“案例驅動+項目導向”的Java程序設計課程教學模式研究

張 璞

（重慶郵電大學 計算機科學與技術學院，重慶 400065）

“案例驅動+項目導向”的Java程序設計課程教學模式研究

張 璞

（重慶郵電大學 計算機科學與技術學院，重慶 400065）

針對Java程序設計課程教學過程中存在的主要問題，提出“案例驅動+項目導向”的教學模式，闡述該教學模式的特點、在課程教學過程中的應用以及與之相適應的課程考核方式。

Java程序設計；案例驅動；項目導向；教學模式

0 引 言

Java是一種面向對象的程序設計語言，具有跨平臺、分布式、安全性高、健壯性、多線程等特性[1]，一經推出就得到全球開發人員的廣泛喜愛，且已被成功應用于消費類電子產品、智能手機、桌面應用、企業級應用等多個領域，不僅是IT界最流行、應用最廣泛的程序設計語言之一，而且是教育界程序設計教學中一門重要的編程語言。目前，國內外大部分高校都開設了Java語言程序設計課程，Java程序設計已成為高校程序設計教學中一個非常重要的分支。

Java程序設計課程的基本任務是以Java語言為素材，學習面向對象程序設計的方法與思路,是一門實踐性極強的課程。通過該課程的學習，學生不僅要掌握Java的基礎知識，而且要能夠靈活應用面向對象的程序設計思想，能用Java語言開發實際專業領域中的各類應用程序。因此，Java程序設計課程的教學過程需要將基礎性與實用性并重，將面向對象的程序設計思想貫穿于問題的解決過程，培養學生利用計算機解決問題的思路和方法，并通過實際應用進一步加深學生對有關概念的理解和對技術的掌握。

現階段，Java程序設計的教學方法存在以下問題[2]：課堂教學活動中，教師不能引導學生積極主動地參與，學生學習積極性和主動性不高；課程內容與應用領域的結合不夠緊密，學生缺乏對課程應用性的明確認識；實驗環節中跨章節的綜合實驗較少，學生無法將所學內容靈活地應用到解決實際問題中。這些問題不僅導致課程教學效果不盡如人意，還影響到與Java程序設計相關的后續課程的教與學，如J2EE技術、數據結構等。

針對Java程序設計課程教學過程存在的問題，已有研究從不同方面進行了有益嘗試。文獻[3]嘗試引入軟件設計模式的教學方法，文獻[4]提出基于CDIO工程教育模式的教學方法，文獻[5]在理論教學過程中引入游戲開發，文獻[6]則提出以工程應用為導向的教學方法。

與上述研究不同，筆者提出一種“案例驅動+項目導向”的教學模式并以重慶郵電大學開設的Java程序設計課程為例展開介紹。在理論教學過程中，通過綜合案例將教學模塊的知識點進行有機結合，圍繞綜合案例的解決過程進行授課；在實踐教學過程中，以項目實踐為導向，鼓勵學生以開發小型軟件項目為目標，切實提高學生的編程能力。

1 “案例驅動+項目導向”的特點

1.1 “案例驅動”的特點

案例教學是一種以案例為基礎、以問題為核心進行教學過程組織的教學模式，已在法學、計算機等各學科的課堂教學中得到廣泛應用。案例教學法有利于提高學生分析和解決問題的能力以及培養學生的創新意識[7]。

教學過程中，案例的選擇需要突出典型性、內容針對性、啟發性和趣味性，教師應盡量選擇一些緊扣教學內容重點、難點、貼近現實世界及實際應用的案例，以幫助學生掌握知識，提升綜合應用能力。

應用“案例驅動”的方法，要求教師通過精心設計的綜合案例，將各教學模塊的知識點進行有機串聯。教師可在教學過程中逐步展開案例的解決過程，對案例涉及的知識點進行講解；啟發學生的思路，引導他們積極思考，將所學知識靈活地應用于解決綜合案例，從而激發學生的學習興趣和主動性；從綜合案例中總結出相應的原則、經驗和教訓，提升學生的認識水平。“案例驅動”教學過程中，教師要兼顧教學組織、知識講解、引導者、評價者等多重角色，使學生能形成主動學習和探索性學習的氛圍，增強學生在課堂活動中的主體性。

1.2 “項目導向”的特點

項目教學法基于群體學習理論、建構主義學習理論和多元智力理論[8]，強調緊扣教學目標和要求，倡導學生以小組合作方式完成項目和交流展示成果。該教學法由教師對成果進行評價，是一種新型教學模式，已被有效應用于各學科的課程教學過程中。此外，在實踐教學過程中，項目教學法的應用尤為廣泛，能使學生在實際項目的導向下，通過項目實踐增強解決問題的能力和處理復雜任務的能力。

在實驗教學過程中實施“項目導向”教學法時，教師需要在分析教學內容的基礎上，確定項目任務；要以學生為主體，讓學生進入項目任務的情景中，使學生發揮主觀能動性，能綜合應用所學知識完成項目任務，教師起引導和指導作用。學生完成任務后，教師要對項目成果進行評價，為項目功能的擴展及完善提供指導意見并進行歸納總結。

2 教學模式的應用

Java教學過程涉及課堂教學和實驗教學。其中，理論課教學主要講授基礎語法、面向對象的思想及概念、類庫的應用等相關內容；實驗課教學則主要以加強學生對課堂知識的理解、培養學生編程能力及應用能力為目標。

“案例驅動+項目導向”教學模式的具體內容包括：理論課教學主要以案例為中心組織教學內容，以問題引出知識點并對知識點進行有機串聯；通過“案例驅動”的方式，學生能掌握面向對象的基本思想、Java基本語法、基本類庫以及應用開發的基本方法和流程。如果要使學生達到能靈活運用知識，還需要在實踐課中以項目開發為手段，進一步培養學生的編程開發能力。因此，在實驗課教學中，教師需要以項目為導向，通過組織學生進行模擬軟件項目的開發，引導學生在項目任務情景中積極思考并主動探索，運用所學知識分析問題和解決問題，通過對知識的實際運用加深理解并促使學生主動學習和相互協作。

2.1 “案例驅動”教學法在理論課中的應用

理論教學過程中，教師應采用綜合案例，將教學模塊中的主要知識點進行有機串聯并以案例驅動的方式進行教學，以問題引出知識點；在綜合案例展開的過程中，圍繞Java的知識點，輔以小型案例進行講解。這些小型案例需要緊扣教學大綱，根據授課內容各章節的教學重點和難點進行設計，以便幫助學生更好地學習基礎知識和概念，理解面向對象思想。此外，綜合案例應力圖貼近現實世界中的實際應用，要有針對性、典型性及趣味性。Java理論課教學過程中設計的綜合案例見表1。

與傳統教學方式的課堂組織不同，應用“案例驅動”教學法進行教學，課堂教學是以綜合案例為引導、小型案例為輔的方式展開的。教師在開始講授各教學模塊時，首先，給出綜合案例并介紹所需要解決的問題，讓學生帶著問題進入內容的學習，從而引發學生學習時的好奇心；其次，分析問題并引出綜合案例中涉及的各個知識點，讓學生大致了解新的教學內容中涉及的主要知識點，對這些知識點的應用場景有一個初步認識，從而激發學生的學習積極性；第三，展開綜合案例中涉及的各個知識點，通過代表性的小型案例對知識點進行講解，幫助學生掌握相關知識；最后，通過舉一反三，引導學生進行知識遷移，將新學到的知識應用到綜合案例中，層層推進，直至綜合案例得到解決。應用綜合案例的“案例驅動”教學過程如圖1所示。

表1 Java理論教學中的綜合案例

圖1 “案例驅動”教學過程

2.2 “項目導向”教學法在實驗課中的應用

傳統的實驗教學模式中，實驗內容與理論教學內容緊密同步，擔任對應理論課的輔助角色，實驗也以相關知識點的驗證型實驗為主；學生根據實驗指導書按部就班地搭建實驗環境，按要求編寫一個小程序，再完成實驗報告。雖然學生易于接受這種模式，有一定的積極作用，但是在學生編程能力培養和綜合素質提高方面，該模式則有比較大的局限性。因此，教師需要在實驗教學中轉變教學理念，實現向“以應用能力培養為中心”的教學方式轉變。

實驗教學過程中，我們主要將實驗內容設置為以下兩類，即基礎與驗證型實驗和設計與開發型實驗。其中，基礎與驗證型實驗主要涉及課程的相關知識點，目的是使學生驗證、理解并掌握課內要求的基本教學內容；設計與開發型實驗則以“項目任務”的形式，提出實驗要求和具體的實驗成果，要求學生通過綜合利用所學知識設計、開發并最終完成實驗項目。

以小班為教學單位，在“項目導向”的實驗教學過程中，教師可通過加大設計與開發型實驗所占的比例，以培養學生編程能力為目標，改變以往以基礎與驗證型實驗為主的實驗教學方式，將項目開發有機地融合于實驗教學中，從而提升學生的實際應用開發能力。課程教學過程中，教師設計了幾個典型項目任務，如學生成績管理系統、圖形界面的計算器程序和網絡聊天程序，供學生在實驗課堂上及課后完成。

具體實施過程中，先由教師根據課程教學進度提出項目任務要求，根據教師的啟發，學生對完成這個任務需要用到的知識點進行思考后，再以1～3人為小組，進行自主性探究。學生自主探究過程中，教師主要了解項目進展，對學生實驗過程中遇到的難點給予適當的啟發，起到啟發和答疑的作用。通過這個過程，教師可以了解學生實驗項目進展情況和存在的問題。課堂下則由學生查找資料，完成項目任務并進行相應的文檔寫作。項目完成后，以小組為單位進行項目演示，學生答辯、教師提問，其他組的同學也可對感興趣的內容和技術實現進行提問，起到相互學習和交流的作用。教師要對各組工作進行總結性點評，包括存在的問題、下一步的工作方向等。通過“項目導向”的方式，一方面，形成以學生為主體的生動活潑的學習局面；另一方面，也在實踐教學中培養學生的團隊協作精神。“項目導向”的實踐教學過程如圖2所示。

圖2 “項目導向”教學過程

2.3 課堂教學與實驗教學的有機結合

采用“案例驅動+項目導向”教學模式進行教學，與傳統教學模式的組織方式有較多不同之處。因為項目開發需要一定的基礎知識，所以不能因項目教學強調技能訓練而忽視基礎理論和知識的學習。采用項目導向教學法時，應注意與其他教學法（如案例教學法）組合應用，不能急于求成，應該循序漸進地推進學生項目活動的開展。

在實驗教學中，教師可以結合理論課的教學進度，對理論課中的綜合案例進行功能擴充，形成一些小型項目，由學生在實驗課堂上及課后完成，如在進行完圖形用戶界面程序教學模塊中的理論教學內容后，教師可在實驗課中要求學生將之前基于字符界面的通訊錄管理程序、超市銷售管理創新兩個綜合案例進行功能擴充，學生根據自身興趣自選一個綜合案例擴充為圖形用戶界面程序。教學過程中，很多學生對這種方式產生了濃厚的興趣并在學習JDBC與數據庫這一教學模塊的內容后，主動將圖形界面方式下的通訊錄應用程序、小型超市管理程序兩個綜合案例的功能擴展為數據庫應用程序。這樣一來，學生不僅能夠學會分析問題和解決問題的方法，還可以實現從被動完成任務到主動尋找好的問題解決方法的轉變，提高學習興趣的同時，也使所學知識得到升華。

3 探索與教學模式相適應的考核方式

采用“案例驅動+項目導向”教學模式的根本目標是實現啟發式教學，提高學生編程能力以及分析問題、解決問題和進行知識遷移的能力。根據教學模式的特點，教師可對考核方式進行改革，綜合運用以下幾種考核方式，如課堂練習、課后作業、模擬項目開發、項目答辯、期末筆試、期末機試等，以全面的考核評價方式激勵學生鉆研學習內容并培養創新意識。理論課的最終成績構成為課堂練習（15%）+課后作業（15%）+期末筆試成績（70%）；對實驗課程中布置的項目開發任務，采用項目開發過程中的階段性檢查與作品評價相結合的考核方式。實施階段性檢查能有效監控學生的開發進度，并為考查學生的實際開發能力提供客觀可靠的依據；作品評價則考查學生最終開發的項目、提交的相關報告以及項目答辯。實驗課最終成績構成為實驗報告（20%）+期末機試（30%）+項目實驗成績（50%），其中，實驗報告是學生在完成基礎與驗證型實驗后編寫的報告，項目實驗成績構成為答辯成績（20%）+作品成績（50%）+階段性檢查成績（30%）。

4 結 語

通過對“案例驅動+項目導向”教學模式的研究與實踐，在Java程序設計課程教學中，我們運用該模式提高了教學質量。教學實踐表明，學生的學習主動性、編程能力、分析解決問題的能力、團隊合作能力等均得到提高，為后續課程的學習及實踐應用奠定了良好基礎。

[1] 雍俊海. Java程序設計教程[M]. 2版. 北京: 清華大學出版社, 2007: 2-3.

[2] 韓慧, 王春玲, 孫俏, 等. Java程序設計教學方法與考試模式研究[J]. 計算機教育, 2014(2): 63-66.

[3] 楊瑞龍, 朱征宇, 朱慶生. 引入軟件設計模式的面向對象程序設計教學方法[J]. 計算機教育, 2012(10): 97-100.

[4] 姜大志, 孫浩軍. 基于CDIO的主動式項目驅動學習方法研究——以Java類課程教學改革為例[J]. 高等工程教育研究, 2012(4): 159-164.

[5] 羅恩韜. 基于游戲開發的Java程序設計課程教學改革研究[J]. 計算機教育, 2014(2): 48-51.

[6] 唐光義, 劉勝輝, 張淑麗. 以工程應用為導向的Java教學方法探索[J]. 計算機教育, 2013(5): 86-89.

[7] 鄭淑芬. 案例教學法的作用、實施環節及需要注意的問題[J]. 教育探索, 2008, 3(4): 56-57.

[8] 張蘭芳. 基于“項目教學法”的計算機基礎教學及其評價[J]. 西南師范大學學報(自然科學版), 2012, 37(6): 245-248.

（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)02-0058-04

G642

重慶郵電大學校級教育教學改革項目（XJG1309）。

張璞，男，副教授，研究方向為自然語言處理和數據挖掘，zhangpu@cqupt.edu.cn。