1+X證書制度下職業院校Java方向課程教學改革

張志麗，古曉明

（山西經濟管理干部學院電子信息工程系，山西太原 030024）

0 引言

2019 年，教育部啟動了“學歷證書+若干職業技能等級證書”制度試點工作，簡稱1+X 證書制度，這是對《國家職業教育改革實施方案》（簡稱“職教20 條”）的重要改革部署，也是重大創新。2021 年，全國有92 所院校成為了大數據應用開發（Java）技能等級證書的試點院校。該證書考試分為初級、中級、高級，技能點主要集中于Java 語言，但目前職業院校對Java方向課程設置及教學內容并不完善［1］。

以山西經濟管理干部學院為例，在Java 方向課程教學中存在以下問題：

（1）課程知識點的廣度和深度不夠。Java 方向課程包括Java 程序設計和Java Web 程序設計兩門，涵蓋了Java SE和Java EE，但內容不完整。如缺少Java 高級機制以及學生就業需要的企業級開發框架相關內容，另外知識點深度無法滿足就業以及1+X 考證的要求。

（2）教學手段單一，拓展應用不夠。教學手段采用傳統課堂教學方式，即教師講解課件并演示教材代碼，學生按照教材代碼編寫并運行程序，期間教師輔導學生調試程序。課堂教學內容固定單一，學生缺乏積極性，學到的大多是固定的程序編寫規則，缺乏拓展項目，學生難以建立編程思維。

（3）項目化教學與知識體系不能兼顧。目前山西經濟管理干部學院Java 方向課程采用理實一體化模式下的項目化教學，存在對理論知識重視不夠的問題。目前學生基礎比較薄弱，教師教學偏重實操，實操主要依賴教師對操作步驟的講解，學生只是跟著教師進行操作，缺乏舉一反三，更難做到對知識的遷移。主要原因是在實操之前，學生缺乏對理論知識的了解學生只是不斷重復操作步驟，實操過程顯得枯燥僵化，后續課程的學習困難就更大。另一方面，自開展項目化教學改革以來，使用了非常多的項目化教程，有的以知識單元為單位設置項目，有的對整本教材設置一個綜合項目。教學中，教師過多地注重完成項目任務，而未對任務中對應的知識點進行完整教授，任務中未涉及的知識點更是很少講解，因此知識體系有所缺失，然而，缺失的知識很多是就業或考證需要的。所以，目前的教學是理論不能支撐實操，而且項目化內容與知識體系二者不可兼得。

本文基于以上情況，探索面對1+X 證書所需的技能要求，改革職業院校Java 方向課程的教學內容和教學手段，以期提升學生的技能水平。

1 相關研究

Java 課程是職業院校計算機類專業的專業核心課，各大院校教師在實踐中提出了很多教革方案。如孫炯寧［2］對高職軟件技術專業Java 課程進行項目化教學改革，將課程內容內化到項目實施過程中，企業導師協助完成課程項目實訓；曾昭江等［3］提出分層教學模式，針對學生情況建立分類模型，以校企聯合工作室為載體進行分層次教學，在理實一體化課程中重視課前理論知識講解，提升學生的知識遷移能力；張蕾等［4］在OBE 理念指導下，根據畢業設計要求反向設計教學目標，以案例為驅動調整教學內容，實施翻轉課堂教學；李運發［5］提出以應用需求為導向的程序設計課程教改方案，構建以培養學生發現問題、解決問題能力為主的評測模式；徐霞［6］探討在1+X 證書政策下Java 程序設計課程的課證融通模式，確立了三級能力要求，使得教學從“以教師為中心”變為“以學生為中心”的自主學習活動。

從上述研究可知，程序設計類課程教學改革已經取得了一定效果。文獻［2］、［3］都是企業直接參與教學，項目化很徹底，但依賴于學校與企業的深度合作，如果校企合作終止則會使項目化教學受損；文獻［4］、［5］是在一定導向性下對程序設計類課程進行教學改革，提高了學生解決問題的能力；文獻［6］實踐了課證融通，但在教學模式上并沒有提出建設性、可操作的方案。

以上工作對促進程序設計類課程教學實施、提高教學效率和效果等方面都起到了非常重要的作用。隨著1+X政策的推進和軟件開發行業的不斷發展，現有教學模式還需不斷進行探索與改革。本文在文獻［4］、［5］的基礎上，基于OBE 教學理念，以1+X 證書技能要求為目標，改革現有Java 課程項目化教學內容和教學手段，以期令學生達到考證所需的能力要求，同時提高Java 編程能力。

2 基于OBE的Java方向課程架構設計

OBE 教學理念是首先在美國提出的一種成果導向教育，我國很多工程教育改革中采用了該理念［7-8］。該理念強調學習成果是衡量教學設計和教學實施效果的依據，實施過程中的重要原則是清晰聚焦教學目標，考慮學生的個體差異，適當設置挑戰性的學習目標。該理念倡導由教學目標反向設計教學活動，且能力結構與課程體系結構有清晰的映射關系。

考慮在1+X 考證環境下Java 課程教學中存在的問題，本文提出基于OBE 的Java 方向課程架構，如圖1 所示。具體是在1+X 考證技能要求導向下改進教學內容，在原來項目化教學基礎上，為不同級別知識塊設置分級項目，同時輔以在線課程和隨堂錄屏，教學評價綜合線上與線下任務完成得分和學生對教學過程的認可度。該課程架構以“分級項目”教學為核心，后文將基于OBE 的Java 方向課程架構稱為“分級項目”教學方案。

在以上教學方案設計中，整個過程以大數據應用開發（Java）技能等級考試的中級和高級技能及能力要求為導向。在教學內容上，增設部分課程，在知識點的廣度和深度上對接考證要求；在教學模式上，將線上線下相結合，在線課程提供課前導學和課后拓展，以方便具有不同學習習慣和能力的學生課前預習與課后完成拓展任務，培養學生的自主學習能力，隨堂錄屏可方便課堂接收能力較差的學生在課后還原課堂查缺補漏。分級項目教學是方案的核心階段，項目化過程分為4 個級別，在每一級項目實施過程中采用三步法，讓學生在掌握知識點的同時，具備對知識點的遷移能力。項目級別由小到大，有助于學生將知識點串聯起來，形成體系。教學評價綜合了線上導學、線上拓展任務與線下隨堂分級項目任務完成情況，以及學生對教學過程的認可度。

Fig.1 Java-oriented courses architecture based on OBE圖1 基于OBE的Java方向課程架構

3 基于OBE的“分級項目”教學方案實施

本文提出的基于OBE 的“分級項目”教學方案，具體實施分為以下4步：

3.1 課程設置

由于1+X 考證要求的Java 知識點數量較多，單純增加課時難以完成，因此將Java 程序設計課程分為基礎和高級兩門課程。考證的高級部分涉及JavaEE 框架，而原來的Java Web 程序設計課程中并未覆蓋該內容，因此增設JavaEE 框架課程。Java 方向課程設置如圖2 所示，其中Java程序設計和Java 高級程序設計對接大數據應用開發（Java）中級考證內容，Java Web 程序設計和JavaEE 框架對接高級考證內容。

Fig.2 Curriculum setting of Java-oriented courses圖2 Java方向課程設置

3.2 知識點對接

參照1+X 考證技能點要求［1］，對4 門課程的知識點重新進行劃分，具體如圖3所示。

Java 程序設計課程增加了數據結構排序算法、內部類、匿名類、異常操作等內容，刪減了GUI 庫Swing 和AWT部分；Java 高級程序設計課程主要學習Java 的高級編程機制；Java Web 程序設計課程內容變化不大；Java EE 框架課程增加了SSM 框架知識。前兩門課程完全對接中級證書考試，后兩門課程則對接高級證書考試要求的Java EE 企業級應用相關內容。2021 年1+X 大數據應用開發（Java）培訓的評價組織企業已出版了考證對應教材［9-12］，因此本教學改革方案中暫時采用該企業編寫的教材。

3.3 輔助教學手段

本文提出的教學方案中涉及兩種輔助教學手段：隨堂錄屏和在線課程。

（1）隨堂錄屏。隨堂錄屏是教師將課堂講解及實操演示過程全部錄屏，課后分享給學生。對于課堂上完全聽懂的學生，可在課后進行鞏固；對于課堂上不能完全接收的學生，可在課后進行查缺補漏，從而給具有不同接收能力的學生按照自己方式學習提供了機會。

（2）在線課程。在線課程主要用來培養學生的自主學習能力。張俊超等［13］在研究不同類型大學生自主學習能力差異時發現，可將學生分為高度協調型、環境依存型、獨立發展型和消極發展型，并可通過培養學生的自主學習意識，為其提供足夠的自主學習空間來提高其自主學習能力。據此，本文認為在線課程具備靈活的上課時間和上課地點，還可提供不同學習難度的知識點和項目任務，非常有助于學生自主學習能力的形成。

Fig.3 Distribution of knowledge points of Java-oriented courses圖3 Java方向課程知識點分布

山西經濟管理干部學院對接考證知識點，目前錄制了Java 程序設計［14］和Java Web 程序設計［15］兩門在線課程。將各個知識點劃分為10～20min 的內容，錄制理論講解視頻、案例分析和實操視頻、拓展應用視頻及綜合案例視頻，其中理論講解、案例分析和實操為課堂同步內容，而拓展應用和綜合案例則是具有一定挑戰性的內容，供學生們在課前自學或課余拓展學習使用。這些資源能促進部分學生養成自主學習的習慣，也能通過這些學生帶動班級整體學習氛圍的提升，從而為線下課堂提供了很好的輔助作用。

3.4 “分級項目”教學

文獻［4］、［5］中提出的以成果和應用需求為導向的教學方案，提高了學生解決問題的能力，但是缺少對學生學情的分析。本文認為，目前職業院校學生的理解和分析能力與本科生尚存在差距，在學習完課本知識后，給學生一個綜合的需求明確的項目，并不能讓其主動進行學習，因為學生無法將所學知識遷移到項目中。這也即是前文提到的項目化教學中存在的問題，一方面是由于學生理解分析能力較差，一方面是由于項目化教學中知識體系的缺失和實操中理論支撐的缺失。

針對此情況，本文提出“分級項目”教學，即將項目化過程由小到大分為4 個級別，如圖4 所示，分別是知識點級別、知識單元級別、課程級別和方向課程級別。這是讓學生在項目化教學中逐漸建立知識體系的過程，也是對知識綜合應用能力要求逐級提升的過程。

左跟梅等［16］對國外自主學習的研究中發現，自主學習能力的獲得需要經歷一系列學習階段，首先是觀察階段，其次是模仿階段，再次是自我控制階段，該階段是發生知識遷移的階段，最后是自主階段。據此，本文將每一級項目化具體操作分為三步，如圖5所示。

Fig.4 Graded projects圖4 分級項目

第一步：學生在教師的講解引導下，按照教師的演示代碼完成案例，相當于觀察和模仿階段。

第二步：教師布置項目任務并分析其解決思路，給出代碼框架，學生補充完整代碼，相當于自我控制階段。

第三步：教師布置類似的項目任務，讓學生獨立分析并完成編碼，相當于自主階段。

這三步是從模仿到思考加模仿，再到獨立思考的過程，也是讓學生逐步上手編寫代碼的過程。在具體實施中，知識點級別的一級項目對應于教學計劃中的小節，知識單元級別的二級項目則對應于章，都按照圖5 的三步法進行操作。

課程級別的三級項目就是期末考試，教師在考前給學生分析并演示一個應用場景案例，課后再留給學生另一個應用場景并給出代碼框架，讓學生自行完成其余代碼。考試時給出一個較難一點的類似應用場景，讓學生獨立思考并完成。對于方向課程級別的四級項目，則在JavaEE 框架課程中預留實訓課時，教師帶領學生完成一個課內綜合實訓，再布置一個綜合實訓任務，教師提出具體需求并劃分功能模塊，要求學生分組、分模塊完成任務。最后在畢業設計階段，由學生獨立設計并完成一個簡單的JavaEE項目。

Fig.5 Specific operation steps of graded project圖5 分級項目具體操作步驟

4 教學評價及實施效果分析

以上基于OBE 的“分級項目”教學改革方案，在山西經濟管理干部學院2020 級軟件技術和大數據技術兩個專業的Java 方向課程中進行實施，主要針對中級證書對應的Java 程序設計和Java 高級程序設計兩門課進行，實施到上述改革方案的三級項目。對2020 級軟件技術專業的130名學生實施了基于OBE 的“分級項目”教學，而對2020 級大數據技術專業的116 名學生仍然采用原有的項目化教學方式。

教學評價一方面是學生對技能點的掌握效果，另一方面是學生對教學方案的認可度。收集了大數據專業學生的課堂提交作業人數、16 個知識點得分及期末考試實操得分，同時收集了軟件技術專業學生的二級項目第三步作業提交人數、任務得分以及三級項目得分，如表1 所示，這些指標用于比較兩種教學方案下學生對技能點的掌握效果。在學生對教學方案的認可度方面，只針對OBE“分級項目”教學班級的學生，以調查問卷形式收集；在學生對輔助教學手段的認可度方面，考慮了學生對隨堂錄屏、線上學習平臺教學視頻以及線上拓展任務的接受程度；在分級項目教學認可度方面，考慮了學生對一級項目、二級項目、三級項目的接受程度，如表2 所示，具體接受程度分為非常有用、有用、一般、沒用4種結果。

Table 1 Teaching effect evaluation indexes表1 教學效果評價指標

參與教學試驗的246 名學生技能點得分情況如表3 所示，據此得到如圖6 所示的得分對比圖，可看到采用基于OBE 的“分級項目”教學后，16 個知識單元得分均比采用原有項目化教學時明顯提高，而且“分級項目”教學中的二級項目參照1+X 大數據應用開發（Java）培訓評價組織企業設置的難度，比原有項目化教學知識單元案例的難度更大。同樣的，基于OBE 的“分級項目”教學三級項目考核的平均得分高于原有的項目化教學。

Table 2 Teaching recognition evaluation indexes表2 教學認可度評價指標

統計表3 中參與教學試驗學生的提交作業人數情況，得到如圖7 所示的人數占比對比圖，可看出采用基于OBE的“分級項目”教學后，學生提交作業的人數占比與原有項目化教學基本持平，而在項目難度加大的情況下，仍然有同等程度的提交作業比例，說明采用“分級項目”教學后，學生們的學習積極性并沒有被項目難度所影響，反而對知識點的掌握更加深入。山西經濟管理干部學院在2021 年的大數據應用開發（Java）技能等級中級證書考試中，通過率為100%，獲得了企業頒發的考證優勝學校和優秀組織單位稱號。

在教學試驗中，基于OBE 的“分級項目”教學班級的130 名學生參與了對“分級項目”教學和輔助教學手段認可度的問卷調查，共發出130 份調查問卷，收回118 份有效問卷。由于問卷中的信息為定性評價，而且包含了多種影響因素，需要綜合這些因素對學生態度作出一個綜合評價。模糊集理論可將模糊、難以量化的問題轉化成定量問題，其作為一種模糊數學評價方法被應用于各個領域，并取得了很好的效果。如李春華等［17］將模糊集理論用于分析高校一流本科建設中的專業課程教學評估；周菲等［18］、胡蜜等［19］根據模糊集理論構建評價模型，分別評價了高等院校數學課程教學質量和安徽省7 所本科院校體育表演專業的教學質量；武麗娟［20］使用該理論評價了計算機課程實驗教學質量。因此，本文對收回的問卷應用模糊集理論進行量化評估，評估過程如下：

Table 3 Student skill points score and the proportion of homework submitted表3 學生技能點得分與提交作業占比情況

Fig.6 Comparison of knowledge points score of two kinds of teaching scheme圖6 兩種教學方案下知識點得分對比

（1）確定評價指標“輔助教學認可度”基本因子。

評價指標“分級項目教學認可度”基本因子。

（2）確定基本因子的評判等級為：

Fig.7 Comparison of homework submission proportion of two kinds of teaching scheme圖7 兩種教學方案下提交作業人數占比對比

（3）從118 份有效問卷中提取各基本因子的評判等級，并統計每個基本因子在各等級上的得分比例，得到每個基本因子在各等級上的隸屬值，分別構成模糊關系F×E和G×E上的二維隸屬評價矩陣R1和R2。R1矩陣的值為：

R1評價矩陣的每行值代表學生對“輔助教學認可度”各個基本因子的評判結果，如矩陣第一行第二個值表示有21%的學生認為隨堂錄屏“有用”，矩陣第二行第一個值表示有18%的學生認為線上視頻“非常有用”，R2與R1有類似含義。

（4）指定“輔助教學認可度”各基本因子重要度構成的權向量。

即隨堂錄屏權值為0.5，在線視頻權值為0.3，線上拓展權值為0.2。

指定“分級項目教學認可度”各基本因子重要度構成的權向量為：

即一級項目權值為0.3，二級項目權值為0.4，三級項目權值為0.3。

（5）將權向量W與對應評價矩陣R進行最大—最小合成運算，得到對應評估結果向量。

在得到的評估結果向量D1中，0.5 最大，是“非常有用”評判等級的隸屬值，因此本文得到“輔助教學認可度”的評估結論為“非常有用”。在評估結果向量D2中，0.4 最大，是“非常有用”評判等級的隸屬值，因此得到“分級項目教學認可度”的評估結論為“非常有用”。

根據上述教學實施比較及調查評估結果，說明采用基于OBE 的“分級項目”教學，學生對知識點的掌握更加深入，并提升了舉一反三的綜合運用能力，“分級項目”教學、隨堂錄屏和在線學習資源都獲得了學生的較高評價。在每級項目第二步，學生根據教師分析填寫代碼框架的過程極大地啟發了學生編程設計的思路，在第三步獨立分析編碼過程中，具有不同邏輯思維能力的學生之間表現出一定的區分度，因而很大程度上開發了學生學習編程的潛能。部分學生通過線上學習資源拓展了視野，在興趣的驅動下，逐步形成自主學習的習慣，班級內參與學習的人數大大增加，原來學習動力不足的部分學生，也通過隨堂錄屏跟上了課程學習進度。

5 結語

本文在前人研究實踐的基礎上，提出針對1+X 證書制度的職業院校Java 方向課程架構。該架構基于OBE 理念進行頂層設計，以大數據應用開發（Java）技能等級考試要求為導向，一方面補充了原有課程中知識點廣度和深度上的不足，另一方面使用隨堂錄屏和線上課程作為教學輔助手段。最后在課堂教學中實施“分級項目”教學，設置四級項目三步走，這種逐步深入的方式也是教師手把手帶學生編寫代碼的過程，學生通過模仿與獨立思考的過程逐步學會編程。最后針對2020 級軟件技術和大數據技術兩個專業的246 名學生，分別采用本課程架構教學和原有項目化教學兩種方式，并對教學效果進行比較。結果表明，采用基于OBE 的“分級項目”教學方式不僅提升了學生的技能水平，考證通過率達到100%，而且極大地啟發了學生的編程設計思路，激發了學生的編程潛能，讓其更好地養成自主學習的習慣。