基于大數(shù)據(jù)背景Java編程語言創(chuàng)新研究

王振

摘要：大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)的編程教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足我國高職教育發(fā)展的基本要求。文章首先分析了目前高職院校編程課程教學(xué)模式所存在的問題，在此基礎(chǔ)上介紹了線上線下混合模式體系。然后結(jié)合本校學(xué)生的特點，建立了以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)背景的線上線下Java程序設(shè)計創(chuàng)新實踐課程模式，并以Java程序設(shè)計語言中繼承知識點為例詳細(xì)介紹了該創(chuàng)新實踐課程模式。最后利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對線上自主學(xué)習(xí)過程和線下教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析，教師合理利用數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行客觀的綜合評價，優(yōu)化教學(xué)資源，從而達(dá)到以學(xué)定教。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);線上線下;數(shù)據(jù)分析;以學(xué)定教

中圖分類號： TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）03-0101-02

現(xiàn)在是一個智能化快速發(fā)展的時代，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析時代的到來，傳統(tǒng)的編程語言課程教學(xué)模式也應(yīng)該緊跟時代腳步，改革迫在眉睫。科技發(fā)達(dá)，信息流通，人們之間的交流越來越密切，這使得高職院校在開展教育教學(xué)時更加注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)。Java程序設(shè)計語言是高職院校軟件技術(shù)專業(yè)的必須課程，該課程在計算機軟件專業(yè)教學(xué)中占有非常重要的地位，使其為后續(xù)多門面向?qū)ο缶幊陶Z言課程的基礎(chǔ)，例如：Java高級程序設(shè)計，Java Web程序設(shè)計等，同時又是升學(xué)或者走向就業(yè)崗位的必備技能。基于大數(shù)據(jù)背景下線上+線下混合的創(chuàng)新教學(xué)模式呼之欲出，新型教育模式應(yīng)借助大數(shù)據(jù)時代下的新平臺、新技術(shù)來實現(xiàn)創(chuàng)新實踐課程，即由教師在線上上傳優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，學(xué)生線上和線下同時進(jìn)行高效便捷的學(xué)習(xí)并完成對應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。教師根據(jù)學(xué)生線上線下學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行全面的分析，得到科學(xué)的分析結(jié)果，從而有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，為新時代學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠基，同時減輕了老師煩瑣的工作，達(dá)到以學(xué)定教。

1 高職院校編程課程教學(xué)模式存在的問題

隨著科技的迅速發(fā)展，目前大多數(shù)高職校編程類教學(xué)模式中的一些問題被不斷放大，傳統(tǒng)的教學(xué)方式嚴(yán)重影響教育的改革發(fā)展，主要存在以下幾個方面的教學(xué)問題。

1.1 教學(xué)模式單一

大多數(shù)教學(xué)還是采用教師是主體，負(fù)責(zé)傳授基礎(chǔ)理論知識，學(xué)生被動地接受，教學(xué)過程中師生之間缺少互動，教師無法及時有效的了解學(xué)生對知識掌握的具體情況。課前和課后學(xué)生不能得到練習(xí)，遇到問題不能及時得到有效的解決，教師很難有效地的實現(xiàn)以學(xué)定教。一些學(xué)生為了應(yīng)付考試而死記硬背程序代碼，從而不對知識點做到舉一反三，在實踐中不能靈活運用知識。

1.2 教學(xué)理念落后

程序設(shè)計類課程對學(xué)生的邏輯思維能力和英語有一定的要求，但是這也正是大多數(shù)高職校學(xué)生所欠缺的。目前，傳統(tǒng)教學(xué)方式采用一味地向?qū)W生灌輸知識點，不能調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，導(dǎo)致課堂枯燥乏味，學(xué)生們經(jīng)常在課堂上精神渙散，不能集中注意力，學(xué)習(xí)的效果事半功倍。

1.3 學(xué)生綜合能力無法得到訓(xùn)練。

Java程序設(shè)計課程實踐性很強，在教師講授理論知識后，學(xué)生需要獨立完成相關(guān)的編程任務(wù)和需要通過大量編程代碼行來提高自身的程序編程技能。部分學(xué)生在課堂上只能完成部分任務(wù)，剩余的任務(wù)需在課后解決，但部分學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)能力，對枯燥抽象的編程代碼沒有興趣，再加上沒有教師的監(jiān)督與指導(dǎo)，而Java程序設(shè)計的編程是環(huán)環(huán)相扣的，久而久之學(xué)習(xí)跟不上從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣下降甚至完全缺失。另外，對于在知識重點難點理解上，學(xué)生存在個體差異，當(dāng)學(xué)生遇到問題不愿當(dāng)面咨詢老師或者同學(xué)，這些情況都將影響整體的教學(xué)效果。

2 線上線下混合模式體系

線上線下（Online To Offline，簡稱O2O）混合教學(xué)模式是傳統(tǒng)面對面課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)的結(jié)合，將學(xué)生、教師、環(huán)境、媒體等各個教學(xué)要素有機完美整合，通過融合各類線上資源平臺和多種教學(xué)方式，符合學(xué)與教規(guī)律，利用在線學(xué)習(xí)和線下課堂教學(xué)的優(yōu)勢互補，從而實現(xiàn)更有效的教學(xué)效果和切實提高教學(xué)質(zhì)量。線上線下混合教學(xué)比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和完全在線學(xué)習(xí)具有更深的層次。

目前，線上+線下教學(xué)模式流程主要包括課前線上預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)和課后線下拓展。課前，教師借助線上教學(xué)平臺推送相關(guān)知識資料，學(xué)生借助平臺推送的學(xué)習(xí)資源，觀看知識視頻或者文字資料并完成預(yù)習(xí)相關(guān)思考題;課中，教師只能針對學(xué)生單一的預(yù)習(xí)情況，將教學(xué)重點放在課上進(jìn)行講解，然后布置相似任務(wù)進(jìn)行練習(xí);課后，學(xué)生在平臺中完成課后作業(yè)。通過對學(xué)生具體的實驗結(jié)果和實驗報告進(jìn)行評分，學(xué)生對整個教學(xué)過程中自身存在的缺點和不足進(jìn)行分析，從而切實提升學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量。

3 基于大數(shù)據(jù)背景Java線上線下新型混合模式課程

迅速發(fā)展的信息科學(xué)技術(shù)在信息化學(xué)習(xí)中也得到了有效的應(yīng)用，當(dāng)前，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為更為人性化的自主學(xué)習(xí)，但是，由于高職校學(xué)生自控能力差的因素，導(dǎo)致線上自主學(xué)習(xí)和在線教學(xué)中，教師無法對學(xué)生的直接行為進(jìn)行更直觀的觀察了解，對大量的數(shù)據(jù)不能很好地利用，進(jìn)而導(dǎo)致教師無法有效地達(dá)到“以學(xué)定教”。基于這種普遍存在的問題，在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，充分利用線上教育資源的便利性和線下課堂的交流互動性，同時結(jié)合本校學(xué)生和編程語言的特點，建立了以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)背景的線上線下Java創(chuàng)新實踐課程模式。此模式在具體教學(xué)中主要分為課前準(zhǔn)備、課中學(xué)習(xí)和課后拓展三部分內(nèi)容。

3.1 課前準(zhǔn)備，診斷分析

課前，老師在教學(xué)平臺中根據(jù)授課內(nèi)容上傳難易程度不同的網(wǎng)絡(luò)視頻和預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生登錄教學(xué)平臺，借助平臺個性化推送的學(xué)習(xí)資源，并完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，并對有疑問之處上傳到平臺，同學(xué)之間可以進(jìn)行討論解答。教師通過平臺對評價、學(xué)生完成預(yù)習(xí)任務(wù)和討論的數(shù)據(jù)信息的詳情分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對知識點的理解程度。科學(xué)有效的數(shù)據(jù)反饋不僅能直觀反映學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，還能幫助教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)效果有針對性的設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)以學(xué)定教。

3.2 課中學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)

本文具體以Java程序設(shè)計課程中繼承這一知識點為例，詳細(xì)介紹基于大數(shù)據(jù)背景下創(chuàng)新模式教學(xué)的具體應(yīng)用。首先教師播放機器人對戰(zhàn)視頻，引出本次課的教學(xué)內(nèi)容并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過觀察繼承使用前后程序復(fù)雜度的對比，引導(dǎo)學(xué)生初步總結(jié)出使用繼承的優(yōu)點。然后各組學(xué)生在教師的啟發(fā)下繼續(xù)探索類之間的繼承關(guān)系。以往學(xué)生借助流程圖進(jìn)行程序設(shè)計時過早地考慮程序的細(xì)節(jié)，忽略了程序模塊之間繼承關(guān)系。在這里學(xué)生使用Staruml軟件設(shè)計類圖框架，并且以畫UML類圖的方式構(gòu)建子類和父類的屬性、方法等模塊。軟件模塊化地呈現(xiàn)了程序的基本框架，理清了模塊之間的繼承關(guān)系，幫助學(xué)生宏觀把握總體設(shè)計。之后，學(xué)生講解類圖框架設(shè)計，各組學(xué)生進(jìn)行討論、點評，調(diào)動了學(xué)生的參與積極性及互動性。最后借助學(xué)習(xí)平臺中在線編程闖關(guān)平臺，通過闖關(guān)的形式激發(fā)學(xué)生對編程攻堅克難的不服輸斗志，每一關(guān)學(xué)生提交的答案和次數(shù)都會存儲到數(shù)據(jù)庫中，幫助老師分析每一關(guān)知識點學(xué)生掌握情況。

3.3 課后拓展，溫故知新

課后，為檢驗學(xué)生能否運用學(xué)習(xí)資源將所學(xué)的繼承知識應(yīng)用到實際項目中。借助Robocode機器人對戰(zhàn)平臺將所學(xué)知識點進(jìn)行綜合應(yīng)用，從機器人的初探、行走路線的設(shè)計和作戰(zhàn)智能化三個層面，通過游戲化的形式，學(xué)生創(chuàng)造性地設(shè)計出個性化的機器人，一步一步實現(xiàn)自己的編程游戲夢。拓展了學(xué)生的編程思路，提高了編程趣味性，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，幫助他們理解所學(xué)知識的整體結(jié)構(gòu)。同時，學(xué)生還可將搜集使用到的學(xué)習(xí)資源推送給他人，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分享。

4 創(chuàng)新型教學(xué)模式的教學(xué)效果

該創(chuàng)新教學(xué)模式教師以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向，淡化Java程序設(shè)計中枯燥的編碼講解，通過游戲化的方式來解決問題，讓學(xué)生親身感受到編碼帶來的快樂。

依托融合教學(xué)平臺貫穿課前、課中、課后的每一個環(huán)節(jié)，給傳統(tǒng)的課堂增加了精密的儀表。教學(xué)平臺跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)“痕跡”，根據(jù)學(xué)生課堂游戲、程序設(shè)計和在線代碼編寫的教師評分，以及課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后任務(wù)的系統(tǒng)得分，按照一定比例統(tǒng)計學(xué)生的總分，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對線上自主學(xué)習(xí)過程和線下教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析。學(xué)生從宏觀架構(gòu)到微觀設(shè)計的思維路徑，保證了學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)，體現(xiàn)了“做中學(xué)”的教學(xué)理念。信息技術(shù)手段的合理融入提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、課堂參與率及作業(yè)完成率明顯提高。教師合理利用數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行客觀的綜合評價，從而發(fā)現(xiàn)教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)資源，從而達(dá)到以學(xué)定教。

5 基于大數(shù)據(jù)背景下Java創(chuàng)新教學(xué)模式的反思

5.1 建設(shè)優(yōu)質(zhì)的線上資源

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行個性化資源推送，需要大量的教學(xué)資源，這也是推薦系統(tǒng)中“冷啟動”的難解問題。所以需要教師掌握各種網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)和整理。教師在制作整理教學(xué)資源中需要從學(xué)生角度出發(fā)，多維度、個性化差異的開發(fā)整理出符合學(xué)生的優(yōu)質(zhì)Java程序設(shè)計編程教學(xué)資源。

5.2 構(gòu)建多元化的教學(xué)手段和評價體系

基于大數(shù)據(jù)背景下Java線上線下創(chuàng)新教學(xué)模式需要貫穿學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，包括課前的預(yù)習(xí)、課中的學(xué)習(xí)、課后的自主拓展，那么這一過程也需要多元化的評價體系貫穿，完備的教學(xué)手段和教學(xué)評價體系，并且要完善教學(xué)本身線下+線上的考核體系，激勵學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)同時兼顧，才能挖掘出更完備的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，從而做到個性化，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和擴展學(xué)生的知識體系。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】