人工智能時代下“Java程序設計”課程教學改革探析

【摘" 要】 基于人工智能時代背景，文章針對“Java程序設計”課程教學中存在的問題，對標金課建設標準，提出圍繞OBE教學理念設定“Java程序設計”教學目標、調整教學課時量的思路，提出引入線上線下混合教學模式、闖關式學習模式的建議，旨在提升學生編程能力，讓Java教學能夠高度契合企業需求。

【關鍵詞】 Java程序設計；人工智能時代；混合式教學；OBE教學模式；闖關式教學模式

“Java程序設計”課程包含內容龐大且繁雜，具有一定的理解難度和學習難度。為了滿足企業單位的Java人才需求，要求所有學習Java語言編程的學生都能夠對Java語言及內容進行深入了解和應用。而想要實現上述目的，就必須正視當前“Java程序設計”課程教學存在的問題，并以人工智能和OBE教學模式為改革依據，探討“Java程序設計”課程教學改革實踐，提出“Java程序設計”課程教學改革策略，以深入擴大“Java程序設計”課程的范圍。

一、“Java程序設計”課程概況

“Java程序設計”課程是軟件工程專業等相關專業的學科技術課，該課程的開設能夠讓學生充分掌握面向對象的思想，形成規范的編程風格，養成良好的編程習慣。Java是一種面向對象程序設計的設計語言，具有代碼質量較高、需要跨平臺以及網絡軟件設計功能突出的特性。Java語言具有廣泛應用性，是一種跨平臺、簡單的健壯性和分布式動態語言。目前，被廣泛應用于手持式電子消費產品、手機智能卡、互聯網等行業領域。而作為計算機專業的重要課程，“Java程序設計”面向對象為軟件開發課程，要求學生能夠通過學習Java語言編程與設計，掌握軟件創新設計能力與獨立編程能力。隨著Java編程技術的不斷發展，大數據、人工智能以及高級J2EE框架被融入了“Java程序設計”課程，這進一步增加了“Java程序設計”課程的教學難度和壓力。

二、“Java程序設計”課程教學問題

（一）教學內容滯后

以往在開展“Java程序設計”課程教學工作時，其主要教學內容圍繞課本教材以及大綱入手，整體教學知識涉及范圍存在局限性。再加上教學大綱以及課本教材更新不及時，難免會引發教學內容的滯后性。在這種情況下，教師教學講解環節容易出現“學生問，教師答”的情況。雖然能夠提高學生問題解決的針對性，但從客觀上來講，沒能結合企業當前所面臨的實際問題，即教學內容不具有先進性和應用性，容易降低教學效率并延長教學進程。

（二）教學形式單一

“Java程序設計”課程教學具有一定難度，如果學生不具備良好的專業知識基礎，多數教師在講解相關知識時，為了保證整個課堂的秩序以及學生能夠學有所獲，會沿用“教師講，學生聽”的被動教學方式，而引發教學形式單一問題。受到單一化教學形式的影響，以及Java語言編程實操練習的缺乏，學生會逐漸失去自主學習的能動性與主動性，甚至會逐漸弱化自身獨立編程與軟件開發的潛力。

（三）教學主體缺乏主動性

作為一門計算機專業的前沿課程，“Java程序設計”課程教學目的為依托課程體系培養學生日后在Java領域獨立開發、創新軟件的能力。但事實上，教師在展開課程教學時，通常會以理論知識講解為第一課程，即先向學生傳遞課程理論及原理，而這部分知識具有晦澀難懂的特點，學生在被動接受知識的過程中，無法更為直觀地理解“Java程序設計”相關概念，也難以有效激發對“Java程序設計”課程的學習欲望和學習興趣。長此以往，容易限制學生創新思維的發展。

除此之外，“Java程序設計”課程教學還體現在實踐課時不足、授課內容趨同、課程評價標準落后等多個方面。上述問題直接影響了學生實際動手能力、學生個性化學習程度、學生實踐創新能力的培養有效性。

三、“Java程序設計”課程改革思路

在教學體系中，OBE教學模式強調體現整個課程的教學目標，是指基于學生應取得關鍵成效展開的教學工作。針對當前“Java程序設計”課程教學中存在的挑戰，文章提出基于人工智能與OBE的“Java程序設計”教學內容與課程目標調整方法，旨在有效強化學生知識的掌握程度，確保遵循企業實際需求展開“Java程序設計”教學工作。但需要注意的是，在人工智能以及OBE教學模式下的“Java程序設計”課程教學改革要點如下。

首先，獲取人工智能程序中的信息。在OBE教學模式下，學生能夠以目標網站為信息獲取源，利用人工智能程序完成數據信息的搜集，并從中獲取重要的Java語言編程資源。其中，目標網站信息獲取是指應用虛擬瀏覽器加載算法的獲取方式，從大型招聘網站以及招聘指導性網站的用人需求信息。在獲取信息的過程中，可參考如下關鍵詞：Input：URL對應網頁的鏈接；Begin：獲取頁面數據流；BrowserLoad：虛擬瀏覽器加載算法；Output：DocummentStream瀏覽器內容數據流對象等。

其次，調整人工智能時代下的“Java程序設計”教學內容與教學目標。在調整“Java程序設計”課程教學內容與教學目標時，有必要根據OBE教學模式與人工智能，評估學生學習狀態，然后根據學生狀態表現及評估結果，有針對性地調整教學內容及課程目標，借此有效適應學生的學習進度和學習情況。具體可按以下步驟完成教學內容與教學目標的調整。第一，設定OBE課程目標，抽取目標技術關鍵詞；第二，構建人工智能程序；第三，根據關鍵詞權值計算可調整的課時量，并將其設定為“基礎課時+可調整課時”。需要注意的是，在構建人工智能程序時，要結合采取BrowserLoad算法抽取Java測試信息、網站需求信息中的文本數據，然后對Java關鍵詞進行加權。通常來講，按照以上流程計算出當前企業所提出的Java編程人才需求，能夠在保證教學、就業與工作一致的前提下，設置最恰當的教學目標權重及課時量。

最后，設定人工智能下的“Java程序設計”課程教學目標。人工智能下的“Java程序設計”，應結合考慮OBE教學模式關注問題，設定課程教學目標。具體而言，教學目標設定內容包括對“Java程序設計”基礎知識、Java的面向對象、Java程序結構以及運行方式、Java數據處理這四個方面的理解與熟悉。第一，掌握“Java程序設計”基礎知識。主要是為了培養學生掌握網絡系統構成與計算機構成，并解決軟件工程復雜問題的能力，其涉及內容包括了解安裝、設置、運行Java虛擬機的方法；調用、存儲、編譯、發布Java程序的方式；掌握Java基本語法結構等。第二，Java的面向對象。主要是為了培養學生了解軟件開發過程管理模型，掌握軟件生命周期元素，適應軟件研發企業CMMI軟件評價標準、ISO國際質量標準，其涵蓋內容包括掌握基于Java的類、接口的設計，構建標準Java模板類的方式，內部類、抽象類等使用方法，Java的字符串處理方式等。第三，Java程序結構以及運行方式。主要是為了培養學生獨立設計能力與開發系統能力，著重引導學生形成收集、分析、設計、測試、編碼與維護資料的能力，其主要內容有掌握調試Java程序的方法，可分析程序錯誤，掌握運行與調試異常處理與多線程處理的程序及模式等。第四，Java數據處理。主要是為了培養學生了解項目管理軟件、開發平臺、配置管理軟件、測試平臺等現代軟件開發工具的使用方法，其包括內容有通過Java訪問數據庫，執行SQL語句并獲得結果，基于流的結構，構建文本文件以及二進制訪問程序等。

四、“Java程序設計”課程改革策略

為著重提高“Java程序設計”課程的創新性、高階性與挑戰性，循序漸進地引導學生學習，并將整個課程教學模式轉變成以學生為主體的教學模式，教師有必要結合企業需求，打造線上線下混合模式以及闖關式學習模式，在增加“Java程序設計”課程互動性的同時，有效激發學生編程興趣，提高學生學習效率，促進學生的個性化學習。

（一）探索線上線下混合式教學方式

在人工智能時代背景下，為進一步結合企業需求，強化學生的創新能力與實踐能力，教師在開展“Java程序設計”課程教學工作前，應以課題組的方式從課前、課上、課后以及實驗四個環節，探索與嘗試混合式教學方式。首先，在課前階段，教師可利用雨課堂向學生提前推送預習資料，例如，通過雨課堂將練習、視頻、音頻、PPT以及網頁等資料，推送到學生微信，幫助學生消化理解課堂上的一些知識內容。其次，在課上階段，教師也可結合雨課堂動態化把握學生的學習情況。例如，學生開啟雨課堂授課方式后，能夠按照講授進度將教學PPT主頁發送到學生微信，并通過現實練習的方法掌握學生在教學環節對知識的理解情況。同時，還可利用討論、彈幕等功能，向學生提問，以便于教師精準定位學生理解難點和要點。再次，在課后階段，教師可結合POJ平臺實施挑戰練習與自主練習，即將課后時間練習轉移到POJ平臺上，以最大限度幫助學生補充課內練習的不足。在此期間，教師可按學生不同級別給出練習要求，用來滿足學生的個性化練習需求。最后，在實驗階段，教師可利用POJ平臺達到強化編程練習的效果。即將實驗練習轉移到POJ平臺上，然后通過在線測試等方式查看學生提交作品，了解學生編程習慣以及代碼特點。

總體來說，利用以上四個環節實現“Java程序設計”課程的改革，可以達到教學資源立體化和教學手段綜合化的要求。其中，教學資源立體化是指呈現出了多元立體的教學資源體系，例如，利用紙質教材構建網絡學習平臺，結合線上及時答疑以及個性化實踐平臺等手段，完成教學工作。而教學手段綜合化是指整個教學過程利用信息化以及網絡化技術手段，實現了教學資源的獲取、教學評價的落實，尤其是實踐教學的網絡化，不僅有效提高了實訓的質量和效率，同時也打破了實訓的時空限制。

（二）探索闖關式學習模式

教師在推進“Java程序設計”課程教學改革工作期間，結合實際教學經驗，發現學習結果受教學形式的影響。如果教學形式更加互動和先進，學生編程興趣也會更加濃烈，那么學習結果則更具有個性化和探究性，學生的學習效率提升得也就越快。所以，為了契合學生富有挑戰和激情的這一學習特性，教師可采取設置“闖關式”實踐練習的方法，增加課后練習環節的探索性。具體來說，教師在探索闖關式學習模式前，需要針對性梳理“Java程序設計”課程知識點，并從中選取“里程碑式”知識點，用來在POJ平臺設計并建設相應題庫。在此期間，可應用html5設計頁面，實現對不同過關難度等級知識點的呈現。然后，可通過設計具有互動性特質的做題游戲形式，增強學生闖關交互體驗感，讓學生動態化掌握自己的學習程度與學習進度，繼而實現個性化學習。

五、結語

Java語言被廣泛應用于Web應用程序建立、企業級軟件設計、物聯網設備訪問等方面，課件學習Java編程技術對學生畢業后參與就業和創業起著十分重要的作用。但事實上，在大學教學期間，由于教學課時量有限以及Java所涉及的內容較為廣泛，教師無法將所有知識內容傳遞給學生。針對這一問題，圍繞人工智能與OBE教學模式提出調整“Java程序設計”教學內容與課程目標的方法，旨在設定更加有效的教學目標安排、更加合理的教學課時量，促使教師能夠結合企業需求實現知識的講解與傳遞。

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