“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式研究

張 璞

（重慶郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400065）

“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式研究

張 璞

（重慶郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400065）

針對Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中存在的主要問題，提出“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”的教學(xué)模式，闡述該教學(xué)模式的特點(diǎn)、在課程教學(xué)過程中的應(yīng)用以及與之相適應(yīng)的課程考核方式。

Java程序設(shè)計(jì)；案例驅(qū)動；項(xiàng)目導(dǎo)向；教學(xué)模式

0 引 言

Java是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，具有跨平臺、分布式、安全性高、健壯性、多線程等特性[1]，一經(jīng)推出就得到全球開發(fā)人員的廣泛喜愛，且已被成功應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、智能手機(jī)、桌面應(yīng)用、企業(yè)級應(yīng)用等多個領(lǐng)域，不僅是IT界最流行、應(yīng)用最廣泛的程序設(shè)計(jì)語言之一，而且是教育界程序設(shè)計(jì)教學(xué)中一門重要的編程語言。目前，國內(nèi)外大部分高校都開設(shè)了Java語言程序設(shè)計(jì)課程，Java程序設(shè)計(jì)已成為高校程序設(shè)計(jì)教學(xué)中一個非常重要的分支。

Java程序設(shè)計(jì)課程的基本任務(wù)是以Java語言為素材，學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的方法與思路,是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要掌握J(rèn)ava的基礎(chǔ)知識，而且要能夠靈活應(yīng)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，能用Java語言開發(fā)實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域中的各類應(yīng)用程序。因此，Java程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程需要將基礎(chǔ)性與實(shí)用性并重，將面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想貫穿于問題的解決過程，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的思路和方法，并通過實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步加深學(xué)生對有關(guān)概念的理解和對技術(shù)的掌握。

現(xiàn)階段，Java程序設(shè)計(jì)的教學(xué)方法存在以下問題[2]：課堂教學(xué)活動中，教師不能引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性不高；課程內(nèi)容與應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)合不夠緊密，學(xué)生缺乏對課程應(yīng)用性的明確認(rèn)識；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中跨章節(jié)的綜合實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生無法將所學(xué)內(nèi)容靈活地應(yīng)用到解決實(shí)際問題中。這些問題不僅導(dǎo)致課程教學(xué)效果不盡如人意，還影響到與Java程序設(shè)計(jì)相關(guān)的后續(xù)課程的教與學(xué)，如J2EE技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。

針對Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程存在的問題，已有研究從不同方面進(jìn)行了有益嘗試。文獻(xiàn)[3]嘗試引入軟件設(shè)計(jì)模式的教學(xué)方法，文獻(xiàn)[4]提出基于CDIO工程教育模式的教學(xué)方法，文獻(xiàn)[5]在理論教學(xué)過程中引入游戲開發(fā)，文獻(xiàn)[6]則提出以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)方法。

與上述研究不同，筆者提出一種“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”的教學(xué)模式并以重慶郵電大學(xué)開設(shè)的Java程序設(shè)計(jì)課程為例展開介紹。在理論教學(xué)過程中，通過綜合案例將教學(xué)模塊的知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，圍繞綜合案例的解決過程進(jìn)行授課；在實(shí)踐教學(xué)過程中，以項(xiàng)目實(shí)踐為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生以開發(fā)小型軟件項(xiàng)目為目標(biāo)，切實(shí)提高學(xué)生的編程能力。

1 “案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”的特點(diǎn)

1.1 “案例驅(qū)動”的特點(diǎn)

案例教學(xué)是一種以案例為基礎(chǔ)、以問題為核心進(jìn)行教學(xué)過程組織的教學(xué)模式，已在法學(xué)、計(jì)算機(jī)等各學(xué)科的課堂教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。案例教學(xué)法有利于提高學(xué)生分析和解決問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識[7]。

教學(xué)過程中，案例的選擇需要突出典型性、內(nèi)容針對性、啟發(fā)性和趣味性，教師應(yīng)盡量選擇一些緊扣教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)、難點(diǎn)、貼近現(xiàn)實(shí)世界及實(shí)際應(yīng)用的案例，以幫助學(xué)生掌握知識，提升綜合應(yīng)用能力。

應(yīng)用“案例驅(qū)動”的方法，要求教師通過精心設(shè)計(jì)的綜合案例，將各教學(xué)模塊的知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)。教師可在教學(xué)過程中逐步展開案例的解決過程，對案例涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行講解；啟發(fā)學(xué)生的思路，引導(dǎo)他們積極思考，將所學(xué)知識靈活地應(yīng)用于解決綜合案例，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性；從綜合案例中總結(jié)出相應(yīng)的原則、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提升學(xué)生的認(rèn)識水平?！鞍咐?qū)動”教學(xué)過程中，教師要兼顧教學(xué)組織、知識講解、引導(dǎo)者、評價者等多重角色，使學(xué)生能形成主動學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的氛圍，增強(qiáng)學(xué)生在課堂活動中的主體性。

1.2 “項(xiàng)目導(dǎo)向”的特點(diǎn)

項(xiàng)目教學(xué)法基于群體學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和多元智力理論[8]，強(qiáng)調(diào)緊扣教學(xué)目標(biāo)和要求，倡導(dǎo)學(xué)生以小組合作方式完成項(xiàng)目和交流展示成果。該教學(xué)法由教師對成果進(jìn)行評價，是一種新型教學(xué)模式，已被有效應(yīng)用于各學(xué)科的課程教學(xué)過程中。此外，在實(shí)踐教學(xué)過程中，項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用尤為廣泛，能使學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目的導(dǎo)向下，通過項(xiàng)目實(shí)踐增強(qiáng)解決問題的能力和處理復(fù)雜任務(wù)的能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中實(shí)施“項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)法時，教師需要在分析教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，確定項(xiàng)目任務(wù)；要以學(xué)生為主體，讓學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目任務(wù)的情景中，使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，能綜合應(yīng)用所學(xué)知識完成項(xiàng)目任務(wù)，教師起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用。學(xué)生完成任務(wù)后，教師要對項(xiàng)目成果進(jìn)行評價，為項(xiàng)目功能的擴(kuò)展及完善提供指導(dǎo)意見并進(jìn)行歸納總結(jié)。

2 教學(xué)模式的應(yīng)用

Java教學(xué)過程涉及課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其中，理論課教學(xué)主要講授基礎(chǔ)語法、面向?qū)ο蟮乃枷爰案拍?、類庫的?yīng)用等相關(guān)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)則主要以加強(qiáng)學(xué)生對課堂知識的理解、培養(yǎng)學(xué)生編程能力及應(yīng)用能力為目標(biāo)。

“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)模式的具體內(nèi)容包括：理論課教學(xué)主要以案例為中心組織教學(xué)內(nèi)容，以問題引出知識點(diǎn)并對知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)；通過“案例驅(qū)動”的方式，學(xué)生能掌握面向?qū)ο蟮幕舅枷?、Java基本語法、基本類庫以及應(yīng)用開發(fā)的基本方法和流程。如果要使學(xué)生達(dá)到能靈活運(yùn)用知識，還需要在實(shí)踐課中以項(xiàng)目開發(fā)為手段，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的編程開發(fā)能力。因此，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師需要以項(xiàng)目為導(dǎo)向，通過組織學(xué)生進(jìn)行模擬軟件項(xiàng)目的開發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)情景中積極思考并主動探索，運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題，通過對知識的實(shí)際運(yùn)用加深理解并促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)和相互協(xié)作。

2.1 “案例驅(qū)動”教學(xué)法在理論課中的應(yīng)用

理論教學(xué)過程中，教師應(yīng)采用綜合案例，將教學(xué)模塊中的主要知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)并以案例驅(qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)，以問題引出知識點(diǎn)；在綜合案例展開的過程中，圍繞Java的知識點(diǎn)，輔以小型案例進(jìn)行講解。這些小型案例需要緊扣教學(xué)大綱，根據(jù)授課內(nèi)容各章節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識和概念，理解面向?qū)ο笏枷?。此外，綜合案例應(yīng)力圖貼近現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際應(yīng)用，要有針對性、典型性及趣味性。Java理論課教學(xué)過程中設(shè)計(jì)的綜合案例見表1。

與傳統(tǒng)教學(xué)方式的課堂組織不同，應(yīng)用“案例驅(qū)動”教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，課堂教學(xué)是以綜合案例為引導(dǎo)、小型案例為輔的方式展開的。教師在開始講授各教學(xué)模塊時，首先，給出綜合案例并介紹所需要解決的問題，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)時的好奇心；其次，分析問題并引出綜合案例中涉及的各個知識點(diǎn)，讓學(xué)生大致了解新的教學(xué)內(nèi)容中涉及的主要知識點(diǎn)，對這些知識點(diǎn)的應(yīng)用場景有一個初步認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；第三，展開綜合案例中涉及的各個知識點(diǎn)，通過代表性的小型案例對知識點(diǎn)進(jìn)行講解，幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識；最后，通過舉一反三，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識遷移，將新學(xué)到的知識應(yīng)用到綜合案例中，層層推進(jìn)，直至綜合案例得到解決。應(yīng)用綜合案例的“案例驅(qū)動”教學(xué)過程如圖1所示。

表1 Java理論教學(xué)中的綜合案例

圖1 “案例驅(qū)動”教學(xué)過程

2.2 “項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)法在實(shí)驗(yàn)課中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容緊密同步，擔(dān)任對應(yīng)理論課的輔助角色，實(shí)驗(yàn)也以相關(guān)知識點(diǎn)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主；學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班地搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，按要求編寫一個小程序，再完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。雖然學(xué)生易于接受這種模式，有一定的積極作用，但是在學(xué)生編程能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面，該模式則有比較大的局限性。因此，教師需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)向“以應(yīng)用能力培養(yǎng)為中心”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們主要將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為以下兩類，即基礎(chǔ)與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)與開發(fā)型實(shí)驗(yàn)。其中，基礎(chǔ)與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要涉及課程的相關(guān)知識點(diǎn)，目的是使學(xué)生驗(yàn)證、理解并掌握課內(nèi)要求的基本教學(xué)內(nèi)容；設(shè)計(jì)與開發(fā)型實(shí)驗(yàn)則以“項(xiàng)目任務(wù)”的形式，提出實(shí)驗(yàn)要求和具體的實(shí)驗(yàn)成果，要求學(xué)生通過綜合利用所學(xué)知識設(shè)計(jì)、開發(fā)并最終完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

以小班為教學(xué)單位，在“項(xiàng)目導(dǎo)向”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可通過加大設(shè)計(jì)與開發(fā)型實(shí)驗(yàn)所占的比例，以培養(yǎng)學(xué)生編程能力為目標(biāo)，改變以往以基礎(chǔ)與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，將項(xiàng)目開發(fā)有機(jī)地融合于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從而提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)能力。課程教學(xué)過程中，教師設(shè)計(jì)了幾個典型項(xiàng)目任務(wù)，如學(xué)生成績管理系統(tǒng)、圖形界面的計(jì)算器程序和網(wǎng)絡(luò)聊天程序，供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上及課后完成。

具體實(shí)施過程中，先由教師根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)度提出項(xiàng)目任務(wù)要求，根據(jù)教師的啟發(fā)，學(xué)生對完成這個任務(wù)需要用到的知識點(diǎn)進(jìn)行思考后，再以1～3人為小組，進(jìn)行自主性探究。學(xué)生自主探究過程中，教師主要了解項(xiàng)目進(jìn)展，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中遇到的難點(diǎn)給予適當(dāng)?shù)膯l(fā)，起到啟發(fā)和答疑的作用。通過這個過程，教師可以了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)展情況和存在的問題。課堂下則由學(xué)生查找資料，完成項(xiàng)目任務(wù)并進(jìn)行相應(yīng)的文檔寫作。項(xiàng)目完成后，以小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目演示，學(xué)生答辯、教師提問，其他組的同學(xué)也可對感興趣的內(nèi)容和技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行提問，起到相互學(xué)習(xí)和交流的作用。教師要對各組工作進(jìn)行總結(jié)性點(diǎn)評，包括存在的問題、下一步的工作方向等。通過“項(xiàng)目導(dǎo)向”的方式，一方面，形成以學(xué)生為主體的生動活潑的學(xué)習(xí)局面；另一方面，也在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神?！绊?xiàng)目導(dǎo)向”的實(shí)踐教學(xué)過程如圖2所示。

圖2 “項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)過程

2.3 課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

采用“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，與傳統(tǒng)教學(xué)模式的組織方式有較多不同之處。因?yàn)轫?xiàng)目開發(fā)需要一定的基礎(chǔ)知識，所以不能因項(xiàng)目教學(xué)強(qiáng)調(diào)技能訓(xùn)練而忽視基礎(chǔ)理論和知識的學(xué)習(xí)。采用項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法時，應(yīng)注意與其他教學(xué)法（如案例教學(xué)法）組合應(yīng)用，不能急于求成，應(yīng)該循序漸進(jìn)地推進(jìn)學(xué)生項(xiàng)目活動的開展。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以結(jié)合理論課的教學(xué)進(jìn)度，對理論課中的綜合案例進(jìn)行功能擴(kuò)充，形成一些小型項(xiàng)目，由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上及課后完成，如在進(jìn)行完圖形用戶界面程序教學(xué)模塊中的理論教學(xué)內(nèi)容后，教師可在實(shí)驗(yàn)課中要求學(xué)生將之前基于字符界面的通訊錄管理程序、超市銷售管理創(chuàng)新兩個綜合案例進(jìn)行功能擴(kuò)充，學(xué)生根據(jù)自身興趣自選一個綜合案例擴(kuò)充為圖形用戶界面程序。教學(xué)過程中，很多學(xué)生對這種方式產(chǎn)生了濃厚的興趣并在學(xué)習(xí)JDBC與數(shù)據(jù)庫這一教學(xué)模塊的內(nèi)容后，主動將圖形界面方式下的通訊錄應(yīng)用程序、小型超市管理程序兩個綜合案例的功能擴(kuò)展為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。這樣一來，學(xué)生不僅能夠?qū)W會分析問題和解決問題的方法，還可以實(shí)現(xiàn)從被動完成任務(wù)到主動尋找好的問題解決方法的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)習(xí)興趣的同時，也使所學(xué)知識得到升華。

3 探索與教學(xué)模式相適應(yīng)的考核方式

采用“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)模式的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，提高學(xué)生編程能力以及分析問題、解決問題和進(jìn)行知識遷移的能力。根據(jù)教學(xué)模式的特點(diǎn)，教師可對考核方式進(jìn)行改革，綜合運(yùn)用以下幾種考核方式，如課堂練習(xí)、課后作業(yè)、模擬項(xiàng)目開發(fā)、項(xiàng)目答辯、期末筆試、期末機(jī)試等，以全面的考核評價方式激勵學(xué)生鉆研學(xué)習(xí)內(nèi)容并培養(yǎng)創(chuàng)新意識。理論課的最終成績構(gòu)成為課堂練習(xí)（15%）+課后作業(yè)（15%）+期末筆試成績（70%）；對實(shí)驗(yàn)課程中布置的項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)，采用項(xiàng)目開發(fā)過程中的階段性檢查與作品評價相結(jié)合的考核方式。實(shí)施階段性檢查能有效監(jiān)控學(xué)生的開發(fā)進(jìn)度，并為考查學(xué)生的實(shí)際開發(fā)能力提供客觀可靠的依據(jù)；作品評價則考查學(xué)生最終開發(fā)的項(xiàng)目、提交的相關(guān)報(bào)告以及項(xiàng)目答辯。實(shí)驗(yàn)課最終成績構(gòu)成為實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20%）+期末機(jī)試（30%）+項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成績（50%），其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生在完成基礎(chǔ)與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)后編寫的報(bào)告，項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成績構(gòu)成為答辯成績（20%）+作品成績（50%）+階段性檢查成績（30%）。

4 結(jié) 語

通過對“案例驅(qū)動+項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)模式的研究與實(shí)踐，在Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，我們運(yùn)用該模式提高了教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、編程能力、分析解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等均得到提高，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及實(shí)踐應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。

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（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)02-0058-04

G642

重慶郵電大學(xué)校級教育教學(xué)改革項(xiàng)目（XJG1309）。

張璞，男，副教授，研究方向?yàn)樽匀徽Z言處理和數(shù)據(jù)挖掘，zhangpu@cqupt.edu.cn。