項目引領與翻轉課堂的Java EE課程教學模式設計

黎才茂，陳少凡

（海南大學 信息學院, 海南 ?？?570228）

0 引言

近年來，國際上流行的一種先進的教學模式，即基于工程教育的CDIO模式。CDIO以主動的、實踐的方式讓學生學習，圍繞產品研發到產品運行展開，其生命周期包括構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）和運作（operate）[1-2]。CDIO教育模式沒有給出具體課程的能力要求，也沒有針對具體課程落實CDIO能力目標的方法，因此，對于某一課程，需要依據符合CDIO能力的需求，在實際課程教學中設計教學及制訂培養目標、方法。

1 JavaEE課程教學存在的問題

計算機專業的系列課程教學需要理論與實踐并重。根據已有研究成果及筆者的教學經驗，可知傳統的教學模式不僅教學方法陳舊、實驗環節薄弱，而且易造成重理論而輕實踐的情況，其問題總結如下[2]。

1）培養的學生能力不足。

傳統的教學模式是基于考試的評估方式的，學生只注重學習某些理論知識和技術，沒有系統地提高分析能力和開發能力，不能靈活地應用所學知識解決實際的問題，不能對軟件項目進行快速有效的構思設計、編程實現與部署運行。

2）課程的能力培養目標不明確。

在傳統教學中，計算機專業的系列課程教學只是明確學習的知識點，而沒有具體的能力培養目標，只是知識和技術的灌輸，不利于學生的能力培養，因此，計算機專業系列課程應在課程的教學目標中明確地設置學生能力培養目標。在課程教學中，理解知識是基本，應用知識是進階，能力提高才是培養學生的最終教學目標[2]。

3）教學過程缺乏翻轉學習。

課程教學中的翻轉學習是指課程授課、項目開展與實施過程中皆以學生為主體，學生主動學習，教師輔導，遇到問題進行對話與討論[3]。翻轉的教學活動是互動式的，積極引入有效的翻轉與反思，不僅把教師和學生綁定成一個共同體，促進學生對知識的深層理解、達到最終的教學目標，而且注重教師與學生間的分享、學習和提高，有利于教師進行教學重新設計、提高教學水平等。

針對上述問題，有研究者將反思與翻轉、項目引領法、案例教學等應用到課程教學改革中，使得學生獲得訓練與能力培養，但是在需求分析、工程認知、團隊協作等方面還不足；同時，有研究者也將CDIO教育模式應用到Java類課程的教學中，但在微觀層面貫徹和踐行CDIO的教育理念還是存在不足。因此，需要對計算機專業系列課程的教學進行再設計，培養內在能力與實踐能力兼備的、能自主學習、思考和表達的學生，貫徹CDIO的核心精神，將以教師主講的項目引領、案例教學模式，改變為以學生為主體、基于CDIO的項目引領的主動式學習模式，以提高學生的主觀能動性、創造性和自學能力[4]。

2 基于CDIO的課程培養目標的確立

CDIO以工程化角度確定能力培養的標準，規定合格的工程師所應具備的能力。項目引領與翻轉的混合模式教學不僅設計制定基于CDIO的Java EE課程能力培養目標，而且明確課程的CDIO標準和培養學生的CDIO能力。

基于CDIO的Java EE課程能力培養目標包括知識目標、技術目標和素質目標。課程知識目標要求學生了解Java EE課程體系，熟悉Java EE代碼編寫、開發流程，掌握安裝、運行Java EE軟件開發工具及項目開發相關知識。課程技術目標要求學生能運用Java EE相關技術、工作流程、調試方法、測試方法、軟件開發工具、相關技術規范完成項目開發、調試、測試及部署。課程素質目標要求學生有良好的勞動紀律觀念和職業道德，具有吃苦耐勞、敬業和團隊精神，具有實事求是的科學態度和嚴謹認真的工作態度、新意識以及解決實際問題的能力，因此，基于CDIO能力培養目標方面，針對Java EE課程教學，可以確立3種能力目標的28個微觀層次上的培養目標，見表1。這樣確立Java EE課程的培養目標，一方面，從微觀層面使教學設計者能夠綜合考量專業培養目標的合理性；另一方面，也使評估所培養學生的能力有可靠的依據。

表1 Java EE課程的CDIO能力培養目標

（續）表1

3 項目引領與翻轉課堂的混合模式教學設計

3.1 課程教學原則

課程教學基于CDIO的教學模式，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程技術。課程教學設計要求以職業活動為導向、以項目任務為載體、強調學生主體、工學結合、重點突出能力目標與實訓、做到知識理論實踐一體化。

3.2 項目引領的翻轉課堂混合教學模式設計

基于CDIO教學模式，對Java EE課程教學進行再設計，培養內在能力與實踐能力兼備的、能自主學習、思考和表達的學生，貫徹CDIO的核心精神，將以教師主講的項目引領、案例教學模式，改變為以學生為主體的主動式學習的基于CDIO的項目引領翻轉課堂學習模式，以提高學生的主觀能動性、創造性和自學能力。

項目引領構建基于CDIO核心思想的子項目知識模塊，從而構建CDIO教育模式的專業課程體系。學生學完每一個知識模塊，就需要完成對應子項目的研發；隨著學習和研發的深入，在完成幾個知識模塊學習之后，學生就得到一個完整實際應用項目的研發訓練，從而實現基本具備企業級項目應用開發的能力。

項目引領的模塊化翻轉課堂教學模式的基本思想是以項目研發為主線，采用翻轉課堂與傳統課堂結合的混合模式展開教學。項目引領教學需要精選某些企業級應用項目，分析項目任務，將項目拆解為幾個子項目，按照子項目開發需要的知識難度和遞進關系，確定子項目開發的順序。每個研發的子項目都對應著一個知識模塊，包括研發這個子項目需要的知識點和相關基礎知識[5]。

在教學中，學生主動學習相關的教學項目案例，然后開發相關子項目，把知識學習和子項目研發密切結合起來，既要求學生學習每個子項目的知識模塊，又要求學生完成子項目的研發。隨著項目學習的深入，每完成一個模塊的學習，研發一個子項目，技術水平就提高一個等級。有多少個子項目就對應構建多少個知識模塊，后序子項目研發需要前序子項目的知識模塊為基礎。隨著各個子項目的研發遞進，學生學習后序一個子項目的知識模塊和研發子項目，同時也就復習了前序子項目的知識模塊[6]。

3.3 混合模式教學內容設計

Java EE課程教學內容的設計圍繞培養Java軟件工程師的目標要求，以項目引領的基于CDIO的翻轉教學模式，以項目為核心教學貫穿整個課程。Java EE課程以Java Web應用開發為學習內容，教學內容設置見表2。

Java EE課程內容以網上書店項目貫穿整個教學課程。網上書店系統項目開發采用MVC模式，系統功能包括用戶登錄、書店購物車功能、顯示書籍列表與詳細信息、購物車商品添加與查看、結賬功能等。項目劃分為多個子項目單元，遵循創建、發布、調試階段進行學習和開發，每個子項目開發都可以進行功能演示。項目教學堅持教、學、做一體化，以邊教邊學、邊學邊練的方式組織課程教學。

表2 教學內容設置

3.4 課堂教學實施

翻轉課堂教學模式和傳統課堂教學模式融合的混合式課堂教學充分吸納兩種教學模式的優點，盡量減少二者的缺點。傳統教學沒有有效的全面覆蓋CDIO的能力目標，對能力培養相對薄弱，因此，需要采用項目引領與翻轉課堂混合模式實現基于CDIO的能力培養目標。

在混合式課堂教學中，主動式項目引領學習是課程教學的一個重要手段，有利于實現較好的教學效果。翻轉課堂讓學生在項目研發過程中主動學習，既鍛煉技術能力，又提高知識與素質能力。

結合CDIO基本思想的項目引領學習由各環節組成，每個環節包含一個具體的目標，首先是傳統的理論教學環節，其次是項目任務下達到學生團隊環節，隨后則是貫穿CDIO思想的產品研發、測試、部署、運行的完整生命周期的環節。每個環節都需要設定一些能力培養目標，各個環節的能力培養目標需要配置交集。

4 結語

針對計算機專業的課程教學，依據CDIO基本理論，貫徹“項目引領教育和學習”的理念，以項目為主線，以CDIO能力培養為基本特征，采用項目引領學習、反思與翻轉教學等手段整體設計課程的具體教學，有效地踐行了CDIO核心思想。在Java EE課程教學設計中，將傳統課堂與翻轉課堂結合設計混合教學模式，以項目引領方式驅動學習，分析確立課程的CDIO能力培養目標，設計符合CDIO要求的項目引領課程教學內容，徹底打破了原有的課程教學體系。實踐證明，在Java EE課程教學中采用項目引領的混合課堂教學模式是一種較好的教學模式，受到學生的歡迎，獲得了更好的教學效果。