BOPPPS模型在Java程序設計課程中的應用

摘要：為提高Java程序設計課程教學質(zhì)量，促進自主學習、培養(yǎng)創(chuàng)新型高技能應用人才，針對Java程序設計課程教學目標及存在的問題，依據(jù)BOPPPS模型理論，分析該模型在Java程序設計中的運用。對BOPPPS模型每個理論以1～2個實例作為支撐，分析并改善運用效果，將BOPPPS理論模型恰當融入Java程序設計課程實際教學中。BOPPPS模型對改善Java程序設計課程教學效果、提高學習效率、培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才起到了積極作用。

關鍵詞：Java程序設計;教學目標;自主學習;BOPPPS模型

DOI：10. 11907/rjdk. 181194 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G433文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）008-0217-03

BOPPPS Model Application in Java Program Design Course

CHEN Yi

（School of Science， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China）

Abstract：In order to improve the quality of Java programming teaching， promote independent learning， and cultivate innovative high-skilled application talents， according to the teaching objectives and existing problems of Java programming course， the application of the BOPPPS model in Java programming is analyzed according to the model theory. For each theory of BOPPPS model， with 1 to 2 examples as the support， we analyze and improve the application effect， and integrate the BOPPPS theoretical model into the actual teaching of Java programming course. The BOPPPS model plays an active role in improving the teaching effect of the Java programming course， enhancing the learning efficiency， and cultivating innovative applied talents.

Key Words：Java programme design;teaching goal;autonomous learning;BOPPPS model

基金項目：湖北省教育廳哲學社會科學研究項目（19D031）;湖北工業(yè)大學校級教學研究項目（2018029）

作者簡介：陳益（1977-），女，碩士，湖北工業(yè)大學理學院副教授，研究方向為計算機軟件。

0 引言

BOPPPS模型是目前高校課堂教學工具研究熱點，其核心是強調(diào)教學活動以學生為主體，將學習分為6個階段，在許多高校教學中該模型在自學能力培養(yǎng)、教學效果提升方面已得到了較好驗證。有教師用BOPPPS模型指導Java程序設計的教學活動，但由于學生基礎水平、英語能力、學習主動性及對BOPPPS模型理解和運用的偏頗等原因，實際運用效果不太理想。不同課程與該模型融合存在差異，Java程序設計是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的一門重要課程，以培養(yǎng)學生自主學習、思維、實踐和提升編程能力為最終目的。本文借鑒BOPPPS模型指導Java程序設計的教學活動，實施契點是以1～2個生活案例自然解析BOPPPS理論在Java程序設計中的運用，使教學逐步深入，達到舉一反三的效果，將BOPPPS思想恰當融入Java程序設計課程教學。

1 Java課程教學目標、要求與性質(zhì)

目前，Java程序設計教學活動以案例教學為主，采用理論教學與上機指導相結(jié)合的教學模式。選用由清華大學出版、耿祥義等教師編著的《Java 2實用教程》（第5版），上機指導書為《Java 2實用教程（第5版）實驗指導與習題解答》，這套教材可為理論教學提供強有力的實踐支撐[1]。按照課堂使用教材章節(jié)的順序，列舉Java程序設計課程對學生能力培養(yǎng)3個方面的目標和要求[2]。

（1）課程必備素質(zhì)。 掌握JDK的安裝，能熟練地在各種操作系統(tǒng)上配置Java運行環(huán)境;熟練掌握JDK幫助文檔的使用方法，能迅速獲取定義類的屬性、方法等信息;能寫出符合Java語言語法規(guī)范的源程序。

（2）基礎知識。 建立面向?qū)ο蟪绦虻脑O計思想，掌握類聲明、封裝意義、對象創(chuàng)建方法等;掌握繼承和多態(tài)的使用;掌握包、接口、抽象類的用法;清楚內(nèi)部類和匿名類的關聯(lián)，掌握匿名類簡化程序的方式;正確處理各種異常;掌握常用類的用法;進行簡單、實用的圖形用戶界面GUI設計。

（3）核心知識。能對Java中各種流類文件進行正確處理;能對數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)進行操作;正確利用多線程機制;熟悉TCP/IP協(xié)議原理，能寫網(wǎng)絡應用程序;了解圖形、圖像與音頻原理;學會利用工具生成應用程序并發(fā)布為可執(zhí)行文件;對小型應用系統(tǒng)的開發(fā)流程有比較清楚的了解和認識。

Java程序設計雖有固定語法，但并不是一門理論課，而是一門實踐性課程，強調(diào)學生多動手操作、練習，學生必須自己動手練習才能掌握課程精髓，檢驗和衡量學習效果的最好方式是讓學生親自動手完成作品、展現(xiàn)成果[3]。根據(jù)Java程序設計課程的教學目標、要求與性質(zhì)，教師要關注信息技術的發(fā)展，積極調(diào)整、完善和補充新的教學內(nèi)容，緊跟企業(yè)應用步伐，使學生能及時獲得最新技術知識[4]。

2 BOPPPS模型

針對Java程序設計課程現(xiàn)狀，借助BOPPPS模型組織課堂教學，使學生既掌握Java語言固定語法，又重視實踐動手能力，努力培養(yǎng)、提高學生自主學習和程序設計能力[5]。

BOPPPS模型是起源于北美的一種教學模式，以學生為中心，強調(diào)學生主體地位，突出主觀能動性，全方位深度參與學習，調(diào)動學習積極性;教師是組織者、指導者和幫助者。BOPPPS模型注重課堂教學流程，將課堂教學劃分為6個階段[6]：①引入（Bridge-in）。目的是為了引起學生關注，激發(fā)興趣，思考所學內(nèi)容“和我有什么關系”、“我為什么要學”、“在實際中有什么作用”等，深入探究原理，使學生成為學習主體;②目標（Objective）。明確學習要達成的目標，重點是目標的表述要具體、明確，結(jié)果可檢驗;③前測（Pre-test/assessment）。本階段由教師通過提問或測驗等方式，對學生進行課前摸底，掌握實際情況，隨時跟進和調(diào)整課堂內(nèi)容的進度和深度;④參與式學習（Participatory learning）。鼓勵學生參與到學習過程中，成為學習主導者;⑤后測（Post-test/assessment）。用小測試、短論文或討論等方式檢驗學習效果是否達到了既定目標;⑥總結(jié)（Summary）。通過反饋、成果鑒定等方式對課堂內(nèi)容進行整理和匯總。

3 實際應用舉例

Java程序設計有自己的課程特點，不能生搬硬套BOPPPS模型，但BOPPPS模型注重分階段的教學理念，在進行Java程序設計課程教學時值得借鑒。Java程序設計課程內(nèi)容豐富，因此僅以其中部分內(nèi)容為例，分析如何借鑒BOPPPS模型的框架，設計和組織Java程序設計課程教學。

（1）引入。目的是為了吸引學生注意力，增加學生關注度，現(xiàn)實生活中許多熟悉的問題都可作為案例引入[7]。類是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的單位，封裝了現(xiàn)實世界中的狀態(tài)和行為。現(xiàn)實世界中的狀態(tài)和行為在信息世界轉(zhuǎn)化為變量和方法[8]。對象由類創(chuàng)建，每個對象都有自己獨立的變量，變量有不同的數(shù)據(jù)類型和存儲類別，一旦變量被聲明為static，即靜態(tài)存儲類別，所有對象都將共享該static變量，其中任何一個對象對static變量的值進行修改都將影響其它對象，Java中所有對象的static變量共享同一區(qū)域[9]。以上定義抽象晦澀，不利于學生深度理解static變量和普通變量的區(qū)別，因此舉例說明。

比如，定義一個People類，由new和構造方法創(chuàng)建對象（每個人），每個對象都擁有獨立的變量，比如，年齡、姓名、性別等都是唯一的，如果把“地球”作為對象的一個變量，不能說每個對象（每個人）都有一個“地球”，而是所有對象（所有人）共享同一個“地球”，即“地球”必須聲明為static，任何對象（人）對“地球”有輕微的破壞都將影響其他對象（人）。將“地球”的特性作為案例引入軟件設計中，以此區(qū)分static變量與普通變量的應用，能讓學生理解和接受。

又如，Animal類有eat和breathe兩個公有方法，如果Fish類繼承（extends）了Animal類，僅聲明Fish類，則有eat和breathe方法，因為Fish類繼承了Animal類，自然就繼承了Animal類中的公有方法。用生活案例Animal類和Fish類引入面向?qū)ο笤O計中繼承的概念，學生以此為切入點，深入學習繼承的應用，會發(fā)現(xiàn)Fish類的breathe方法不同于一般Animal類的breathe方法，在Fish類中寫出自己的breathe方法，F(xiàn)ish類與Animal類產(chǎn)生了方法的重寫（覆蓋），要想在Fish類中顯示Animal類的breathe方法應用，必須在Fish類的breathe方法中用super關鍵字再次調(diào)用breathe方法，進一步深入到類的多態(tài)性學習。

類似的引入案例包括不同的內(nèi)容，目的是為激起學習興趣，引導學生積極思考。

（2）目標。明確學習目標，重點是對學習目標的表述，目標表述必須具體明確，且可檢驗、可衡量或可觀察[10]。

明確可檢驗的目標在很大程度上決定了學習積極性，所以認識和了解Java程序設計十分必要。Java語言有3個發(fā)展方向，即JSE、JEE、JME，JSE被稱為“Java平臺標準版”，是Java平臺的基礎，基于該原因選用本課程教材[11]。課程開始之初明確告訴學生JSE應用領域及學習后收獲。JSE主要用作桌面應用開發(fā)，如QQ、Word等。掌握JSE后，學生能開發(fā)一些桌面系統(tǒng)或游戲。為了讓學生有很深刻感受，將JSE技術已完成的項目作現(xiàn)場演示，比如“坦克大戰(zhàn)”游戲，JSE主要功能是讓坦克移動并智能地打出炮彈、躲避子彈、炸毀對方坦克。演示系統(tǒng)或游戲可能只需很短的時間，但是完整地呈現(xiàn)設計效果需要結(jié)合課程中許多知識點，學生將知識點串接起來，加以設計和綜合即能做出自己的作品。讓學生親眼目睹由JSE技術完成的系統(tǒng)在一定程度上能激發(fā)學生好勝心，觸動學習興趣和欲望[12]。

不僅可以根據(jù)課程性質(zhì)給出總體目標，還可依據(jù)每章知識點或是綜合幾章知識點，做出相應的設計案例作為衡量目標。假如某人在2000年1月1日打魚，請用“三天打魚，兩天曬網(wǎng)”為例，求出給定的時間某年某月某日是在打魚還是在曬網(wǎng)，并求該天和2000年1月1日相隔了多少天。學生綜合利用選擇結(jié)構的switch語句和循環(huán)結(jié)構的for語句即能解決此案例中的問題。

針對課程和每個章節(jié)都必須制定非常明確的目標，學習才有方向和針對性，目標要可控制、可衡量。每個目標的制定都應充分考慮學生的自信心，幫助學生自我肯定，學習才能逐步深入下去[13]。

（3）前測。在具體內(nèi)容學習之前了解學生對所學內(nèi)容或?qū)ο葘еR的認知程度，進而調(diào)整課堂內(nèi)容的深度與進度，可通過提問或者測驗等方式進行前測[14]。

每開始一個新知識點講解，以往的知識點都用作前測信息加以檢驗，方式亦可多樣。如果學生學習過C或C++等課程，可以把課程中的知識點抽取出來作為Java程序設計的前測內(nèi)容，一方面回顧以往知識點，同時也注意區(qū)分相同知識點在不同語言應用的細小區(qū)別。比如，自增自減（++ --）算術運算符用輸出函數(shù)printf（）處理在C和Java中的不同。int i=3;printf（“%d，%d，%d，%d＼n”，++i，i++，i--，--i）在C程序設計中的結(jié)果分別是3、2、2、2，在 Java程序設計中計算結(jié)果依次為4、4、4、3。從結(jié)果看，C程序設計處理的順序為從右到左，Java程序設計處理的順序為從左到右[15]。相同的內(nèi)容用不同的語言進行處理，結(jié)果出現(xiàn)很大不同，應提醒學生在學習新的語言時注意區(qū)別。

（4）參與式學習。強調(diào)和鼓勵學生深度參與學習。課堂的主角是學生，可以分層次地讓每個學生都深度參與課堂，有預習能力和習慣的學生，經(jīng)過課前自主學習和獨立思考，課堂上“有備而來”，能與教師高頻互動，教師可用一些復雜的問題啟發(fā)學生思維，強化知識深度和廣度，提高學習績效，培養(yǎng)自學能力。對于有學習積極性和自我管理能力的中等學生，有些問題的理解和應用需要教師從中協(xié)助，教師可交付一些較為復雜的問題，使學生逐步成長。對潛能生需要教師進行個別耐心輔導，甚至是長期跟蹤和幫扶，盡可能不讓他們落得太遠，要用最直接的問題引導和鼓勵他們，稍有進步大力肯定，培養(yǎng)他們的自信心，以減輕學習焦灼感[16]。

（5）后測。檢驗學習是否達到既定目標。根據(jù)Java程序設計課程性質(zhì)，一般用即興編程的方式進行后測活動[17]。

講解完類與對象后，給出求一個長方形周長和面積的案例，檢測學生對類與對象的理解程度。要求用面向過程的程序設計完成以下步驟：①確定長方形周長和面積的算法;②定義兩個變量，分別表示長和寬;③定義兩個方法（函數(shù)）計算周長和面積;④求出周長和面積具體數(shù)值。

要求用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計完成以下步驟：①設計一個長方形類，封裝長方形的狀態(tài)（長和寬）和行為（周長和面積）;②將長方形類所有共性抽取出來，定義一個具體對象;③定義對象自己的狀態(tài)（變量）和行為（方法或函數(shù)）;④求出周長和面積具體數(shù)值。

該案例可讓學生在課堂上完成，現(xiàn)場寫下程序并分析兩種方式區(qū)別，檢驗學生能否對類與對象的內(nèi)容正確應用并掌握面向?qū)ο笈c面向過程程序設計的區(qū)別;若條件允許，能在機房完成對程序的實時調(diào)試，教學效果更好。

（6）總結(jié)。通過課堂反饋描述，概括整學期教學活動，歸納每個章節(jié)課堂內(nèi)容。發(fā)表的論文、開發(fā)完成的系統(tǒng)或其它一些作品等成果鑒定都能作為教學活動總結(jié)。

Java程序設計課程可用一個小項目的開發(fā)作為總結(jié)內(nèi)容，比如，在目標里提到的類似與“坦克大戰(zhàn)”的項目，學生可以個人完成，也可以組隊完成，教學活動結(jié)束前給定專門的成果鑒定時間，要求每個人清楚陳述自己的工作并進行演示，然后回答教師提問，作為期末考核的一部分。

4 結(jié)語

Java程序設計課程，以BOPPPS模型為指導，設計案例組織教學，注重“教”與“學”雙向互動，以“學生為中心”發(fā)揮“主體”地位，教師發(fā)揮“引導”作用[18]。引導學生深度參與、主動學習，激發(fā)學生積極探索，調(diào)動學習積極性和主動性，讓學生從“要我學”變?yōu)椤拔乙獙W”，從而實現(xiàn)提高教學效果、培養(yǎng)高技能應用型人才的目的[19]。

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（責任編輯：江 艷）