Java課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)改革

姚明 彭志平 李啟銳 項(xiàng)順伯

摘要：針對(duì)目前應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生就業(yè)較難的現(xiàn)象，就教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性與學(xué)生編程技能培養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生就業(yè)的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)重視課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)，同時(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法，并以Java語(yǔ)言課程為例，分析課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)中所存在的問(wèn)題，闡述課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的要點(diǎn)以及改革實(shí)踐的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：Java；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

Java在培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο缶幊毯蚃ava EE系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)架的學(xué)習(xí)過(guò)程中起到了非常重要的作用。目前眾多應(yīng)用型高校均將其作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程，使學(xué)生具備一定的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)能力、掌握使用Java進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的能力，為畢業(yè)后順利就業(yè)奠定基礎(chǔ)。但是實(shí)際教學(xué)效果不甚理想，學(xué)生就業(yè)狀況也并不樂(lè)觀。究其原因，教學(xué)過(guò)程中存在學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)薄弱、教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相脫離等問(wèn)題。計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門對(duì)理論性和實(shí)踐性高要求的學(xué)科，必須理論與實(shí)際相結(jié)合，重視實(shí)踐對(duì)于理論學(xué)習(xí)與技能培養(yǎng)的作用。而實(shí)踐能力的培養(yǎng)，則首先應(yīng)重視課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)（也稱課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)）。課內(nèi)實(shí)踐是指與理論教學(xué)并行實(shí)施的實(shí)踐教學(xué)，即嵌入到專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，特別是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，課內(nèi)實(shí)踐也是一項(xiàng)探索性和創(chuàng)造性很強(qiáng)的實(shí)踐活動(dòng)，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

1課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái)，由于受到重理論、輕實(shí)踐思想的影響，課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。與此同時(shí)存在著較大的問(wèn)題：學(xué)生實(shí)際操作能力不足，離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)的教材和教師的幫助便很難獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，更談不上實(shí)踐技能得到提高。

1.1驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少

在大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通過(guò)根據(jù)大綱和教材內(nèi)容所編寫的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，讓學(xué)生上機(jī)編寫小程序從而對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)加以驗(yàn)證、理解和吸收，但這些知識(shí)點(diǎn)之間往往沒(méi)有建立相關(guān)的綜合串聯(lián)。另外，在大多數(shù)教學(xué)中一定程度上忽視了Java具有需要極強(qiáng)實(shí)踐性的特征，不利于對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，也不易于激發(fā)出學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的積極性、自主性和創(chuàng)造性。

1.2與軟件企業(yè)的實(shí)際需求脫節(jié)

軟件企業(yè)要求Java程序員所具備的編程知識(shí)與技能有哪些？如何完成相關(guān)知識(shí)、技能的準(zhǔn)備和培養(yǎng)？這些問(wèn)題是教師在教學(xué)中較少關(guān)注的，課堂上只是按照課本的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行理論教學(xué)，對(duì)于相關(guān)知識(shí)和技能沒(méi)有補(bǔ)充和拓展，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)也主要是依托課本內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)造性，沒(méi)有將理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)相結(jié)合。

1.3對(duì)教學(xué)方法的運(yùn)用把握不當(dāng)

近年來(lái)，程序設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)中提倡較多的方法主要有任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、案例教學(xué)法或案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等，但是教師常不能準(zhǔn)確把握對(duì)于這些方法的運(yùn)用，課堂體現(xiàn)為學(xué)生照搬書(shū)中實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要求，按部就班地將一些程序代碼輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行驗(yàn)證。教師很少以啟發(fā)或研討的方式指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，而是在課堂中設(shè)置難度不當(dāng)?shù)娜蝿?wù)，提供缺乏模擬真實(shí)問(wèn)題的情境，又或者是對(duì)要解決的（案例）問(wèn)題的設(shè)置較為隨意，缺少分析討論、解決問(wèn)題的思路指引。

1.4教學(xué)流于形式

一部分學(xué)生由于基礎(chǔ)不扎實(shí)或缺乏學(xué)習(xí)興趣，對(duì)于實(shí)驗(yàn)作業(yè)采取應(yīng)付的做法，完成的質(zhì)量不高或者抄襲他人作業(yè)；一部分學(xué)生偏重理論學(xué)習(xí)，對(duì)上機(jī)實(shí)踐的重視程度不夠，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹皇菫榱送ㄟ^(guò)作業(yè)檢查并得到不低的實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)；一部分學(xué)生雖然學(xué)習(xí)態(tài)度端正，但編程能力不足，獨(dú)立完成作業(yè)難度較大；還有一部分學(xué)生雖然基礎(chǔ)扎實(shí)，但認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)之余卻缺乏對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的思考和總結(jié)。

2把握課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的幾個(gè)要點(diǎn)

成功的課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)是內(nèi)容、設(shè)備、手段及師生互動(dòng)等諸因素共同作用的結(jié)果。對(duì)Java課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)而言，以學(xué)生為本，使學(xué)生通過(guò)完成精心安排與設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐能力的提高，使學(xué)生編程技能與素質(zhì)培養(yǎng)獲得實(shí)效性進(jìn)步。

2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)有明確的指向

編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的編程技能與素質(zhì)。Java涉及教學(xué)內(nèi)容廣泛但課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)畢竟有限，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇須有針對(duì)性，即從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)用性和學(xué)生編程技能與素質(zhì)培養(yǎng)的兩個(gè)角度考慮。

2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)凝練且與教學(xué)實(shí)際相適應(yīng)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要凝練，應(yīng)該與理論教學(xué)內(nèi)容、實(shí)際應(yīng)用以及學(xué)生素質(zhì)相適應(yīng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多而雜，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生為了做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)、無(wú)瑕進(jìn)行思考總結(jié)，對(duì)于提高編程能力與素質(zhì)的幫助并不大。將最能展現(xiàn)Java精髓、有助于學(xué)生進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和提高實(shí)踐能力的部分，凝練成幾部分精品實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)面向?qū)ο蟮乃枷?、方法和技術(shù)才能夠認(rèn)真領(lǐng)會(huì)、熟練掌握，同時(shí)也可以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)模擬相關(guān)實(shí)際問(wèn)題。并以問(wèn)題的形式提出和解決

“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)源于工程實(shí)際，反映工程的實(shí)際問(wèn)題，令實(shí)驗(yàn)更有趣味，更具現(xiàn)實(shí)意義”。近年來(lái)，教育界大力提倡和推行PBL（problem-based learning，基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)）教學(xué)模式，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜、有意義的問(wèn)題情景之中，通過(guò)學(xué)習(xí)者間的合作來(lái)解決真正的問(wèn)題，從而學(xué)習(xí)隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。我們可以就其教學(xué)思路和教學(xué)方式的內(nèi)涵，依托任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、案例教學(xué)法等教學(xué)法的運(yùn)用，有選擇地吸收采用。如將學(xué)生分成若干小組研討問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以問(wèn)題的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用趣味性和應(yīng)用性激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。在問(wèn)題的解決過(guò)程中，教師盡量處于觀察和引導(dǎo)的位置。

2.4教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)完成情況予以成績(jī)公布，并對(duì)實(shí)驗(yàn)作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)

教師對(duì)每次實(shí)驗(yàn)完成情況予以成績(jī)公布，可以督促學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)部分實(shí)驗(yàn)作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，有助于對(duì)不同程度學(xué)生編程能力的提高。激勵(lì)和鞭策是一種行之有效的促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的手段。

3課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容改革

Java教學(xué)涉及的內(nèi)容多而較雜，而且“面向?qū)ο蟆钡慕虒W(xué)本身就有一定的難度。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選排上，一方面，我們應(yīng)注意抓住重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)有一個(gè)整體的把握；另一方面，也應(yīng)注意滿足軟件企業(yè)對(duì)Java程序設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，從而體現(xiàn)Java的應(yīng)用性。Java教學(xué)的重點(diǎn)是面向?qū)ο蟮幕靖拍?、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和主要方法，難點(diǎn)是多線程設(shè)計(jì)、I/0操作和網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)；軟件企業(yè)要求Java程序員具備的編程知識(shí)與能力有類與對(duì)象的概念（如何抽象）、面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)特征、抽象類與接口（設(shè)計(jì)）、多線程、I/0操作、Java集合框架、一些簡(jiǎn)單常用的設(shè)計(jì)模式。找出這兩方面內(nèi)容的交集，Java課內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)一共選排了8個(gè)實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表1）。

4教學(xué)實(shí)踐

教學(xué)改革需要通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)實(shí)施效果、目標(biāo)。以“實(shí)驗(yàn)2：抽象類與接口的設(shè)計(jì)和使用”為例，簡(jiǎn)要介紹其教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

4.1選取與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

抽象類作為多個(gè)子類的共同父類，體現(xiàn)的是模板式設(shè)計(jì)；接口適合為不相關(guān)的類別提供通用功能，體現(xiàn)出的是一種規(guī)范。典型的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則“開(kāi)放一封閉原則”與“依賴倒置原則”是許多設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)，兩者的核心思想都是針對(duì)抽象類和接口而不是針對(duì)具體類和實(shí)現(xiàn)編程（這也是軟件工程的基本原則之一）。抽象類和接口是Java語(yǔ)言教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，同時(shí)，掌握抽象類和接口技術(shù)也是未來(lái)從事軟件開(kāi)發(fā)工作的學(xué)生所必備的專業(yè)基本功。因此，應(yīng)當(dāng)選取抽象類與接口相關(guān)內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

問(wèn)題設(shè)計(jì)之一：某闖關(guān)游戲中有一闖關(guān)角色，游戲剛開(kāi)始時(shí)只具備人的基本本領(lǐng)如“行走”和“跳躍”等。一次闖關(guān)成功，則根據(jù)闖關(guān)成績(jī)可增大本領(lǐng)如“天上飛”、“水下游”或“力如?！钡榷饾u成為強(qiáng)大的“超人”。請(qǐng)分析如何編程模擬游戲主角闖關(guān)成為“超人”并實(shí)現(xiàn)之。

問(wèn)題的解決基于“開(kāi)放一封閉原則”和“依賴倒置原則”，涉及了抽象類與子類、接口與實(shí)現(xiàn)類，以及裝飾模式使用的內(nèi)容，具有趣味性和技術(shù)實(shí)用性，能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性并提高編程技能

4.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)

教學(xué)采用課內(nèi)和課外相結(jié)合的方式，以2～3人為一組，提倡學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課外自主探究和合作解決問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)著重問(wèn)題交流、解決，作業(yè)檢查、督促。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)于實(shí)驗(yàn)的前一周發(fā)布，給予學(xué)生一定時(shí)間的思考和準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)課內(nèi)，教師隨機(jī)點(diǎn)取部分小組檢查實(shí)驗(yàn)完成情況，采用答辯的方式，先由小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括問(wèn)題的解決（設(shè)計(jì)）方案、過(guò)程和結(jié)果。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)小組的工作提出問(wèn)題或進(jìn)行分析討論，并且除在必要時(shí)使用啟發(fā)式教學(xué)之外應(yīng)處于旁觀者和促進(jìn)者的位置，促進(jìn)和指導(dǎo)問(wèn)題的分析與討論，而非直接教學(xué)。相關(guān)知識(shí)與技術(shù)通過(guò)問(wèn)題的解決從而被學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握，設(shè)計(jì)原則在引導(dǎo)學(xué)生尋求問(wèn)題的解決辦法時(shí)被自然采用，設(shè)計(jì)模式在教師進(jìn)行總結(jié)時(shí)結(jié)合問(wèn)題的解決方案被介紹。

為配合課外教學(xué)，我系還安排了兩個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生課外學(xué)習(xí)以及教師檢查作業(yè)和答疑用。

通過(guò)以上教學(xué)改革，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，并且促進(jìn)了學(xué)生對(duì)抽象類與接口語(yǔ)法以及使用的理解和掌握，使學(xué)生能從語(yǔ)法定義和編程兩個(gè)角度來(lái)區(qū)分和選擇接口與抽象類，獲取實(shí)踐知識(shí)，并進(jìn)一步加深對(duì)抽象類與接口及其應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，鍛煉應(yīng)用抽象類與接口解決實(shí)際問(wèn)題的能力、提高專業(yè)素養(yǎng)，達(dá)成實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)及部分達(dá)成實(shí)踐通識(shí)教育目標(biāo)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)是“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較有趣，收獲不小，原來(lái)有好多自己不知道的知識(shí)。”以及“‘紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行，現(xiàn)在對(duì)這句詩(shī)體會(huì)很深?！焙汀皩?shí)驗(yàn)有壓力，但感覺(jué)能力提高不少?！?/p>

5結(jié)語(yǔ)

Java課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)改革，鍛煉和提升了學(xué)生的編程技能。以近兩年我系學(xué)生參加Java競(jìng)賽和畢業(yè)就業(yè)情況為例，在2014年第五屆“藍(lán)橋杯”全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽（Java軟件開(kāi)發(fā)本科B組）及2014年“凱通杯”廣東省Java程序員競(jìng)賽中，我系學(xué)生共獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4項(xiàng)、優(yōu)勝獎(jiǎng)2項(xiàng)；在2015年甲骨文杯全國(guó)Java程序設(shè)計(jì)大賽中，我系學(xué)生共獲廣東省賽區(qū)及全國(guó)賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；百分之七十的畢業(yè)生在廣州、深圳等地的IT企業(yè)從事與Java相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)工作。Java系列課程教學(xué)目前已成為我系的教學(xué)特色。