面向文科專業的Java語言課程教學方法研究

徐力杰，王磊，黃璞

（南京郵電大學計算機學院，南京210023）

0 引言

Java語言作為移動互聯網時代最重要的計算機語言之一，越來越受關注。近年來在TIOBE編程語言社區排行榜上Java語言長期穩居前列，這反映出Java受全世界軟件開發者的喜愛程度。Java語言具有面向對象、與平臺無關、安全、穩定和多線程的優良特性，特別適于網絡環境下應用程序的開發。為了適應信息社會和知識經濟時代的需要，我校面向全校經管類、人文類和少數理工類非計算機專業的本科低年級學生開設了《Java語言程序設計》這一門程序設計類通識基礎課程，通過全面系統地講解Java的數據類型、基本語法、類與對象等重要概念，使學生逐步建立面向對象程序設計概念，通過使用集成開發環境和相關調試工具，進行簡單的應用程序開發。在幾年前，本門課程采用了傳統的統一教學組織模式，即所有不同的專業都采用相同的教學目標、教學內容、教學方法，并采用相同的考核內容，我們在教學實踐過程中發現這樣的教學方式會帶來很多的問題，不同專業的學生基礎能力和培養目標存在一定的差異性，如果講解難度和考核要求稍低一些會降低理工類專業學生的培養質量，如果講解難度和考核要求稍高一些又會對文科類專業的學生學習產生困難，從而打擊學習的積極性。因此，為了達到更好的教學效果，近年來我們對該門課程進行了分層次教學改革，即針對不同專業學生的實際情況分成不同的層次，分別制定不同的教學目標、教學內容、教學方法和考核要求，真正實現了因材施教和因專業制宜。盡管分層次教學在實踐過程中取得了一定的成效，但是面向文科專業的Java課程教學依然存在很多問題和挑戰。本文主要針對《Java語言程序設計》課程在面向文科專業的分層次教學過程中的教學方法展開探討，并通過實踐證明了其良好的效果。

1 Java語言課程在文科專業教學中面臨的問題

1.1文科學生普遍對編程語言學習缺乏信心

相比較于計算機專業和其他理工科專業學生而言，文科專業的學生在計算機方面的基礎相對較為缺乏，對編程知識的理解接受能力和動手能力也相對較差，并且對計算機編程的學習普遍有一種畏難情緒。在以往的教學過程中，經常會有很多學生問關于文科為何要學習編程，文科專業學習編程有什么用這樣的問題，甚至一些學生會將自己沒學好的原因歸結為自己是文科生，似乎文科生學不好編程是理所應當的事情。這樣的現象反映了文科學生對計算機編程的學習是普遍缺乏自信的，如果學生一開始就有這樣的畏難情緒和自我否定意識，很顯然這門課程是一定很難學好的。因此，如何盡可能激發文科專業學生對編程語言課程的學習興趣，樹立他們的信心，是我們在教學過程中需要首先解決的問題。

1.2教師教學計劃進度和學生理解接受能力之間的矛盾

對于計算機專業和一部分非計算機類理工科專業的學生來說，Java語言課程并非他們的第一門編程語言課程，在此之前基本都開設過C語言或C++課程，對編程有了一定的初步了解和基礎，而不同的程序設計語言在數據類型、程序流程控制等基礎方面其實是具有相似性和共通性的，因此他們再去學習Java語言相對來說入門會快一些。然而，文科專業的Java語言課程通常都是在本科低年級（通常是大一下學期）開設的。對于文科專業學生而言，這是他們的第一門編程語言課程，大多數學生之前沒有過任何關于程序設計學習的基礎甚至沒有過任何計算機方面的基礎，并且學生本身對這門需要較強邏輯性和實踐性的課程的理解接受能力相對較弱。在以往教學過程中，經常有學生反映跟不上教學進度，因此經常會出現教師教學計劃進度較快和學生理解接受時間較慢之間的矛盾，教學效果并不是非常理想。

1.3文科學生對于編程語言的學習缺乏自驅力

對于Java編程語言的學習，計算機專業的學生和非計算機類理工科專業的學生明顯要比文科專業的學生具有更強的自驅力，因為Java是與計算機專業相關度較高的專業課程，也是與未來工作密切相關的專業技能，計算機專業的學生通常比較重視，學習上會有一定的內驅力和積極性。很多非計算機類理工科專業（例如通信、電子、自動化等）從事的工作也經常會依賴于程序設計的基本技能，因此這些專業的學生也會有很強的內在動力渴望學好這門課程。然而由于文科專業與編程語言課程的專業關聯度較小，很多文科專業的學生對其重視程度不夠，甚至一度從思想上將這門課看作是和自己專業無關的“副科”，因此很多文科學生對這門課更多的是被動學習和灌輸式學習，僅僅在課堂上花一些時間，缺乏內在的動力去主動花更多的時間在課外。而我們知道對于任何編程語言的學習，只滿足于課堂上的學習是遠遠不夠的，需要在課外進行大量的實踐練習才能逐步提高編程水平。按照教學大綱的要求，《Java語言程序設計》課程總計48學時，其中40個學時為理論課時，8個學時為上機實驗課時，很顯然，如果學生僅僅滿足教學大綱規定課時是很難學精這門課的，尤其是上機實驗課時相對較少，需要學生在平時花更多的時間在實踐操作上。如何激發文科學生對于編程學習的自驅力以及如何為他們在課外提供足夠廣闊的輔導和實踐平臺是教師需要思考的問題。

2 Java語言課程在文科專業教學中采取的方法

2.1將課程與專業背景相結合，激發興趣、培養自信

在以往的教學過程中，我們發現很多的文科專業學生在課程的開始階段就明顯表現出自信心不足，這樣的畏難情緒和自我否定意識在學生整個課程的學習過程中起著極大的負面作用。因此，這就需要我們在這門課的開始階段就要給學生正確積極的引導，通過介紹大量身邊實際事例告訴他們，很多非理工類專業出身的學生也能將編程學好，有的甚至能夠進入著名IT企業，具有很強的競爭力，以樹立他們的自信心。另外，需要向學生強調編程學習的重要性和價值，學習編程并非只是為了謀求IT相關的工作崗位，它可以培養我們的邏輯思維能力，可以幫我們解決很多日常工作中的實際問題，編程也越來越像英語一樣成為現代人的基本技能。通過課程初期正確的引導，使得學生樹立學習的信心，在實踐中我們發現這一點會對整個課程的教學效果起到尤為重要的作用。此外，我們可以盡可能將課程與專業背景相結合，將一些原本枯燥的編程題目融入到具體的相關文科專業的背景和應用中，通過讓學生利用編程解決自己專業背景下的具體問題，使得學生能夠體驗到編程的樂趣和價值，讓他們不再認為這是一門和自己專業毫無關聯的課程，從而激發學生的學習興趣。對于學生頻繁的詢問問題，尤其是面對一些簡單甚至幼稚的問題時，任課教師要能夠保持足夠的耐心解答，不能過于打擊學生的學習熱情，同時也要進一步引導他們培養獨立思考問題的能力，減少他們學習過程中對教師過于依賴的心理，引導他們在遇到問題時應該要先多思考，通過查閱書籍、搜索網絡資源、和周圍同學討論等方式尋求答案，實在解決不了的問題再來請教教師，避免遇到任何問題時不經思考地就去請教教師，從而喪失了獨立思考的學習能力。

2.2設置合理的教學計劃，改革程序上機實踐課程

《Java語言程序設計》課程涉及的知識點較多，主要包括兩大部分的內容，第一部分包含數據類型、運算符、表達式、程序流程控制、數組和方法等一些Java基本語法知識，這部分內容屬于大多數程序設計語言所共通的基礎；第二部分包含類和對象、繼承和多態、異常處理、線程、文件處理、GUI圖形用戶界面等在內的Java語言特有的相關知識點。在以往的教學計劃中，各個知識點上的教學時間是近乎均衡分配的。大多數理工科專業的學生能夠適應這樣的教學計劃，這是因為理工科專業學生對于編程的理解接受和動手能力相對較強，并且一些理工科專業在開設這門課程之前還開設過C語言的課程，而不同高級編程語言的基礎語法部分是基本相同或相似的，因此這樣的基礎也能使他們學習Java語言更容易入門。然而對于文科專業的學生而言，大多數同學對于編程的理解接受和動手能力相對較弱，并且這是他們接觸的第一門高級編程語言課程，入門相對較慢。在以往的教學實踐中，我們發現對文科專業的教學效果并不是很理想，經常有很多文科學生跟不上授課的進度，尤其是在前面最重要的基本語法知識部分，很多學生在課程結束后對這部分基礎依然掌握的很差，而這部分內容沒學好會直接影響后面部分知識的學習，造成后面進度也跟不上從而喪失學習信心和學習興趣，而越沒有信心又會進一步拉下更多的進度，造成惡性循環。其中主要的原因在于課程內容較多而平臺課的課時較為有限，很多教師為了保證教學計劃需要趕進度，這就造成了與文科學生理解接受時間較慢之間的矛盾。因此，考慮到文科專業的特點以及課時的有限性，我們應該設置更加合理的教學計劃。具體地說，我們應該在教學計劃中添加一些計算機基礎知識的介紹，并且重點加強Java基礎語法知識教學的比例，因為這部分內容不僅是Java語言的基礎，也是所有高級程序設計語言的共通基礎，因此對于初次學習編程語言的文科生來說，這部分內容是學習的重點和關鍵，只有保證這部分基礎內容扎實，后面部分的學習以及其他語言的學習才會更加容易。同時，我們進一步壓縮一些Java特有的知識點在教學計劃中的比例，去掉一些較難的內容，并且將其中一部分內容（例如文件處理、GUI圖形用戶界面等）重點放到集中實踐的程序上機環節結合項目實訓去講解。我們對《Java語言程序設計》課程開設了對應的32學時的程序上機集中實踐課，該實踐課要求利用所學知識設計一個基于Java語言的中小型桌面應用程序，以往的程序上機教學只是要求學生在機房上機實踐，教師負責答疑但不進行講授。通常程序設計實踐課程會安排在理論課程授課學期的下一學期進行，很多學生特別是文科專業學生經過一個暑假后很多知識點都有所遺忘，因此上機實踐效果并不是很理想。通過重新調整教學計劃，我們可以將GUI圖形用戶界面、文件處理等這部分與桌面應用程序設計密切相關的內容重點放在集中實踐的程序上機課上進行講解，這樣一方面可以在理論課程的教學計劃上調出更大的空間重點講解基礎內容，另一方面也可以進一步提高程序上機實踐課程的教學效果，能夠讓學生立即學以致用，提高實踐能力。

2.3建立健全的課外輔導體系，因材施教

對于任何一種編程語言的學習，上機實踐操作都是非常重要的一個環節，只有通過實踐操作多多練習編程才能逐步提高程序設計的水平。然而，《Java語言程序設計》課程只有8個學時（4次）的課內實驗上機的安排，僅僅依靠這8個學時的上機進行實戰操作顯然是不夠的。不過好在現在絕大多數學生都有屬于自己的筆記本電腦，同時學校機房和圖書館的計算機也是隨時向學生開放使用的，因此學生的上機操作并不是只能依賴于這課內的8個學時，課外的時間也可以利用進行上機操作。我們建立了一套健全的課外輔導體系，除了每周任課教師在固定的時間和地點提供面對面的課程答疑外，我們也充分利用了網絡平臺，通過建立課程公眾號、課程QQ群，在課外時間向學生在線提供與Java課程相關的各種電子資源，隨時提供在線答疑和討論。同時，本課程組還開發了一個基于云端的Java課程作業管理平臺，該平臺同時支持PC端和手機端的登錄使用，目前該作業平臺可以支持的題型包括選擇題、程序填空題、程序改錯題和編程題。任課教師可以在該作業平臺上通過教師權限發布作業，學生可以登錄平臺在線完成并提交作業，后臺會對提交的作業自動進行批改得出評分。對于編程題，學生只需要在線寫出程序，點擊測試運行后，后臺云端會自動進行程序的編譯和運行（因此本地設備無需安裝JDK和配置環境變量即可使用該平臺），并且判定運行結果的正確性，同時平臺還能夠自動判別學生所寫程序與其他學生寫的程序之間的相似性，以識別作業抄襲。通過定期在作業平臺上發布課程作業，尤其是增加編程題作業的比重，可以使得學生在課外有更多的機會進行程序設計的實踐，通過以練代學，逐步培養他們的動手能力和學習興趣。同時，我們設定每次作業的提交時間范圍并且允許每次作業在截止時間內可以進行無限多次提交，即學生在一次作業提交后可以對錯誤的地方糾正后再次提交，直到完全正確為止，這樣可以加強學生的學習效果。我們注意到并非所有的文科專業學生都是不擅于學習編程的，少部分文科學生也有較強的學習能力，能夠及時跟上教師的進度，這就要求我們在平時的教學中能夠擅于發現這些學生并且進行因材施教。對于基礎較好、學習能力較強且求知欲也很強的學生，在課外輔導時可以進行區別對待。

3 教學方法的實踐效果

通過采用上述的教學方法，我們在2016-2017學年第2學期針對2016級公共事業管理專業進行了實踐，取得了很好的效果。學生的學習熱情明顯提升，課堂的出勤率和聽課專注程度都得到了提高，課后主動參與答疑和討論的人數比往年增多，形成了較好的學習氛圍，答疑過程中所問問題的層次也比往年學生有所提高，作業管理平臺參與度較高，大多數學生都能夠及時在線提交作業，作業完成情況較好，最終的期末考試成績也比往年得到大幅度的提升，卷面成績的平均分和2015級同專業相比提高了12分，同時對應的程序上機實踐課程也取得了較好的教學效果，無論是從驗收答辯環節的學生表現還是最終提交的實物質量來看，都明顯好于往年的同專業學生。因此，上述教學方法能夠在一定程度上提高面向文科專業的Java課程的教學質量。

4 結語

本文主要針對面向文科專業的Java語言課程教學方法進行了研究，首先對Java語言課程在文科專業教學中面臨的問題進行了深入的分析，然后針對這些問題分別提出了相應的教學方法，并且通過將所提出的方法應用于實際的教學實踐，從而驗證了本文所提方法的有效性。