项目引领与翻转课堂的Java EE课程教学模式设计

黎才茂，陈少凡

（海南大学 信息学院, 海南 海口 570228）

0 引言

近年来，国际上流行的一种先进的教学模式，即基于工程教育的CDIO模式。CDIO以主动的、实践的方式让学生学习，围绕产品研发到产品运行展开，其生命周期包括构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate）[1-2]。CDIO教育模式没有给出具体课程的能力要求，也没有针对具体课程落实CDIO能力目标的方法，因此，对于某一课程，需要依据符合CDIO能力的需求，在实际课程教学中设计教学及制订培养目标、方法。

1 JavaEE课程教学存在的问题

计算机专业的系列课程教学需要理论与实践并重。根据已有研究成果及笔者的教学经验，可知传统的教学模式不仅教学方法陈旧、实验环节薄弱，而且易造成重理论而轻实践的情况，其问题总结如下[2]。

1）培养的学生能力不足。

传统的教学模式是基于考试的评估方式的，学生只注重学习某些理论知识和技术，没有系统地提高分析能力和开发能力，不能灵活地应用所学知识解决实际的问题，不能对软件项目进行快速有效的构思设计、编程实现与部署运行。

2）课程的能力培养目标不明确。

在传统教学中，计算机专业的系列课程教学只是明确学习的知识点，而没有具体的能力培养目标，只是知识和技术的灌输，不利于学生的能力培养，因此，计算机专业系列课程应在课程的教学目标中明确地设置学生能力培养目标。在课程教学中，理解知识是基本，应用知识是进阶，能力提高才是培养学生的最终教学目标[2]。

3）教学过程缺乏翻转学习。

课程教学中的翻转学习是指课程授课、项目开展与实施过程中皆以学生为主体，学生主动学习，教师辅导，遇到问题进行对话与讨论[3]。翻转的教学活动是互动式的，积极引入有效的翻转与反思，不仅把教师和学生绑定成一个共同体，促进学生对知识的深层理解、达到最终的教学目标，而且注重教师与学生间的分享、学习和提高，有利于教师进行教学重新设计、提高教学水平等。

针对上述问题，有研究者将反思与翻转、项目引领法、案例教学等应用到课程教学改革中，使得学生获得训练与能力培养，但是在需求分析、工程认知、团队协作等方面还不足；同时，有研究者也将CDIO教育模式应用到Java类课程的教学中，但在微观层面贯彻和践行CDIO的教育理念还是存在不足。因此，需要对计算机专业系列课程的教学进行再设计，培养内在能力与实践能力兼备的、能自主学习、思考和表达的学生，贯彻CDIO的核心精神，将以教师主讲的项目引领、案例教学模式，改变为以学生为主体、基于CDIO的项目引领的主动式学习模式，以提高学生的主观能动性、创造性和自学能力[4]。

2 基于CDIO的课程培养目标的确立

CDIO以工程化角度确定能力培养的标准，规定合格的工程师所应具备的能力。项目引领与翻转的混合模式教学不仅设计制定基于CDIO的Java EE课程能力培养目标，而且明确课程的CDIO标准和培养学生的CDIO能力。

基于CDIO的Java EE课程能力培养目标包括知识目标、技术目标和素质目标。课程知识目标要求学生了解Java EE课程体系，熟悉Java EE代码编写、开发流程，掌握安装、运行Java EE软件开发工具及项目开发相关知识。课程技术目标要求学生能运用Java EE相关技术、工作流程、调试方法、测试方法、软件开发工具、相关技术规范完成项目开发、调试、测试及部署。课程素质目标要求学生有良好的劳动纪律观念和职业道德，具有吃苦耐劳、敬业和团队精神，具有实事求是的科学态度和严谨认真的工作态度、新意识以及解决实际问题的能力，因此，基于CDIO能力培养目标方面，针对Java EE课程教学，可以确立3种能力目标的28个微观层次上的培养目标，见表1。这样确立Java EE课程的培养目标，一方面，从微观层面使教学设计者能够综合考量专业培养目标的合理性；另一方面，也使评估所培养学生的能力有可靠的依据。

表1 Java EE课程的CDIO能力培养目标

（续）表1

3 项目引领与翻转课堂的混合模式教学设计

3.1 课程教学原则

课程教学基于CDIO的教学模式，让学生以主动的、实践的方式学习工程技术。课程教学设计要求以职业活动为导向、以项目任务为载体、强调学生主体、工学结合、重点突出能力目标与实训、做到知识理论实践一体化。

3.2 项目引领的翻转课堂混合教学模式设计

基于CDIO教学模式，对Java EE课程教学进行再设计，培养内在能力与实践能力兼备的、能自主学习、思考和表达的学生，贯彻CDIO的核心精神，将以教师主讲的项目引领、案例教学模式，改变为以学生为主体的主动式学习的基于CDIO的项目引领翻转课堂学习模式，以提高学生的主观能动性、创造性和自学能力。

项目引领构建基于CDIO核心思想的子项目知识模块，从而构建CDIO教育模式的专业课程体系。学生学完每一个知识模块，就需要完成对应子项目的研发；随着学习和研发的深入，在完成几个知识模块学习之后，学生就得到一个完整实际应用项目的研发训练，从而实现基本具备企业级项目应用开发的能力。

项目引领的模块化翻转课堂教学模式的基本思想是以项目研发为主线，采用翻转课堂与传统课堂结合的混合模式展开教学。项目引领教学需要精选某些企业级应用项目，分析项目任务，将项目拆解为几个子项目，按照子项目开发需要的知识难度和递进关系，确定子项目开发的顺序。每个研发的子项目都对应着一个知识模块，包括研发这个子项目需要的知识点和相关基础知识[5]。

在教学中，学生主动学习相关的教学项目案例，然后开发相关子项目，把知识学习和子项目研发密切结合起来，既要求学生学习每个子项目的知识模块，又要求学生完成子项目的研发。随着项目学习的深入，每完成一个模块的学习，研发一个子项目，技术水平就提高一个等级。有多少个子项目就对应构建多少个知识模块，后序子项目研发需要前序子项目的知识模块为基础。随着各个子项目的研发递进，学生学习后序一个子项目的知识模块和研发子项目，同时也就复习了前序子项目的知识模块[6]。

3.3 混合模式教学内容设计

Java EE课程教学内容的设计围绕培养Java软件工程师的目标要求，以项目引领的基于CDIO的翻转教学模式，以项目为核心教学贯穿整个课程。Java EE课程以Java Web应用开发为学习内容，教学内容设置见表2。

Java EE课程内容以网上书店项目贯穿整个教学课程。网上书店系统项目开发采用MVC模式，系统功能包括用户登录、书店购物车功能、显示书籍列表与详细信息、购物车商品添加与查看、结账功能等。项目划分为多个子项目单元，遵循创建、发布、调试阶段进行学习和开发，每个子项目开发都可以进行功能演示。项目教学坚持教、学、做一体化，以边教边学、边学边练的方式组织课程教学。

表2 教学内容设置

3.4 课堂教学实施

翻转课堂教学模式和传统课堂教学模式融合的混合式课堂教学充分吸纳两种教学模式的优点，尽量减少二者的缺点。传统教学没有有效的全面覆盖CDIO的能力目标，对能力培养相对薄弱，因此，需要采用项目引领与翻转课堂混合模式实现基于CDIO的能力培养目标。

在混合式课堂教学中，主动式项目引领学习是课程教学的一个重要手段，有利于实现较好的教学效果。翻转课堂让学生在项目研发过程中主动学习，既锻炼技术能力，又提高知识与素质能力。

结合CDIO基本思想的项目引领学习由各环节组成，每个环节包含一个具体的目标，首先是传统的理论教学环节，其次是项目任务下达到学生团队环节，随后则是贯穿CDIO思想的产品研发、测试、部署、运行的完整生命周期的环节。每个环节都需要设定一些能力培养目标，各个环节的能力培养目标需要配置交集。

4 结语

针对计算机专业的课程教学，依据CDIO基本理论，贯彻“项目引领教育和学习”的理念，以项目为主线，以CDIO能力培养为基本特征，采用项目引领学习、反思与翻转教学等手段整体设计课程的具体教学，有效地践行了CDIO核心思想。在Java EE课程教学设计中，将传统课堂与翻转课堂结合设计混合教学模式，以项目引领方式驱动学习，分析确立课程的CDIO能力培养目标，设计符合CDIO要求的项目引领课程教学内容，彻底打破了原有的课程教学体系。实践证明，在Java EE课程教学中采用项目引领的混合课堂教学模式是一种较好的教学模式，受到学生的欢迎，获得了更好的教学效果。