融合課程平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王夢(mèng)曉，翟玉慶，朱林，弭娜

（1.東南大學(xué)成賢學(xué)院，江蘇 南京 210088；2.東南大學(xué)，江蘇 南京 211189）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益普及，編程語(yǔ)言相關(guān)課程一直是計(jì)算機(jī)本科教育的重點(diǎn)課程。其中Java 語(yǔ)言長(zhǎng)期占據(jù)編程排行榜的前三位，在面向?qū)ο缶幊填I(lǐng)域廣受好評(píng)，特別是在Web 應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，Java 語(yǔ)言及其相關(guān)技術(shù)被廣泛使用。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)公布的手機(jī)市場(chǎng)報(bào)告指出基于Java 的安卓系統(tǒng)市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到了88.1%。在2015年，教育部下發(fā)《關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知》指出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)課程管理與建設(shè)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)共享教學(xué)資源。2018年教育部發(fā)布《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》指出，到2022年全面提高信息應(yīng)用水平和師生信息素養(yǎng)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教育”平臺(tái)。為此，需要對(duì)Java 相關(guān)課程進(jìn)行梳理、整合，基于Web 技術(shù)針對(duì)性地設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)符合融合課程特點(diǎn)的平臺(tái)系統(tǒng)，支持精品課程的建設(shè)。

1 現(xiàn)狀分析

我校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)對(duì)Java 方向設(shè)置了不少專(zhuān)業(yè)課程，利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法作基礎(chǔ)、利用軟件工程思路作向?qū)А⒗脭?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)作依托、利用Java 軟件做工具，在Linux 或Windows 操作系統(tǒng)下，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)Java 應(yīng)用軟件系統(tǒng)的能力。但是Java 課程在本專(zhuān)業(yè)主要的課程布局較為分散不成體系，其中Java 程序設(shè)計(jì)安排在本科二年級(jí)，電子商務(wù)平臺(tái)和框架程序設(shè)計(jì)安排本科三年級(jí)，有的課程安排有實(shí)驗(yàn)，有的課程安排有綜合實(shí)訓(xùn)，但是可以看出，總體是圍繞Java 這條主線進(jìn)行的設(shè)計(jì)。但仍存在一些問(wèn)題：

（1）課程布局分散，與實(shí)踐融合不夠。應(yīng)用型本科高校，應(yīng)當(dāng)以實(shí)踐為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用人才。CDIO（conceive—design—implement—operate）工程教育模式是由美國(guó)麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)，歷時(shí)4年的探索研究建立的現(xiàn)代工程教育模式，其核心理念是圍繞生產(chǎn)周期中工程產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行等各個(gè)階段，以過(guò)程為載體，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及工程系統(tǒng)能力。但是上述課程設(shè)置較為分散，沒(méi)有按照工程思維整體串聯(lián)，造成了理論與實(shí)踐脫離。

（2）課程與課程之間銜接不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間少關(guān)聯(lián)。上述課程被安排在各個(gè)學(xué)期，授課老師不固定，彼此溝通缺乏，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否重復(fù)、是否銜接等問(wèn)題，往往考慮很少。重復(fù)的實(shí)驗(yàn)反復(fù)講解練習(xí)，學(xué)生們感受較為疲勞，有的學(xué)生甚至是產(chǎn)生不學(xué)、惰學(xué)等負(fù)面情緒，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。課程之間如果不進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，會(huì)導(dǎo)致每個(gè)授課老師各自封閉在自己的備課案例中，雖然也很認(rèn)真，但是效果并不是很好。

各個(gè)課程各自為政，各自安排小實(shí)驗(yàn)，缺乏整體的設(shè)計(jì)，沒(méi)有大案例驅(qū)動(dòng)，與CDIO 的工程理念不符。實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間缺少聯(lián)系。這樣會(huì)造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到的也是分散的知識(shí)點(diǎn)，無(wú)法完整的設(shè)計(jì)一個(gè)大案例，也沒(méi)有辦法體會(huì)用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)案例的異同點(diǎn)。

（3）各課程沒(méi)有考慮線上教學(xué)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，不方便學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。隨著Java 及其后續(xù)技術(shù)的發(fā)展，延伸出來(lái)的相關(guān)課程比較多，這些課程也多為線下教學(xué)方式，無(wú)法適應(yīng)線上教學(xué)模式。從當(dāng)前的社會(huì)背景來(lái)看，線上教學(xué)的需求日益高漲，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展速度顯著提升。

2 融合課程的構(gòu)建

對(duì)Java 課程群進(jìn)行重組、資源整合、全面融合，構(gòu)建以實(shí)踐為導(dǎo)向的Java 融合課程。

2.1 構(gòu)建線上線下的融合課程體系

首先修訂教學(xué)計(jì)劃將分布在各教學(xué)周期的多門(mén)相關(guān)課程統(tǒng)一規(guī)劃為兩門(mén)課程，一門(mén)基礎(chǔ)語(yǔ)言課程，一門(mén)大應(yīng)用課程，并同步修訂教學(xué)大綱。然后以實(shí)踐為導(dǎo)向，調(diào)研企業(yè)中主流的Java技術(shù)框架，適應(yīng)教學(xué)周期對(duì)企業(yè)案例適當(dāng)裁剪和改編，采用綜合案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，采用以點(diǎn)帶面、由淺入深的方式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全盤(pán)小實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｓ捎谀壳暗腏ava 技術(shù)框架比較多，以代碼重用技術(shù)為基礎(chǔ)，在課程實(shí)踐中加深學(xué)生對(duì)不同技術(shù)的深度理解。

隨著課程融合的逐步推進(jìn)，同步構(gòu)建本課程的線上教學(xué)模式，結(jié)合本課程的教學(xué)需要進(jìn)行分析，平臺(tái)規(guī)劃圖如圖1所示。

圖1 線上線下融合教學(xué)平臺(tái)規(guī)劃圖

2.2 線上平臺(tái)建設(shè)

基于Web 技術(shù)建立起一個(gè)交互、開(kāi)放、易用的Java 融合課程線上教學(xué)平臺(tái)，輔助融合課程的教學(xué)工作。通過(guò)教學(xué)平臺(tái)將前后貫通的教學(xué)案例資源分門(mén)別類(lèi)地放到各個(gè)課程資源中去。平臺(tái)系統(tǒng)主要模塊構(gòu)成如圖2所示。平臺(tái)用戶(hù)進(jìn)入課程頁(yè)面后，按權(quán)限不同，在文件資源頁(yè)面顯示的操作也不同。目前網(wǎng)站已經(jīng)裝載了Java 融合課程的資源庫(kù)，如圖3所示。

圖2 平臺(tái)系統(tǒng)主要模塊圖

圖3 Java 融合課程平臺(tái)的資源界面

2.3 學(xué)生端的設(shè)計(jì)

學(xué)生是評(píng)價(jià)課程的主要對(duì)象，在融合課程中針對(duì)學(xué)生端的設(shè)計(jì)顯得格外重要。本項(xiàng)目以相同的案例需求，不同的技術(shù)路線，把各學(xué)科知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通起來(lái)，促進(jìn)課程資源的融合、共享。目前該平臺(tái)已經(jīng)部署在阿里云服務(wù)器上，平臺(tái)上包括了技術(shù)文件、基礎(chǔ)案例代碼、綜合案例展示等，學(xué)生可以在電腦端、手機(jī)端登錄訪問(wèn)并下載。讓學(xué)習(xí)者能夠在網(wǎng)站的各項(xiàng)互動(dòng)功能中掌握、檢驗(yàn)自己所學(xué)知識(shí)，更能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 學(xué)生端交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 融合課程學(xué)生交互系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)環(huán)境

系統(tǒng)通過(guò)JavaWeb 技術(shù)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)系統(tǒng)中的交互管理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想為分層思想，使用三層架構(gòu)。表現(xiàn)層即視圖層使用MVC 框架SpringMVC，處理用戶(hù)請(qǐng)求并將處理后的數(shù)據(jù)以視圖的形式展現(xiàn)給用戶(hù)。業(yè)務(wù)邏輯層接口為Service，是對(duì)業(yè)務(wù)邏輯的處理，包括JavaBean 數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層使用MyBatis 持久層框架，接口為Dao，作為數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的交互訪問(wèn)。其核心功能主要是學(xué)生作業(yè)提交批改與課后討論交流。主要包括教師發(fā)布作業(yè)內(nèi)容、學(xué)生完成作業(yè)提交、教師進(jìn)行審批等功能，還包括討論交流功能，即學(xué)生和教師可以在討論區(qū)留言討論問(wèn)題，分享自己的心得與體會(huì)，展示成果等。

3.2 系統(tǒng)實(shí)體設(shè)計(jì)

對(duì)作業(yè)信息的記錄，包括作業(yè)ID、作業(yè)標(biāo)題、作業(yè)內(nèi)容、上傳時(shí)間、課程ID、教師ID、上傳計(jì)數(shù)。作業(yè)實(shí)體圖如圖5所示。

圖5 作業(yè)實(shí)體圖

對(duì)學(xué)生作業(yè)信息的記錄，包括學(xué)生作業(yè)ID、作業(yè)ID、作業(yè)標(biāo)題、作業(yè)內(nèi)容、上傳時(shí)間、課程ID、教師ID、學(xué)生ID、批改標(biāo)題、批改內(nèi)容、批改時(shí)間、附件名、附件類(lèi)型。學(xué)生作業(yè)實(shí)體圖如圖6所示。

圖6 學(xué)生作業(yè)實(shí)體圖

根據(jù)上述實(shí)體設(shè)計(jì)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)表的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。

3.3 系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)

討論區(qū)包括討論內(nèi)容及該討論的所有回復(fù)，查詢(xún)討論列表順序圖如圖7所示。

圖7 討論列表順序圖

討論發(fā)布順序圖如圖8所示。

圖8 討論發(fā)布順序圖

學(xué)生上傳作業(yè)順序圖，如圖9所示。

圖9 學(xué)生上傳作業(yè)順序圖

教師下載學(xué)生作業(yè)附件順序圖，如圖10所示。

圖10 教師下載學(xué)生作業(yè)附件順序圖

3.4 主要實(shí)現(xiàn)界面和測(cè)試

目前本系統(tǒng)已經(jīng)部署服務(wù)器上，本學(xué)期Java 融合課程教學(xué)的師生已經(jīng)在測(cè)試使用。平臺(tái)不僅為遠(yuǎn)程教學(xué)提供了一個(gè)自研定制的環(huán)境，還能以實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的交互方式開(kāi)展線上教學(xué)工作。學(xué)生上傳作業(yè)界面如圖11所示。

圖11 上傳界面

教師在進(jìn)入作業(yè)模塊后，選擇學(xué)生作業(yè)，可以在學(xué)生作業(yè)列表中選擇操作下載學(xué)生附件，也可以點(diǎn)擊查看學(xué)生作業(yè)詳情并在附件處點(diǎn)擊下載附件。查看學(xué)生作業(yè)如圖12所示。

圖12 查看作業(yè)界面

已登錄用戶(hù)可任意發(fā)布討論，可以在討論下發(fā)表回帖或回復(fù)，回帖數(shù)會(huì)有變化，用戶(hù)成功登錄后發(fā)布討論，其他用戶(hù)登錄后可發(fā)表回復(fù)如圖13所示。

圖13 討論界面

通過(guò)使用融合平臺(tái)系統(tǒng)，學(xué)生能夠根據(jù)自己的時(shí)間、需求等，從融合教學(xué)平臺(tái)中獲取相關(guān)Java 技術(shù)線的各類(lèi)教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)，有疑問(wèn)也可以留言或者與同學(xué)聊天互動(dòng)，并及時(shí)提交各類(lèi)作業(yè)，大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

4 結(jié)論

本校電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院對(duì)2019 級(jí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了課程調(diào)整，并同步實(shí)施融合課程的教學(xué)改革，支持線上線下教學(xué)模式無(wú)縫切換，同時(shí)采用過(guò)程化考評(píng)體系測(cè)評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。而工程案例驅(qū)動(dòng)的模式使得學(xué)生對(duì)Java 技術(shù)線的把握顯著增強(qiáng)，絕大部分學(xué)生都能獨(dú)立完成課程的小實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、大應(yīng)用項(xiàng)目，學(xué)生們大多能夠獨(dú)立解決各種代碼Bug，學(xué)會(huì)自查CSDN 博客上的程序員怎么解決問(wèn)題等，還有些同學(xué)課余自組團(tuán)隊(duì)積極申報(bào)創(chuàng)新項(xiàng)目，同時(shí)還有部分同學(xué)開(kāi)始參與本校教科研單位的自研項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工作，創(chuàng)新能力顯著提高。融合課程的教學(xué)平臺(tái)投入測(cè)試使用，今后，可以把外部調(diào)研企業(yè)以及內(nèi)部課程教學(xué)過(guò)程中積累的案例、源碼、解決方案、階段性測(cè)試習(xí)題等等各種教學(xué)資源，均放置在該平臺(tái)并提供給學(xué)生下載。Java 融合課程借助各種現(xiàn)代化的教學(xué)手段、工程理念，有助于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，有助于學(xué)生更快地適應(yīng)企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人才的需求。