基于項目驅(qū)動的《Java程序設(shè)計》課程教學(xué)設(shè)計研究

柴群　唐型基　梁劍波

摘要：根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)特點，在《Java程序設(shè)計》課程中引入基于項目驅(qū)動的課程教學(xué)改革，以LSN在線教學(xué)平臺作為支撐，打破原有的“課堂講授為主，實驗輔助為輔”教學(xué)模式，以項目形式組織教學(xué)內(nèi)容，從而解決理論和實際脫離的問題。訓(xùn)練學(xué)生的編程能力、分析能力、解決問題的能力和團(tuán)隊、協(xié)作、創(chuàng)新、探索的精神。

關(guān)鍵詞：Java程序設(shè)計;項目驅(qū)動;教學(xué)改革;教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G642? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號：1009-3044（2022）07-0124-02

1 教學(xué)現(xiàn)狀

《Java程序設(shè)計》是為了教授Java語言而開設(shè)的計算機類專業(yè)的核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握J(rèn)ava編程語言基礎(chǔ)理論知識、開發(fā)面向?qū)ο蟪绦虻幕驹O(shè)計過程和開發(fā)技能，重點培養(yǎng)學(xué)生編程自學(xué)能力。

目前《Java程序設(shè)計》仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即理論課和實驗課分離，理論和實驗各2個學(xué)時/周，實行理論和實踐相分離的教學(xué)模式，偏重理論知識而輕實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)內(nèi)容與實際應(yīng)用需求有點脫節(jié)。學(xué)期結(jié)束后，學(xué)生掌握了理論知識，卻難以應(yīng)用于實踐。最終的學(xué)習(xí)的結(jié)果變成了以考試為目的，以及格為結(jié)果，因此很有必要對現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革，以適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

2 項目驅(qū)動教學(xué)法[1]

為解決教與學(xué)相分離的問題，國內(nèi)外學(xué)者以建構(gòu)主義教與學(xué)的理論為基礎(chǔ)，提出項目驅(qū)動教學(xué)法，即利用“項目學(xué)習(xí)”教學(xué)法與“任務(wù)驅(qū)動”學(xué)習(xí)法，輔以一定的教學(xué)軟件進(jìn)行教與學(xué)的研究。

“項目學(xué)習(xí)”教學(xué)法是實施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法，是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的新方法，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)方式獲得的。“項目學(xué)習(xí)”教學(xué)模式是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過合作學(xué)習(xí)，共同實現(xiàn)一個完整的綜合項目而進(jìn)行的教學(xué)活動。

對于學(xué)生來說，學(xué)生看到的是教師發(fā)布的一個個學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過“任務(wù)驅(qū)動”的模式學(xué)習(xí)知識，掌握相關(guān)技能。學(xué)生在具有明確的“任務(wù)”下，自發(fā)地知識學(xué)習(xí)，完成各項學(xué)習(xí)任務(wù)。在學(xué)習(xí)過程中，教師也必須轉(zhuǎn)換角色，由“主導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拜o導(dǎo)者”，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)[2]。

3 研究內(nèi)容

根據(jù)學(xué)院的現(xiàn)狀，在校企合作的教學(xué)平臺——曙光Sugon_edu? LSN課程管理系統(tǒng)下開展研究：

采用“項目驅(qū)動與案例引導(dǎo)教學(xué)+校企合作實踐教學(xué)”教學(xué)模式，該模式主要過程是將《Java程序設(shè)計》課程按類別分為若干個單元，每個單元作為一個教學(xué)項目，實行理論、實驗一體式的教學(xué)，每個單元教學(xué)都以一個作業(yè)來結(jié)束，考核合格后，可以進(jìn)行下一個項目的教學(xué)。

選定的實驗項目放置于LSN課程管理系統(tǒng)上，任課教師利用LSN課程管理系統(tǒng)批改學(xué)生提交的作業(yè)，與學(xué)生交流，答疑，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并且記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，為以后利用大數(shù)據(jù)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析打下基礎(chǔ)。學(xué)生利用LSN課程管理系統(tǒng)中提供的案例作為引導(dǎo)，完成教師發(fā)布的任務(wù)，查詢相關(guān)的資料，完成教師布置的任務(wù)，分組或單人進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。

在課程后，利用教學(xué)實踐周2周的時間，與校企合作單位進(jìn)行合作，由合作企業(yè)從企業(yè)項目中選擇部分模塊，由學(xué)生開發(fā)，企業(yè)工程師作為指導(dǎo)，在規(guī)定的時間內(nèi)完成項目，訓(xùn)練學(xué)生的編程能力、根據(jù)場景解決實際問題的能力和團(tuán)隊、協(xié)作能力。

4 課程設(shè)計

根據(jù)《Java程序設(shè)計》教學(xué)改革的內(nèi)容，可以分為3個模塊：教學(xué)大綱修訂，課程教學(xué)整合，引入校企合作實踐教學(xué)。

4.1 教學(xué)大綱修訂[2]

現(xiàn)有的教學(xué)方式是理論和實驗、實踐相分離模式，考核也是理論、實驗、實踐分開考核，現(xiàn)有的教學(xué)大綱也是在這種模式下制定的，不能滿足教學(xué)要求。在進(jìn)行課程改革前，修訂現(xiàn)有的教學(xué)大綱，將理論、實驗、實踐教學(xué)評價模式融合，確定各部分的比例;根據(jù)Java程序設(shè)計課程的特點，對知識點進(jìn)行劃分，形成模塊化，指定選修和必修模塊，指導(dǎo)教學(xué)。修訂好的教學(xué)大綱還應(yīng)根據(jù)研究中出現(xiàn)的問題進(jìn)行動態(tài)修改，研究結(jié)束后定稿。

4.2 課程教學(xué)整合

（1） 項目設(shè)計的原則與教學(xué)時間安排

項目是項目驅(qū)動式教學(xué)中的核心部分，其設(shè)置和選取應(yīng)遵循趣味性和可行性的原則，即采用的項目既能夠滿足學(xué)生的知識水平，又能激發(fā)學(xué)生對Java的興趣，還能提高學(xué)生的Java程序設(shè)計能力?？尚行砸髮椖康囊?guī)模需要控制，不能過于復(fù)雜或者耗時過長;趣味性則可與實際生活相結(jié)合或開發(fā)游戲設(shè)置相關(guān)的問題。

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，不分理論教學(xué)、實踐教學(xué)，將課時統(tǒng)籌安排，根據(jù)任務(wù)需要，分割成一個一個時間單元，用于配合項目驅(qū)動教學(xué)。

（2） 項目實施過程[4]

項目的實施過程可以分為三步，如圖1：項目設(shè)計、任務(wù)選擇、算法設(shè)計與編碼，均在LSN平臺上完成。

（3） 項目的設(shè)計階段[3]

在設(shè)計項目時，根據(jù)《Java程序設(shè)計》課程的知識體系分為基礎(chǔ)項目、進(jìn)階項目、提高項目、應(yīng)用項目，涉及的知識點如圖2：

基礎(chǔ)項目涉及的知識點有Java開發(fā)環(huán)境配置、Java語法基礎(chǔ)知識點，涉及的項目有：配置JDK（涉及的知識點：Java Development Kit，Java開發(fā)環(huán)境包），輸出全部的希臘字母（知識點：基本數(shù)據(jù)類型，輸出語法，數(shù)組等），計算二元一次方程的根（知識點：表達(dá)式、運算符的使用，輸入輸出語法、選擇結(jié)構(gòu)等），求100以內(nèi)的素數(shù)（知識點：輸入輸出語法，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，break和continue語句等）等內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)C語言時已經(jīng)解決過，把C語言的編程方法遷移到Java語言中，起到一個過渡作用。

進(jìn)階項目的知識點圍繞類、子類、接口展開。主要涉及類、子類、接口的創(chuàng)建，方法的重載與重新，子類與接口的引用，UML的使用，繼承與多態(tài)，面向抽象與面向接口的編程等，這些屬于Java的核心知識，理論學(xué)習(xí)有點枯燥。圍繞這些知識點，教師可以分別設(shè)計一些趣味項目，如機動車的設(shè)計（知識點：類與對象），計算銀行利息（知識點：子類與繼承），計算多邊形面積（知識點：類與對象，類的繼承、方法的重寫，子類的繼承，面向抽象的編程思想），電池充電（知識點：面向接口的編程思想）等。學(xué)生根據(jù)教師發(fā)布的項目進(jìn)行編程，學(xué)習(xí)Java的核心知識，為將來的進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

提高階段的知識點是在完成進(jìn)階項目知識的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生學(xué)會處理Java異常、使用常用類，組件與事件處理，IO流、集合與泛型、多線程、網(wǎng)絡(luò)編程等知識點，還要求學(xué)生能夠閱讀JDK中英文幫助文檔，根據(jù)需要在專業(yè)學(xué)習(xí)網(wǎng)站查找資料。學(xué)完這些知識，學(xué)生能根據(jù)需求設(shè)計一些小的應(yīng)用程序，如飛機大戰(zhàn)，五子棋，貪吃蛇，憤怒的小鳥、掃雷等游戲，綜合運用所學(xué)知識完成一個任務(wù)，學(xué)生不僅能獲得成就感，還可以為進(jìn)入企業(yè)打下實踐基礎(chǔ)。

應(yīng)用階段的項目留給學(xué)生在課程設(shè)計階段完成，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點，選擇貼近專業(yè)實際的項目，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和解決實際問題的能力。如對計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，可以設(shè)計Java Web項目，如利用Java語言完成購物網(wǎng)站的設(shè)計，也可以設(shè)計Android應(yīng)用項目，如Android游戲開發(fā) ;對于數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生，可以安排圖像優(yōu)化，音視頻播放軟件設(shè)計等項目;對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，可以利用Java語言進(jìn)行嵌入式開發(fā)等。通過這些項目，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的特長，愛好，選擇學(xué)習(xí)。

（4） 任務(wù)選擇

在選擇任務(wù)時，學(xué)生根據(jù)授課的進(jìn)度和教師的安排，進(jìn)行分組探究式學(xué)習(xí)，學(xué)生必須在LSN教學(xué)平臺上完成必做項目，可以根據(jù)自身的特點，選擇完成選做項目。分組目的在于培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的編程能力、根據(jù)場景解決實際問題的能力和團(tuán)隊、協(xié)作能力。任務(wù)的選擇也是在LSN平臺上進(jìn)行。

（5） 算法設(shè)計與編碼

在算法設(shè)計和代碼實現(xiàn)時，學(xué)生也必須在LSN教學(xué)平臺上進(jìn)行算法分析、上傳設(shè)計思路，然后根據(jù)算法完成代碼、調(diào)試實現(xiàn)。使用教學(xué)平臺的目的在于記錄現(xiàn)代碼調(diào)試痕跡，教師可以根據(jù)痕跡監(jiān)控學(xué)習(xí)的情況，避免濫竽充數(shù)和渾水摸魚者出現(xiàn)。

4.3 引入校企合作實踐教學(xué)[5]

實踐教學(xué)，是鞏固理論知識，加深理論認(rèn)識的有效途徑。為有效地實現(xiàn)理論聯(lián)系實際，實踐教學(xué)與校企合作單位進(jìn)行合作，利用教學(xué)實踐周2周的時間，由合作企業(yè)從企業(yè)項目中選擇部分模塊，由學(xué)生開發(fā)，企業(yè)工程師作為指導(dǎo)，在規(guī)定的時間內(nèi)完成項目。

5 結(jié)束語

總之，通過項目驅(qū)動與案例引導(dǎo)式教學(xué)，不僅在教與學(xué)過程中引入項目驅(qū)動和案例引導(dǎo)教學(xué)，還利用技術(shù)條件，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，避免出現(xiàn)抄襲，濫竽充數(shù)現(xiàn)象的出現(xiàn)，真正實現(xiàn)過程性考查。同時引入合作企業(yè)力量，根據(jù)專業(yè)的特點，選擇合適的課程設(shè)計內(nèi)容，提高學(xué)生的編程和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡燕，孔凡哲，陳心浩.實驗項目驅(qū)動式教學(xué)促進(jìn)四大關(guān)鍵能力的實證研究[J].實驗室研究與探索，2021，40（2）：191-196，203.

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[4] 湯淼.軟件工程專業(yè)“項目驅(qū)動”實驗教學(xué)模式研究[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（4）：267-268，271.

[5] 姜楠楠，孫璐榮，于曉婷.基于項目驅(qū)動的Java程序設(shè)計課程教學(xué)改革研究[J].科技風(fēng)，2020（19）：66.

【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2021-09-15

基金項目：凱里學(xué)院教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目（項目名稱：項目驅(qū)動與案例引導(dǎo)模式下《Java程序設(shè)計》課程教學(xué)改革的研究，項目編號：JG202022，項目負(fù)責(zé)人：柴群）;凱里學(xué)院線上線下一流課程項目（項目名稱：線下一流課程-Java程序設(shè)計，項目編號：xx202009，項目負(fù)責(zé)人：唐型基）

作者簡介：柴群（1979—），男，江蘇徐州人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為計算機應(yīng)用技術(shù);唐型基（1984—），男，貴州凱里人，本科，副教授，主要研究方向為算法設(shè)計與分析;梁劍波（1982—），男，貴州凱里人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為人工智能。