and the content of the curriculum and teaching resources have been sustainably developed and renewed.The course has been upgraded as excellent resource sharing,provides reference for the construction of open courses.

Java Programming;Curriculum Reformation;CDIO;Excellent Resource Sharing;E-Learning

1007-1423（2016）30-0033-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.30.009

邱珊（1970-），女，湖北武漢人，碩士研究生，副教授，研究方向為軟件工程、計算機安全和計算機基礎教育

2016-09-13

2016-10-20