Java程序設(shè)計課程教學(xué)模式的探索與創(chuàng)新

摘?要：面向?qū)ο缶幊毯蚃ava平臺技術(shù)既是面向過程程序設(shè)計過度到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的模塊，也是整個Java程序設(shè)計課程中的重難點模塊。該文結(jié)合以往的課程授課經(jīng)驗和課前模擬預(yù)測，對基本教學(xué)目標、學(xué)生學(xué)情、學(xué)生遇到的困難進行總結(jié)梳理，同時在教學(xué)方法、手段、模式、策略上進行探索和創(chuàng)新，將創(chuàng)新手段應(yīng)用到具體的課程實施中。從實際課時中選取一節(jié)，分別從課堂的五大部分進行實例展示。最后通過課后反思診斷提出課程體系中仍舊可以繼續(xù)改進的地方，以此不斷強化教師的授課能力和提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο螅籎ava平臺技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)策略；創(chuàng)新

中圖分類號：G642

面向?qū)ο缶幊蹋∣bject-Oriented Programming，OOP）思想的出現(xiàn)在軟件工程領(lǐng)域引起了一場革命，Java語言開發(fā)則是當(dāng)中最為典型的代表，在歷年IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）所發(fā)布的最佳編程語言排行榜上Java語言均名列前茅。它的優(yōu)勢不僅限于簡單性、分布性、安全性，也體現(xiàn)在其具備并實現(xiàn)了跨平臺性。

鑒于Java語言的上述優(yōu)勢及其巨大的市場發(fā)展前景，各大高校均開設(shè)了“Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程。本課程體系共分四個單元模塊：模塊一是Java語言開發(fā)基礎(chǔ)，主要講解Java語言的誕生背景，發(fā)展歷程，如何搭建開發(fā)環(huán)境，Java的基礎(chǔ)語法以及如何創(chuàng)建并運行簡單的Java程序；模塊二是Java面向?qū)ο缶幊蹋?］，分為面向?qū)ο蠡A(chǔ)知識和面向?qū)ο蟾呒壊糠郑谶@部分單元中，主要講解類的定義、類創(chuàng)建對象、方法重載，同時引出類的封裝、繼承、抽象、多態(tài)等特性；模塊三是Java平臺技術(shù)部分，其中有數(shù)組與向量、包與常用API、異常處理和輸入輸出流；模塊四是Java平臺高級技術(shù)，主要運用Java中的GUI進行繪圖和數(shù)據(jù)庫編程。

其中，模塊二和模塊三部分在Java課程中起到承前啟后的作用，主要是從“過程性”思考過渡為“對象性”思考。因此，對于學(xué)生在其中遇到的諸多問題，比如如何理解面向?qū)ο笫澜缰小邦悺钡母拍睿绾卫斫狻皩ο蟆保⒗砬逅鼈冎g的邏輯關(guān)系，靈活運用面向?qū)ο蟮奶攸c解決實際問題等。圍繞“發(fā)展科技力量，弘揚體育精神，實現(xiàn)體育強國夢”這一主題，以面向?qū)ο蟾拍顟?yīng)用拓展為核心，以“精益求精，培養(yǎng)大國工匠”為思想引領(lǐng)，以“校企協(xié)作、任務(wù)驅(qū)動、項目分解、實操演練”的教學(xué)模式為主導(dǎo)，組建“專職教師+公司導(dǎo)師+學(xué)生”創(chuàng)新團隊，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和情境，緊跟時代和市場需求，提升其趣味性，增強學(xué)生的主觀能動性和把控自身職業(yè)發(fā)展方向的能力。本文針對性地提出了解決方案，并將這些方案實施到具體的8個學(xué)時的課程教學(xué)當(dāng)中。現(xiàn)將本單元8學(xué)時的實施情況進行展示。

1 教學(xué)目標

1.1 教學(xué)實施

教學(xué)活動嚴格遵循《軟件技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案》《軟件技術(shù)專業(yè)教學(xué)標準》《“1+X”職業(yè)技能等級標準》《Java程序設(shè)計課程標準》《職業(yè)院校教材管理辦法》等章程，規(guī)范課程的教學(xué)設(shè)計與實施。同時對授課群體進行學(xué)情分析，如表1所示。

1.2 教學(xué)目標

綜合考慮以上人才培養(yǎng)方案及學(xué)生學(xué)習(xí)情況，依據(jù)現(xiàn)有教學(xué)條件及環(huán)境，制定了三維教學(xué)目標，分別是知識與技能目標、認知與實踐能力目標、課程思政目標，如表2所示。

2 重難點分析

基于上述教學(xué)目標、學(xué)生在實際操作中遇到的困難以及教學(xué)實施過程中遇到的障礙，確定了下述教學(xué)重難點：

2.1 教學(xué)重點

（1）類和對象的定義及使用；

（2）類的繼承和方法的重寫；

（3）抽象類、接口、數(shù)組的定義及初始化。

2.2 教學(xué)難點

（1）構(gòu)造方法的編寫及使用；

（2）楊輝三角形的打印輸出；

（3）Java向量的創(chuàng)建和使用。

3 教學(xué)策略

依據(jù)現(xiàn)實學(xué)情，確定了“做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)理念，使其貫穿整個教學(xué)過程。對于教學(xué)中遇到的重點難點問題，抓住主要矛盾，實施各個突破，制定了如下教學(xué)策略：

3.1 教學(xué)模式

本課程單元采用“校企協(xié)作、講練結(jié)合、分組討論”的教學(xué)模式。首先由教師引出預(yù)習(xí)成果數(shù)據(jù)分析，接著邀請公司導(dǎo)師結(jié)合“1+X”證書要求對學(xué)生作業(yè)和案例完成情況進行點評，并提出新的要求；教師隨后結(jié)合當(dāng)下流行的時政熱點引入生活案例，期間提出問題，引發(fā)學(xué)生分組討論思考并回答；教師總結(jié)后，繼續(xù)講述課程新知并發(fā)布公司導(dǎo)師提供的實際案例作為課堂練習(xí)題，在此節(jié)點仍由公司導(dǎo)師進行監(jiān)督、評價。其次是實操練習(xí)階段，學(xué)生分組上機完成編程任務(wù)，分別采用三種不同的軟件進行設(shè)計，教師適時跟蹤指導(dǎo)。最后由教師依據(jù)學(xué)生掌握練習(xí)情況做課程總結(jié)。在此模式指導(dǎo)下，學(xué)生掌握了對接公司一線的項目實踐編程能力；教師鍛煉了“雙師”素養(yǎng)，給課程案例中注入新手段、新規(guī)范、新技術(shù)；公司則為自身擴充了后備技術(shù)研發(fā)團隊，創(chuàng)造了學(xué)校—學(xué)生—公司三者“三贏”局面。

3.2 教學(xué)手段

本課程單元采用的教學(xué)手段及其作用主要如下：

（1）微課動畫、案例視頻，增強課程趣味性和靈活性，解決課堂氛圍古板機械的難處；

（2）雨課堂、傳智播客、考試酷平臺、超星平臺、投屏軟件、微信小程序、希沃白板解決師生互動單調(diào)單一的痛點；

（3）Processing軟件、Viso軟件［4］、Scratch軟件、Eclipse軟件等編程軟件相互交叉結(jié)合使用，突出編程技能訓(xùn)練，解決設(shè)備少而貴的問題；

4 課堂展示

基于上述教學(xué)實施原則和具體課程內(nèi)容，本文采取了一堂課為例進行實際展示。課程主要分為課前回顧、新知講解、拓展練習(xí)、課堂小結(jié)、課程思政共五個部分。

4.1 課前回顧

首先利用傳智播客平臺的預(yù)習(xí)功能，幫助學(xué)生回顧和審視自己在預(yù)習(xí)中出現(xiàn)的問題，并在其中提取出重點知識進行引入講解。如圖1所示：

4.2 新知講解

本次課程以冬奧會為主題，在此基礎(chǔ)上進行類和對象的講解。因此，在新知講解這部分首先引入與冬奧會有關(guān)的趣

味視頻——《以〈西游記〉的方式打開冬奧會》，加強課堂生動性。在學(xué)生們意猶未盡時提問——如何對視頻中的事務(wù)進行分類，從而引出Java中類［5］的概念。值得一提的是，在提問環(huán)節(jié)加入雨課堂的隨機點名環(huán)節(jié)，營造緊張、愉悅

的課堂氣氛。具體實施流程如圖2：

接下來的環(huán)節(jié)中，通過虛擬人物講解類和對象的概念：客觀存在的事物皆為對象，在Java的世界中，萬物皆對象。而類則是現(xiàn)實生活中具有共同屬性和行為的對象的集合，類和對象的關(guān)系就如同不同事物的設(shè)計圖紙和實體的關(guān)系一樣。通過虛實結(jié)合、線上線下共同講解的方式，改變以往理論知識授課方式，學(xué)生在生動活潑的課堂氛圍中自然而然地掌握了知識要點。

4.3 拓展練習(xí)

鑒于本校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點——擅動手而拙理論，喜形象而懼抽象，所以我們在課堂中布置了本節(jié)相應(yīng)的編程任務(wù)：用Java的類和對象的定義對所熟知的冬奧會運動員或者運動項目進行編程。如圖4所示，分別將學(xué)生分為建模組、實施組、策劃組。建模組用Viso軟件進行UML建模圖的繪制，策劃組用Scratch編程軟件進行實物操練，最后由實施組將前兩組同學(xué)的思路用代碼實現(xiàn)出來。分而治之，集思廣益，三組同學(xué)在討論和頭腦風(fēng)暴中進一步提升了自己的編程能力。

4.4 課堂小結(jié)

課堂的最后十分鐘，由教師發(fā)起雨課堂的彈幕活動，由大數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計后得出學(xué)生對于Java語法的理解和認知，如圖4，進一步得出面向?qū)ο缶幊趟枷氲膬?yōu)點。

（1）在程序中把現(xiàn)實世界的具體事物看成一個一個的對象來解決問題；

（2）按照面向?qū)ο缶幊虂碓O(shè)計程序：程序代碼符合人類思維習(xí)慣，更易理解、更簡單。

4.5 課堂思政

本次課程以弘揚北京冬奧精神為主要目的，在思政部分激勵學(xué)生們學(xué)習(xí)奧運健兒們勇于拼搏的精神，并將這種不畏艱難的勇氣用在Java課程的學(xué)習(xí)當(dāng)中。課程末尾畫龍點睛，課程巧用前后呼應(yīng)，成就精彩課堂。

5 教學(xué)反思與改進

5.1 特色與創(chuàng)新

5.1.1 以冬奧會為主題學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計

本課程將傳統(tǒng)程序設(shè)計語言與時代熱點體育強國、體育精神相結(jié)合的方式，使課堂教學(xué)更貼近生活，學(xué)生也易于理解。

5.1.2 使用了各種互動手段活躍課堂

如師生互動、生生互動、小組PK、線上線下、上機實踐、公司助力配合使用各種編程軟件及在線課程平臺、虛擬仿真實驗室等，多樣靈活地互動方式更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

5.2 診斷改進

5.2.1 不足診斷

平臺上在線課程的資源不夠豐富；學(xué)生理解程度參差不齊，僅僅課堂50分鐘無法完全使學(xué)生理解知識點。

5.2.2 改進措施

多向公司導(dǎo)師和項目中汲取經(jīng)驗，校企合作助力解決軟硬設(shè)備不足的問題。

結(jié)語

技術(shù)在不斷更新，人類在不斷進步，教師在研究授課方法時也要不斷地反思改進。以上是筆者對Java中面向?qū)ο蠡A(chǔ)部分教學(xué)方法的探索和創(chuàng)新，從課堂學(xué)生的反饋以及師生互動的情況來看，教學(xué)還是取得了比較理想的效果，真正實現(xiàn)了嚴肅活潑的課堂氛圍，未來我們?nèi)耘f會在編程案例、題庫方面不斷完善，進一步加強學(xué)生的實踐能力。

參考文獻：

［1］許薇.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009：47-130.

［2］張孝祥.Java就業(yè)培訓(xùn)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003：78-90.

［3］王賀.Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計案例教程［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2019：85-185.

［4］化志章.Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2022：67-89.

［5］殷鋒社，羅云芳.Java程序設(shè)計基礎(chǔ)［M］.北京：人民郵電出版社，2021：77-90.

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（61966012）；陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級項目（2020YKYB-005）

作者簡介：岳夢楚（1990—?），女，陜西咸陽人，碩士，助教，研究方向：機器學(xué)習(xí)、人工智能、進化計算、軟件技術(shù)。