面向工程应用能力培养的Java多维度混合教学模式探讨

2018-06-01袁利永倪应华

计算机教育 2018年5期

袁利永，倪应华，于莉

（浙江师范大学行知学院工学分院，浙江金华 321004）

0 引言

Java面向对象程序设计课程（以下简称Java）在计算机专业学生工程应用能力培养体系中具有十分重要的地位。工程应用能力培养是应用型本科独立院校教育的最主要目标，尤其是工程应用背景非常浓厚的计算机专业，工程应用能力培养的重要性显得更为突出[1]。计算机编程能力是计算机专业学生工程应用能力的核心体现，是学生应用技能和创新思维的重要表现。作为一门程序设计类基础性课程，Java的课程地位十分突出，在最新修订的浙江师范大学行知学院相关专业的教学计划中，Java不仅是学校计算机普通生专业、计算机三校生专业和计算机专升本专业的必修课程，也是电信、电子技术等专业的选修课程，它对后续课程的学习具有十分重要的影响。总之，Java对计算机专业学生工程应用能力的培养具有十分重要的意义[2]。

然而，对照计算机专业工程应用能力培养目标要求，传统Java教学主要存在以下几个问题：第一，传统教学模式不利于工程应用能力培养。传统Java教学采用“语法规则或知识点讲解→案例演示→实验练习”的教学模式。首先，这种以教师讲授为主、学生练习为辅的教学模式影响了学生学习的兴趣和积极性，限制了学生创新能力的发展，阻碍了教学质量的提高，不利于学生分析问题、解决问题以及工程应用能力和创新意识的培养。其次，由于理论课与实验课之间存在一定的间隔，理论课堂上教师讲授的内容到上机实验时学生往往已经忘记了很多，因此这种理论与实验分离的教学模式效率较低。第二，教师和教学案例缺乏工程应用背景。一般的Java任课教师缺乏Java项目的开发经验，目前的Java教学及实验案例一般来源于教材，或教师根据知识点设计的简单案例。这些教学和实验案例的主要目的是为了验证语法知识，或实现一些经典算法，具有一定的针对性和典型性，但往往缺乏工程应用背景，这使学生对相关知识点如何应用到实际工程中缺乏深刻的认识，不利于学生工程应用能力的培养。第三、教学活动缺乏课外延展。学生要想学好程序设计语言，必须要进行大量的学习和实践，需要走出课堂、甚至深入企业进行学习。然而，目前的Java教学活动仅局限于理论课堂和实验课堂，还没有把教学活动延展到课堂之外，不利于拓展学生的视野，也不利于培养学生的工程应用能力。

企业兼职教师为提升学生的工程应用能力提供了一种新的渠道[3]。然而，由于他们缺少教学理论和方法，也没有教学经验，教学效果往往难以保证。相反，学校的专职教师一般都具有丰富的教学经验，但缺乏实际项目开发经验。如何以学生工程能力为导向，实现专任教师和企业兼职教师的优势互补是值得研究的问题。

另外，慕课作为一种新的教学形式，具有工具资源多元化、不受时空限制、易于使用、课程受众面广等优点，越来越受到国内外高校与教育机构的重视[4]。但慕课也存在如学习过程管理不严、课程缺乏系统性、缺乏与教师的直接交流等缺点[5]。如何结合传统教学模式和慕课的优势，以提升学生工程应用能力为目标，实现传统教学模式和慕课教学的有机融合，是非常值得研究的问题。

1 Java多维度混合教学模式

鉴于Java在计算机专业学生工程应用能力培养课程体系中的重要地位，笔者以学生工程应用能力培养为导向，对Java多维度混合教学模式的相关内容展开讨论。

第一，校企合作的Java慕课资源建设。要进行线上线下混合模式教学，首先要做好Java慕课资源建设。Java慕课（线上）资料主要包括课程教学视频、课程大纲、课堂讲义、单元练习、单元测试、课程项目、补充教材等内容。程序设计语言课程一般采用案例教学、任务驱动教学法，教学案例、单元练习、综合性课程项目等是进行Java慕课教学的载体，它的质量对于教学效果以及工程应用能力培养具有十分重要的影响。因此，面向工程应用能力培养的Java线上资源改造与建设主要围绕教学案例、单元练习和综合性课程项目展开。为了建设有利于培养学生工程应用能力的教学案例、单元练习等线上资源，笔者与一家具有多年Java项目开发经验的本地软件公司合作，从实际工程中提炼适合教学与学生实践的经典教学案例和课程实践项目。笔者认为好的教学案例必须具有典型性、针对性、实用性等特点，单元练习设计主要关注实用性、层次性和开放性，综合性课程项目则强调综合性、实用性和开放性。具有典型性的案例能够使学生以“任务”为载体，从特殊到一般，举一反三，实现对学生逻辑思维能力和自主学习能力的培养，而具有实用性的案例能够激发学生学习的兴趣，使学生将探究欲望转换为主观愿望。层次性则要求以易到难的案例难度设计，要把案例中新知识点的量控制在合适的范围，同时适量地引入前面所学的知识点，以便复习和综合前面所学知识。开放性则是给学生留有发挥的余地，为学生发挥想象力和自由创作留有充分的空间，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。总之，以工程应用能力为导向，对Java慕课中的教学案例、单元练习、综合性课程项目等资源进行建设是开展混合式教学的重要前提。

第二，线上线下相结合的教学模式探索。线上线下混合教学是慕课教学模式（线上）与传统教学模式（线下）相结合的一种新型教学模式。这种混合教学能够结合传统课堂教学模式和慕课模式的互补优势。然而，要成功应用这种新的教学模式，还需要解决以下几个问题：①从有利于培养学生工程应用能力角度出发，如何分配线上线下教学内容；②如何组织有效的、线上线下相混合的教学过程，以进一步提高教学效果，促进学生工程应用能力的培养。因此，以学生工程应用能力为导向，研究探索以Java慕课为基础、线上线下相结合的混合教学是需要重点考虑的问题。

第三，专任教师和企业兼职教师合作的教学模式探索。专任教师往往具有大量的教学经验，掌握丰富的教学方法并具有良好的表达能力，但往往缺乏Java实际项目的开发经历，对一些知识和技能如何在实际工程中应用的理解不够深刻。来自软件公司的企业兼职教师往往具有丰富的Java项目开发经验，对一些知识和技能在实际工程中如何应用有着十分深刻的理解，但并不掌握相关教学方法，缺乏教学经验。为了更好地培养学生工程应用能力，需要探索专任教师和企业兼职教师合作的线下教学模式，从而实现优势互补。然而，这种新的教学模式还存在一些问题亟待解决：①如何合理分配专任教师和企业兼职教师的教学任务；②如何实现专任教师和企业兼职教师的优势互补；③如何解决企业兼职教师教学时间受限的问题。因此，以学生工程应用能力培养为导向，专任教师和企业兼职教师合作的线下教学模式探索也是需要重点研究的内容。

第四，课内教学与课外拓展相结合的教学模式探索。要培养学生的工程应用能力，不仅需要拓展教学内容，还需要将教学活动从课内拓展到课外。例如，带领学生到软件公司实地参观，了解行业动态和软件公司的企业文化等；引导学生关注Java技术网络社区，了解Java语言及其他程序设计语言的最新动态；组建Java语言开发兴趣小组，组织Java技术沙龙，甚至参与企业兼职教师的项目等活动。通过上述课外活动拓展学生知识面和视野，同时培养学生学习Java程序设计的兴趣，提高他们学习的积极性和主动性。

2 Java多维度混合教学模式实施方案

面向工程应用能力培养的Java多维度混合教学模式的总体实施方案见图1。

图1 Java多维度混合模式总体实施方案

图1所示的实施方案主要包括以下4块内容。

第一，校企合作的Java慕课资源建设。为了更好地培养学生工程应用能力，笔者重点开展具有工程应用背景的Java教学案例、单元练习、综合性课程项目等资源的建设工作，在设计教学案例时，重点关注案例的针对性、典型性、实用性等特点。第一步，按知识点分解Java内容；第二步，建立便于学生自学的知识点导航地图；第三步，为每个知识点或若干个小知识点设计具有典型性、实用性的教学案例。在设计单元练习时，重点关注单元练习的实用性、层次性和开放性，以当前单元知识点为主，结合前面已学单元的知识点，同时为引入后续单元知识点埋下伏笔，从而设计出具有实用性、综合性、层次性和开放性的单元练习。在设计综合性课程项目时，重点关注学生对所学知识的综合应用能力，设计项目时重点关注实用性、综合性、开放性等要求。为了设计出具有上述特点的综合性课程项目，笔者与从事Java项目开发的软件企业合作，从其实际开发案例中提炼适合教学实践的综合性课程项目，加强学生工程应用能力的培养。

第二，Java线上线下相结合的教学模式探索。第一步，教师准备线上资源，具体需要完成两个工作：①制作教学视频等数字材料，明确知识要点和关键问题；②将前面准备的资源发布到学校的网络课程平台，使学生通过网络进行线上学习和问题反馈。第二步，学生自主线上学习，具体完成以下内容：①观看视频等数字材料，安排时间自主学习和研究，解决视频和作业题中的问题；②针对自己无法解决的问题，在学习平台上进行反馈，以便教师合理安排后面线下学习的内容和方式。第三步，师生互动线下教学。线上线下混合模式中课堂活动按如下两种方式进行：①针对课程基础知识部分的教学，根据学生在线上学习中反馈的问题，教师在课堂上进行集中讲解，引导学生去掌握理解；②针对课程应用性知识拓展部分的教学（如单元练习、综合性课程项目等），教师先根据课程内容设计出一些跟实际联系紧密的应用问题，对学生进行分组，分组内部进行分工协作，促使学生更好地掌握和运用课程所学的知识，训练学生的知识迁移和创新能力。第四步，教师课后教学反思，具体实施方法包括：①对学生进行测试和考核，评价混合模式教学的效果；②通过问卷的形式了解学生对线上线下混合教学的满意度和看法；③通过线上线下混合教学实施过程中得出的成效和存在的问题进行教学反思，在后续实践中不断改进和优化教学方案，进一步提升后续教学的效果。笔者正在对计算机专业2016级和计算机专升本2017级两个教学班开展不同教学模式的实验，后面将根据教学效果、调查问卷结果等，分析两种教学模式下，学生的参与度与主动性、教师工作量、教学效果等方面的差异。

第三，专任教师和企业兼职教师合作的教学模式实践。为了进一步培养学生工程应用能力，充分发挥专任教师和企业兼职教师各自的优势，笔者正在实践专任教师和企业兼职教师合作的教学模式：①从合作软件企业中遴选表达能力强、有丰富的Java项目开发经验的工程师担任Java课程兼职教师；②请企业兼职教师尽可能多地参与课程教学计划制订、慕课资源建设与改造等工作；③企业兼职教师主要负责短期综合性课程项目的指导工作，这样做主要考虑兼职教师教学时间有限的实现情况。

第四，课内教学与课外拓展相结合的教学模式探索。为了培养学生的工程应用能力，拓展学生的知识面和视野，笔者正在探索课内教学和课外扩展相结合的教学模式：请企业兼职教师到学校给学生作最新Java开发技术发展现状、就业薪资、行业远景发展等情况介绍；带领学生到软件公司实地参观，了解行业发展现状和软件公司的企业文化；组建Java语言兴趣小组，组织相关技术沙龙，组织学生参加蓝桥杯软件设计大赛，遴选优秀学生参与企业兼职教师指导的项目实践等。重点探索课外拓展活动目标、组织时机、组织形式等内容。