程序開發(fā)類課程教學模式的探索與實踐

楊承玉，陳 媛

（重慶理工大學 計算機學院，重慶 400050）

0 引 言

教學的宗旨在于培養(yǎng)學生的獨立人格、探索精神以及學習能力和實踐能力[1]。建構(gòu)主義學習理論認為，學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己建構(gòu)知識的過程[2]。程序開發(fā)類課程具有知識點零散眾多、實踐性強等特點，一味地灌輸毫無意義。我們經(jīng)過多年的探索，逐步形成了大項目驅(qū)動的、知識點隨機通達的教學主線，“演示、驗證、局部優(yōu)化、擴展創(chuàng)新”這樣一個循序漸進的、螺旋式上升的教學過程，以及相應的立體考核與激勵機制。

1 教學模式探索

用一個或幾個知識點設(shè)置小案例說明情景教學法的使用方法[3]，并驗證其正確性，該方法的優(yōu)點是教學內(nèi)容易于設(shè)計，可操作性強，能直觀地讓學生看到知識點的使用方法。但是這些小案例功能簡單、涉及知識點單一、應用背景不明確，一門課程中的眾多小案例互無關(guān)聯(lián)。小案例教學法還回避了大項目編寫過程中可能遇到的問題，當課程結(jié)束時，由于缺乏大項目的背景，學生會由于并不了解這些知識點的具體使用場合以及相互之間的聯(lián)系，因此，很難靈活地綜合運用這些知識和技巧[4]；由于缺乏大項目的經(jīng)歷，學生沒有機會解決大項目中才可能產(chǎn)生的一些問題，如項目文件的空間規(guī)劃、資源的重用、松耦合開發(fā)理念的體驗、大項目程序調(diào)試經(jīng)驗等。

根據(jù)情景教學法，教學中使用的案例與現(xiàn)實情境相似度越大，學習的效果可能就會越好，因此，在教學過程中可以一個貼近實際應用的大項目[5]貫穿整個教學過程，將大項目的完成橫向分割成多個步驟，每個步驟對應一次實驗，教師指導學生在逐步實現(xiàn)這個大項目的過程中完成課程的學習。建構(gòu)主義學習理論提倡隨機通達教學（random access instruction），認為對同一內(nèi)容的學習要在不同時間多次進行，每次的情境都是經(jīng)過改組的，而且目的不同，分別著眼于問題的不同側(cè)面。這種反復絕非為鞏固知識技能而進行的簡單重復，因為在各次學習的情境中會有互不重合的地方，而這將使學習者對概念知識獲得新的理解[6]。

在大項目教學設(shè)計中，基于隨機通達教學的理念，知識點的重組應遵循按需分配和循序遞進相結(jié)合的原則，既要做到對課程內(nèi)容的分解和在項目應用中知識點的重組適應項目的實現(xiàn)需求；也要注意知識點的分布能夠凸顯不同知識點的適用條件和環(huán)境，使學生既能夠掌握知識的使用方法，又能夠理解其適用的場合。大項目的教學設(shè)計既要做到實驗的規(guī)劃是遵循由簡單到復雜、由易到難的原則；也要注意對同一知識點，尤其是重難點知識，有意識地反復多次應用，并盡量根據(jù)應用需求展現(xiàn)其不同的應用方式。

基于“學教統(tǒng)一、扶放有度”的原則[7]，可采用“演示、驗證、局部優(yōu)化、擴展創(chuàng)新”相融合的教學過程。其中，教師可將演示講解過程制作成微課，以便學生課后反復觀看學習；對每次實驗縱向分層，設(shè)置驗證實驗、局部優(yōu)化、擴展創(chuàng)新3個不同層次的實驗模塊；鼓勵學生在驗證實驗之后，能夠應用本次實驗所學知識對項目進行優(yōu)化，進而舉一反三、查閱資料，自主設(shè)計功能模塊對系統(tǒng)功能進行擴展。3個層次是對同類知識的不同程度的應用，能夠滿足學生中不同層次的能力培養(yǎng)；學生在自主學習的過程中能加深對知識的理解、能力的磨礪，形成的教學過程體系如圖1所示。

圖1　教學過程體系

以大項目驅(qū)動為主線，按需分配和隨機通達相結(jié)合的原則重組課程內(nèi)容，使學生不僅能夠多角度、侵入式地學習和理解知識，把握知識全貌，而且將基礎(chǔ)學習與實踐應用同步，知識獲取與能力成長交融，引導學生逐步構(gòu)建良好的知識體系和能力結(jié)構(gòu)。

2 教學實踐

以移動應用開發(fā)課程為例，進行相應地課程教學改革設(shè)計。

2.1 大項目選擇方面的考慮

1）大項目應該是一個接近實際項目的、功能相對完整的系統(tǒng)。

實際項目和模型項目之間有著一定差距。模型項目目標往往局限于功能的可用性，項目運行于一種理想化的環(huán)境，這種方式簡化了教學內(nèi)容，但不利于學生實際工程能力的培養(yǎng)。實際項目需要處理包括代碼可讀性、用戶體驗、響應性能等實際應用中才可能需要解決的問題，實際項目代碼量較大，當程序出現(xiàn)問題時，需要程序員運用適當?shù)恼{(diào)試方法解決問題，以完成實際項目為目標，有助于培養(yǎng)學生良好的工程項目素質(zhì)。

大項目設(shè)計目的是為了便于教學，但是設(shè)計細節(jié)上可以盡量接近實際項目的設(shè)計標準。首先，要培養(yǎng)學生良好的編程習慣，從變量命名到名空間設(shè)計、從類結(jié)構(gòu)設(shè)計到資源重用設(shè)計、從代碼的可讀性到松耦合開發(fā)理念的引入，引導學生編寫結(jié)構(gòu)良好的系統(tǒng)，訓練其在實際大項目中必不可少的這種基本素質(zhì)。其次，要重視用戶體驗。良好的界面操作體驗要求設(shè)計出來的系統(tǒng)是美觀的、方便的、操作方法一望即知的、用戶免培訓的。然后，要注意響應性能。響應性能是實際項目的一個重要的指標，哪些設(shè)計可能會影響到性能需要學生在初學階段就注意，這有助于學生形成良好的編程風格。同時，要求學生掌握常用的調(diào)試技巧，通過設(shè)置程序常見的典型錯誤來訓練學生調(diào)試程序的能力，并在隨后的編程過程中進一步強化學生獨立調(diào)試解決問題的能力。

2）項目功能需求最好是學生熟知的、易理解的。

完成大項目的過程同步于學生基礎(chǔ)知識體系構(gòu)建的過程，因此，教師在設(shè)計大項目時，適宜選擇學生熟知或易理解其功能需求的系統(tǒng)，從而將重心放在編程知識的學習上。

3）項目要具有可擴展性強的特點。

大項目的實現(xiàn)需涵蓋課程所有知識點，因此，該項目在功能設(shè)計上、系統(tǒng)架構(gòu)上都應該具有良好的可擴展性，以便于方便地插入功能模塊。

2.2 課程知識的合理分解與合理分布

移動應用開發(fā)課程中使用“我的個人空間”系統(tǒng)作為課程大項目，大項目被劃分為多個功能模塊，每個模塊的主要功能大致對應一個實驗，但有些實驗還需在后期的實驗中進行部分修改和完善，如在進行實驗7數(shù)據(jù)庫操作實驗時，會修改登錄模塊和好友薄模塊，如表1所示。

1）以項目構(gòu)建過程為線索，按需重組教學內(nèi)容。

在構(gòu)建一個登錄模塊的過程中，可能依次涉及新建Activity （相關(guān)文件manifest.xml、Java文件、XML文件的聯(lián)系；android應用松耦合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)點）、編輯Activity的Java文件（利用R文件獲取XML布局文件中的控件；事件監(jiān)聽機制的使用和理解；利用Intent實現(xiàn)Activity切換；編寫過程中常用快捷鍵的使用）等知識點的講解。按需驅(qū)動教學內(nèi)容的方式，將理論與實踐融為一體，理論不再是孤立的存在，它切實解釋每一步實踐中的疑惑，并指導實踐。每一個知識點都不再是干枯的教條，而是繼續(xù)前行的必要的階梯。

2）按需分配同類型知識點。

大多入門型教材遵循知識體系的分類和抽象原則，根據(jù)知識點的類型劃分章節(jié)，分門別類地介紹各個知識點。大項目驅(qū)動的教學方式按需驅(qū)動教學內(nèi)容，打破同類型知識點一股腦地灌輸方式，分散地將每個知識點應用于各自適合的環(huán)境。以布局方式的知識點為例，布局方式有線性布局、相對布局、網(wǎng)格布局、幀布局等，設(shè)計項目時，將這些布局分別運用于適合的Activity中，線性布局用于登錄模塊，網(wǎng)格布局用于注冊模塊，相對布局用于游戲的主菜單模塊，幀布局用于游戲模塊。

學生接受某個知識點不是因為它是屬于哪種類型的知識，而是因為需要用到它，這直接驅(qū)動學生主動學習怎樣用它、怎樣用好它。在此過程中，學生也能理解知識點的應用場合，從而得以較全面地把握該知識點。

3）同一個知識點在多個實驗中應用。

通過對知識點的反復多次的不同應用，幫助學生在實踐中逐步加深對該知識的理解和認識，從而構(gòu)建較為完整清晰的知識體系，如對于Adapter的介紹是一個逐步深入的過程，在注冊模塊中，通過Spinner使用ArrayAdapter；在主菜單模塊，通過GridView使用SimpleAdapter；在好友薄模塊，通過ListView使用自定義的Adapter。

4）盡量遵循循序遞進的原則。

選擇知識點的出現(xiàn)時機時，在順應項目需求的基礎(chǔ)上，需盡量遵循知識鏈的拓撲關(guān)系，將相對簡單的、前導知識少的知識點放在前面。循序遞進的原則有利于減少學生畏難情緒的產(chǎn)生，建立學生的自信心。

另外，在項目之初，學生可能不具備足夠的知識來完成一個完整的子模塊，此時可根據(jù)情況首先用簡單的方案臨時代替，隨著學習過程的推進，在適當?shù)臅r候再加以修改，逐步逼近實際項目。表1中的“分步完成計劃”就是后期在實驗2和實驗7的過程中針對實驗1模塊的修改所添加的內(nèi)容。

5）為學生自由發(fā)揮預留空間。

大項目的總體設(shè)計是由教師來完成的，但是在這個具有良好可擴展性的系統(tǒng)架構(gòu)中，還應為學生自由發(fā)揮預留空間。每次實驗都包括驗證、優(yōu)化、擴展3種不同層次的實驗內(nèi)容。驗證實驗要求學生完成教師在課堂上演示實現(xiàn)的功能和效果；優(yōu)化實驗要求學生根據(jù)教師所給的資料，對驗證實驗進行功能或外觀效果上的部分改動，使功能更完善或外觀更美觀；擴展實驗鼓勵學生查閱相關(guān)資料，根據(jù)所學知識，自主設(shè)計并實現(xiàn)一個不同的功能模塊。

通過這種方式，鼓勵學生嘗試對相關(guān)知識的擴展學習，從而對所學知識有更深入更全面的認識，學生在自由發(fā)揮階段往往會發(fā)現(xiàn)新的問題，在問題的解決過程中，進一步提升自己的能力。

表1　大項目教學設(shè)計（部分實驗）

2.3 考核體系

嚴格合理的考核體系是教學質(zhì)量的有效保障，程序開發(fā)類課程重在培養(yǎng)學生的實踐動手能力，因此取消傳統(tǒng)的試卷考試，以每次實驗的過程評價作為最終考核的依據(jù)，督促學生的學習。每次實驗采取立體考核的方式，對驗證實驗、局部優(yōu)化、功能擴展3個層次的學生給予不同的等級。同時，各個考核層次都要求學生不僅要實現(xiàn)代碼，而且要完成實驗報告。實驗報告的內(nèi)容包括對本次實驗所學知識點的小結(jié)、完成本實驗過程中遇到的問題及解決方案等。通過這種立體考核的方式，激勵學生舉一反三，學以致用，靈活運用所學知識擴展創(chuàng)新，不僅能夠有效調(diào)動學生自主學習的動力，而且還可有效防止抄襲。

3 結(jié) 語

大項目教學模式使得學生能夠盡快進入開發(fā)學習狀態(tài)，與實際應用開發(fā)順利接軌，并全方位掌握相關(guān)知識，受益于該種教學模式的學生課后普遍對程序開發(fā)充滿了興趣和信心。但是，當該教學模式應用于具體的程序開發(fā)類課程時，具體的課程教學設(shè)計質(zhì)量決定了這種教學模式的實際效果，因此，在推廣中需要進一步精心設(shè)計與完善。

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