新工科背景下Java程序设计课程改革探索与思考

周黎鸣 郭拯危

摘  要： 针对Java程序设计课程的现状及存在的问题，分析了当前Java程序设计课程的教学内容、教学方式，以及教学过程中的考核机制。提出以“过程性评价、项目驱动”为核心的新教学体系，并说明教学成果。

关键词： Java程序设计; 过程性评价; 项目驱动; 教学改革

中图分类号：G642          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）04-93-03

Abstract： Aiming at the current situation and problems of Java programming course， this paper analyzes the current teaching content， teaching methods and assessment mechanism in the teaching process of Java programming course.  A new teaching system with "process evaluation and project-driven" as the core is put forward， and the teaching results are explained.

Key words： Java programming; process evaluation; project-driven; teaching reform

0 引言

Java语言是一种功能强大和多用途的编程语言，针对不同的运行环境，Java语言具有“一次开发，到处使用”的特点，可针对Android平台、台式计算机以及服务器等开发相应的程序软件。根据2018年12月TIOBE最新的编程语言排行榜中，Java语言以15.932%的热度排名榜首[1]，表明Java语言涉及的领域越来越广泛。随着互联网技术的发展，企业对Java工作的要求越来越高。目前，各高校普遍把Java程序设计课程作为计算机类专业的核心课程，如何提升学生的编程水平和逻辑思维能力，是摆在本科教学过程中的突出问题[2-3]。

1 教学现状分析

Java程序设计课程的教学质量直接影响到其他相关的课程教学，如移动应用软件开发和Java Web开发，相关领域的专家也进行着广泛地研究和改革[4-6]，但是，Java教学中仍然存在着许多不足之处。

⑴ 理论知识重于实践练习。在传统的教学模式中，首先教师讲解理论知识并演示代码，然后学生分别进行实验。在这种模式下，学生已学的理论知识和实践操作并没有紧密结合在一起，造成学生上机练习时理论知识已经忘记了很多，而实践操作又没有理论内容的支撑。因此，这种教学模式的效率很低，学生无法从学习中获得程序开发的经验和乐趣。

⑵ 教学过程中学生没有项目实践。学生在学习过程中，仅仅是针对某个知识点进行上机练习，很少会经历实际的项目开发。因此，学生无法做到“学以致用”，无法串联起每个知识点以及它们实际的用途和使用场景，进而造成学生只了解理论知识，而不会把这些知识运用到程序开发实践中。

⑶ 缺少激励性的评价机制。在传统的教学过程中，有些学生理解知识快，动手能力强，但是他们并不善于考试，因此期末考试成绩并不突出。这很容易使学生不注意平时的学习和积累，并在期末考试前突击复习。

⑷ 学生缺乏自主学习的积极性。教师平时讲授的知识大多是书本上的内容和练习，很少会涉及课外知识，这样会使学生知识面狭窄和解决实际问题的能力薄弱，进而造成学生没有积极学习的动力，无法培养学生的工程技术能力。

2 教学改革思路和措施

在新工科背景下，为了提高学生的学习效率和实践能力，Java程序设计这门课在机房采用“即学即练”的教学方法，注重理论和实践的结合。同时，该课程使用过程性评价机制来考核学生的学习情况。教师讲完一个知识点后，学生就可以及时进行上机操作，并对已学知识进行实践运用，从而帮助学生巩固已学的知识点。通过Java程序设计课程的学习，帮助学生理解面向对象程序设计的思想，熟练掌握Java程序开发的基本方法。

2.1 课程实施

Java程序设计课程是本科计算机专业的核心专业基础课，是培养学生程序设计能力的重要课程。该课程主要讲授Java程序设计的基本概念和方法，包括Java语言基础、面向对象机制、Java基础类、图形用户界面设计、异常处理、多线程控制、输入/输出流、网络编程、JDBC等。通过对该课程的学习，学生应达到以下程度：①理解和掌握Java语言的基本语法;②掌握面向对象编程的思想;③能够运用Java进行面向对象的编程;④能够使用Java语言进行基于GUI的应用程序设计;⑤了解Java类库应用;⑥掌握Java高级程序设计的相关技术。最后，学生可以熟练使用Java编程，为学习与Java相关的课程做好铺垫，同时也为未来的软件开发奠定良好的基础。学习Java语言既可以培养学生的逻辑思维能力，又能提高学生的代码编辑和调试能力以及初步的软件设计能力。

⑴ 课前知识预习

每次课前，教师通过在线学习平台或者网盘发布与本次课相关的PPT、知识要点、问题列表、课外资料等资源，激发学生对知识的探索欲望和问题的思考。通过课前学习，学生是带着问题来听课，经过教师对问题的解答，可以帮助学生更好地理解所学知识。教师课前对本次课的理论内容和实践内容进行分解，并做好知识点的串联工作。

⑵ 课中教学

为了使学生更好地学习Java语言，该课程安排在机房授课。学生学完相关理论知识后，可以及时上机编写代码，并把理论知识与实践操作相结合，从而促进学生更好的掌握相关知识点。在讲解理论知识时，教师用边讲边演示的方式，让学生體会知识点与编写代码之间的联系，从而提高学生的编程技巧和逻辑思维能力。在实验操作中，学生碰到代码上的问题，可以及时向老师请教，通过实际操作，使学生对所学知识进行查漏补缺。然后，教师归纳总结学生提出的问题，并再次进行代码演示，同时指出学生的代码问题。通过“教师演示-学生提问-问题归纳”的形式，帮助学生解决困难问题，让学生逐渐掌握编程方法和解决代码问题的方法。

⑶ 课后交流反馈

通过在线学习平台、QQ群、邮件等多种形式，学生把遇到问题及时反馈给老师。根据学生提出的问题，教师将适当调整授课方法和授课内容。在学生和教师之间形成一种良性的沟通机制，一方面能增进师生间的相互了解，另一方面促进学生课下自主学习，提高学生获取知识的积极性。通过师生间的交流，可以让更多的学生参与到课堂教学中，并让学生产生发自内心的学习动力。

2.2 实验实践项目

与课堂讲解不同，实验实践项目需要每个学生单独完成。根据已学内容，学生将实际问题转化为Java程序，这样不仅提高了学生的抽象逻辑能力，还提高了学生的编程水平。在实验实践项目中，学生在自主编写代码的过程中，通过发现问题、解决问题，以查漏补缺的形式逐渐提升自己解决问题的能力。通过代码断点调试，了解代码编写过程中的不足之处，体验工程实践。

实践项目是学生从课堂练习走向自主开发程序的一个转折点，通过实践项目的锻炼，学生能够把理论知识转为实际的项目实践。通过实践项目的开发，学生可以掌握知识灵活运用的方法，并获得单独开发工程项目的经验。一些实验实践项目如表1所示。

2.3 综合项目实践

通过课堂练习和实验实践项目，学生已经基本掌握了使用Java语言编写程序的方法。但是，真正的项目开发需要多人协作完成，因此，需要提升学生的团队开发意识和协作沟通能力。

在综合项目实践阶段，3-4名学生组成一个开发团队，每个团队包括一名项目负责人。在这个阶段，项目开发可以划分为几个子模块开发，每个团队负责一个子模块的开发，各个团队需要沟通和协调接口的开发和调用。最后，各个子模块被集成为一个软件系统。以毕业论文管理系统为例，如图1所示，其中前端展示分为登录、论文提交、论文审查、帮助模块;后台服务包括学生管理、教师管理、论文管理和成绩管理。

根据软件的设计原则，首先进行各个子模块的设计和实现，然后各个小组协调接口和调用方式，进而完成整个系统的开发。在开发过程中，各个小组不仅要负责本组的设计和开发工作，还要负责与其他小组进行协调和沟通。

通过综合项目实践，不仅可以提高学生的编程能力和团队精神，还能帮助学生了解和掌握系统开发的流程，从而帮助学生积累宝贵的项目开发经验。

3 过程性评价方案

Java课程不仅教授理论知识，还要求学生达到一定的编程水平。因此，只进行一次期末考试是不够的，需要对学生的整个学习过程进行评估和考核，包括学生对知识的掌握情况和各个阶段的学习状况。在成绩构成方面，平时成绩和期末成绩的比例分别为60%和40%，其中，平时成绩包括作业10%，考勤5%，课堂讨论5%，阶段性测验10%，实验实践项目10%，综合项目实践20%。因此，过程性评价贯穿于整个教学过程，这样既能较好地评价学生的学习情况，又能高效地开展教学活动。

4 结束语

在新工科背景下，为了提高学生的学习积极性和项目开发能力，采用“过程性评价、项目驱动”为核心的教学理念。在Java程序设计课程实践中，学生通过课堂实验项目和综合项目实践的锻炼，在学科竞赛中取得了优异的成绩，并提高了项目开发水平，整体教学效果良好。但是，教学过程中也存在着一些问题，比如学生学习的自主性需提高、课堂注意力需加强。在今后的教学改革中，我们会不断探索和借鉴先进的教学理念和方法，进一步完善该课程。

参考文献（References）：

[1] TIOBE.TIOBE編程语言社区排行榜统计[EB/OL].[2018-12-03].http：//www.tiobe.com/tiobe-index/.

[2] 袁利永，倪应华，于莉.面向工程应用能力培养的Java多维度混合教学模式探讨[J].计算机教育，2018.5：49-52

[3] 李井辉，邹龙朱，申静波等.IT专业面向对象思维模式及能力培养体系建设研究[J].计算机教育，2018.8：37-40

[4] 任馨，张群燕.基于案例驱动模式的程序设计基础教学改革[J].计算机时代，2017.8：73-76

[5] 乔善平，荆山，隋永平.基于案例驱动的Java程序设计课程实验教学探讨[J].计算机教育，2018.6：145-148

[6] 杨月华.基于校企双导师制的“JavaEE企业级开发实训”课程改革的探索[J].计算机时代，2017.7：85-87，90