人工智能時代下“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)改革探析

【摘" 要】 基于人工智能時代背景，文章針對“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)中存在的問題，對標(biāo)金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提出圍繞OBE教學(xué)理念設(shè)定“Java程序設(shè)計”教學(xué)目標(biāo)、調(diào)整教學(xué)課時量的思路，提出引入線上線下混合教學(xué)模式、闖關(guān)式學(xué)習(xí)模式的建議，旨在提升學(xué)生編程能力，讓Java教學(xué)能夠高度契合企業(yè)需求。

【關(guān)鍵詞】 Java程序設(shè)計；人工智能時代；混合式教學(xué)；OBE教學(xué)模式；闖關(guān)式教學(xué)模式

“Java程序設(shè)計”課程包含內(nèi)容龐大且繁雜，具有一定的理解難度和學(xué)習(xí)難度。為了滿足企業(yè)單位的Java人才需求，要求所有學(xué)習(xí)Java語言編程的學(xué)生都能夠?qū)ava語言及內(nèi)容進(jìn)行深入了解和應(yīng)用。而想要實現(xiàn)上述目的，就必須正視當(dāng)前“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)存在的問題，并以人工智能和OBE教學(xué)模式為改革依據(jù)，探討“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)改革實踐，提出“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)改革策略，以深入擴(kuò)大“Java程序設(shè)計”課程的范圍。

一、“Java程序設(shè)計”課程概況

“Java程序設(shè)計”課程是軟件工程專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)科技術(shù)課，該課程的開設(shè)能夠讓學(xué)生充分掌握面向?qū)ο蟮乃枷?，形成?guī)范的編程風(fēng)格，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。Java是一種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的設(shè)計語言，具有代碼質(zhì)量較高、需要跨平臺以及網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計功能突出的特性。Java語言具有廣泛應(yīng)用性，是一種跨平臺、簡單的健壯性和分布式動態(tài)語言。目前，被廣泛應(yīng)用于手持式電子消費產(chǎn)品、手機(jī)智能卡、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)領(lǐng)域。而作為計算機(jī)專業(yè)的重要課程，“Java程序設(shè)計”面向?qū)ο鬄檐浖_發(fā)課程，要求學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)Java語言編程與設(shè)計，掌握軟件創(chuàng)新設(shè)計能力與獨立編程能力。隨著Java編程技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能以及高級J2EE框架被融入了“Java程序設(shè)計”課程，這進(jìn)一步增加了“Java程序設(shè)計”課程的教學(xué)難度和壓力。

二、“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)問題

（一）教學(xué)內(nèi)容滯后

以往在開展“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)工作時，其主要教學(xué)內(nèi)容圍繞課本教材以及大綱入手，整體教學(xué)知識涉及范圍存在局限性。再加上教學(xué)大綱以及課本教材更新不及時，難免會引發(fā)教學(xué)內(nèi)容的滯后性。在這種情況下，教師教學(xué)講解環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)“學(xué)生問，教師答”的情況。雖然能夠提高學(xué)生問題解決的針對性，但從客觀上來講，沒能結(jié)合企業(yè)當(dāng)前所面臨的實際問題，即教學(xué)內(nèi)容不具有先進(jìn)性和應(yīng)用性，容易降低教學(xué)效率并延長教學(xué)進(jìn)程。

（二）教學(xué)形式單一

“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)具有一定難度，如果學(xué)生不具備良好的專業(yè)知識基礎(chǔ)，多數(shù)教師在講解相關(guān)知識時，為了保證整個課堂的秩序以及學(xué)生能夠?qū)W有所獲，會沿用“教師講，學(xué)生聽”的被動教學(xué)方式，而引發(fā)教學(xué)形式單一問題。受到單一化教學(xué)形式的影響，以及Java語言編程實操練習(xí)的缺乏，學(xué)生會逐漸失去自主學(xué)習(xí)的能動性與主動性，甚至?xí)饾u弱化自身獨立編程與軟件開發(fā)的潛力。

（三）教學(xué)主體缺乏主動性

作為一門計算機(jī)專業(yè)的前沿課程，“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)目的為依托課程體系培養(yǎng)學(xué)生日后在Java領(lǐng)域獨立開發(fā)、創(chuàng)新軟件的能力。但事實上，教師在展開課程教學(xué)時，通常會以理論知識講解為第一課程，即先向?qū)W生傳遞課程理論及原理，而這部分知識具有晦澀難懂的特點，學(xué)生在被動接受知識的過程中，無法更為直觀地理解“Java程序設(shè)計”相關(guān)概念，也難以有效激發(fā)對“Java程序設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)興趣。長此以往，容易限制學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

除此之外，“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)還體現(xiàn)在實踐課時不足、授課內(nèi)容趨同、課程評價標(biāo)準(zhǔn)落后等多個方面。上述問題直接影響了學(xué)生實際動手能力、學(xué)生個性化學(xué)習(xí)程度、學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有效性。

三、“Java程序設(shè)計”課程改革思路

在教學(xué)體系中，OBE教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)整個課程的教學(xué)目標(biāo)，是指基于學(xué)生應(yīng)取得關(guān)鍵成效展開的教學(xué)工作。針對當(dāng)前“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)中存在的挑戰(zhàn)，文章提出基于人工智能與OBE的“Java程序設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)調(diào)整方法，旨在有效強(qiáng)化學(xué)生知識的掌握程度，確保遵循企業(yè)實際需求展開“Java程序設(shè)計”教學(xué)工作。但需要注意的是，在人工智能以及OBE教學(xué)模式下的“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)改革要點如下。

首先，獲取人工智能程序中的信息。在OBE教學(xué)模式下，學(xué)生能夠以目標(biāo)網(wǎng)站為信息獲取源，利用人工智能程序完成數(shù)據(jù)信息的搜集，并從中獲取重要的Java語言編程資源。其中，目標(biāo)網(wǎng)站信息獲取是指應(yīng)用虛擬瀏覽器加載算法的獲取方式，從大型招聘網(wǎng)站以及招聘指導(dǎo)性網(wǎng)站的用人需求信息。在獲取信息的過程中，可參考如下關(guān)鍵詞：Input：URL對應(yīng)網(wǎng)頁的鏈接；Begin：獲取頁面數(shù)據(jù)流；BrowserLoad：虛擬瀏覽器加載算法；Output：DocummentStream瀏覽器內(nèi)容數(shù)據(jù)流對象等。

其次，調(diào)整人工智能時代下的“Java程序設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)。在調(diào)整“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)時，有必要根據(jù)OBE教學(xué)模式與人工智能，評估學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，然后根據(jù)學(xué)生狀態(tài)表現(xiàn)及評估結(jié)果，有針對性地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及課程目標(biāo)，借此有效適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)情況。具體可按以下步驟完成教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整。第一，設(shè)定OBE課程目標(biāo)，抽取目標(biāo)技術(shù)關(guān)鍵詞；第二，構(gòu)建人工智能程序；第三，根據(jù)關(guān)鍵詞權(quán)值計算可調(diào)整的課時量，并將其設(shè)定為“基礎(chǔ)課時+可調(diào)整課時”。需要注意的是，在構(gòu)建人工智能程序時，要結(jié)合采取BrowserLoad算法抽取Java測試信息、網(wǎng)站需求信息中的文本數(shù)據(jù)，然后對Java關(guān)鍵詞進(jìn)行加權(quán)。通常來講，按照以上流程計算出當(dāng)前企業(yè)所提出的Java編程人才需求，能夠在保證教學(xué)、就業(yè)與工作一致的前提下，設(shè)置最恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)目標(biāo)權(quán)重及課時量。

最后，設(shè)定人工智能下的“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)目標(biāo)。人工智能下的“Java程序設(shè)計”，應(yīng)結(jié)合考慮OBE教學(xué)模式關(guān)注問題，設(shè)定課程教學(xué)目標(biāo)。具體而言，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定內(nèi)容包括對“Java程序設(shè)計”基礎(chǔ)知識、Java的面向?qū)ο?、Java程序結(jié)構(gòu)以及運行方式、Java數(shù)據(jù)處理這四個方面的理解與熟悉。第一，掌握“Java程序設(shè)計”基礎(chǔ)知識。主要是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成與計算機(jī)構(gòu)成，并解決軟件工程復(fù)雜問題的能力，其涉及內(nèi)容包括了解安裝、設(shè)置、運行Java虛擬機(jī)的方法；調(diào)用、存儲、編譯、發(fā)布Java程序的方式；掌握J(rèn)ava基本語法結(jié)構(gòu)等。第二，Java的面向?qū)ο?。主要是為了培養(yǎng)學(xué)生了解軟件開發(fā)過程管理模型，掌握軟件生命周期元素，適應(yīng)軟件研發(fā)企業(yè)CMMI軟件評價標(biāo)準(zhǔn)、ISO國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其涵蓋內(nèi)容包括掌握基于Java的類、接口的設(shè)計，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)Java模板類的方式，內(nèi)部類、抽象類等使用方法，Java的字符串處理方式等。第三，Java程序結(jié)構(gòu)以及運行方式。主要是為了培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計能力與開發(fā)系統(tǒng)能力，著重引導(dǎo)學(xué)生形成收集、分析、設(shè)計、測試、編碼與維護(hù)資料的能力，其主要內(nèi)容有掌握調(diào)試Java程序的方法，可分析程序錯誤，掌握運行與調(diào)試異常處理與多線程處理的程序及模式等。第四，Java數(shù)據(jù)處理。主要是為了培養(yǎng)學(xué)生了解項目管理軟件、開發(fā)平臺、配置管理軟件、測試平臺等現(xiàn)代軟件開發(fā)工具的使用方法，其包括內(nèi)容有通過Java訪問數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行SQL語句并獲得結(jié)果，基于流的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建文本文件以及二進(jìn)制訪問程序等。

四、“Java程序設(shè)計”課程改革策略

為著重提高“Java程序設(shè)計”課程的創(chuàng)新性、高階性與挑戰(zhàn)性，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并將整個課程教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，教師有必要結(jié)合企業(yè)需求，打造線上線下混合模式以及闖關(guān)式學(xué)習(xí)模式，在增加“Java程序設(shè)計”課程互動性的同時，有效激發(fā)學(xué)生編程興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

（一）探索線上線下混合式教學(xué)方式

在人工智能時代背景下，為進(jìn)一步結(jié)合企業(yè)需求，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力與實踐能力，教師在開展“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)工作前，應(yīng)以課題組的方式從課前、課上、課后以及實驗四個環(huán)節(jié)，探索與嘗試混合式教學(xué)方式。首先，在課前階段，教師可利用雨課堂向?qū)W生提前推送預(yù)習(xí)資料，例如，通過雨課堂將練習(xí)、視頻、音頻、PPT以及網(wǎng)頁等資料，推送到學(xué)生微信，幫助學(xué)生消化理解課堂上的一些知識內(nèi)容。其次，在課上階段，教師也可結(jié)合雨課堂動態(tài)化把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。例如，學(xué)生開啟雨課堂授課方式后，能夠按照講授進(jìn)度將教學(xué)PPT主頁發(fā)送到學(xué)生微信，并通過現(xiàn)實練習(xí)的方法掌握學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)對知識的理解情況。同時，還可利用討論、彈幕等功能，向?qū)W生提問，以便于教師精準(zhǔn)定位學(xué)生理解難點和要點。再次，在課后階段，教師可結(jié)合POJ平臺實施挑戰(zhàn)練習(xí)與自主練習(xí)，即將課后時間練習(xí)轉(zhuǎn)移到POJ平臺上，以最大限度幫助學(xué)生補(bǔ)充課內(nèi)練習(xí)的不足。在此期間，教師可按學(xué)生不同級別給出練習(xí)要求，用來滿足學(xué)生的個性化練習(xí)需求。最后，在實驗階段，教師可利用POJ平臺達(dá)到強(qiáng)化編程練習(xí)的效果。即將實驗練習(xí)轉(zhuǎn)移到POJ平臺上，然后通過在線測試等方式查看學(xué)生提交作品，了解學(xué)生編程習(xí)慣以及代碼特點。

總體來說，利用以上四個環(huán)節(jié)實現(xiàn)“Java程序設(shè)計”課程的改革，可以達(dá)到教學(xué)資源立體化和教學(xué)手段綜合化的要求。其中，教學(xué)資源立體化是指呈現(xiàn)出了多元立體的教學(xué)資源體系，例如，利用紙質(zhì)教材構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，結(jié)合線上及時答疑以及個性化實踐平臺等手段，完成教學(xué)工作。而教學(xué)手段綜合化是指整個教學(xué)過程利用信息化以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)手段，實現(xiàn)了教學(xué)資源的獲取、教學(xué)評價的落實，尤其是實踐教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化，不僅有效提高了實訓(xùn)的質(zhì)量和效率，同時也打破了實訓(xùn)的時空限制。

（二）探索闖關(guān)式學(xué)習(xí)模式

教師在推進(jìn)“Java程序設(shè)計”課程教學(xué)改革工作期間，結(jié)合實際教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果受教學(xué)形式的影響。如果教學(xué)形式更加互動和先進(jìn)，學(xué)生編程興趣也會更加濃烈，那么學(xué)習(xí)結(jié)果則更具有個性化和探究性，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率提升得也就越快。所以，為了契合學(xué)生富有挑戰(zhàn)和激情的這一學(xué)習(xí)特性，教師可采取設(shè)置“闖關(guān)式”實踐練習(xí)的方法，增加課后練習(xí)環(huán)節(jié)的探索性。具體來說，教師在探索闖關(guān)式學(xué)習(xí)模式前，需要針對性梳理“Java程序設(shè)計”課程知識點，并從中選取“里程碑式”知識點，用來在POJ平臺設(shè)計并建設(shè)相應(yīng)題庫。在此期間，可應(yīng)用html5設(shè)計頁面，實現(xiàn)對不同過關(guān)難度等級知識點的呈現(xiàn)。然后，可通過設(shè)計具有互動性特質(zhì)的做題游戲形式，增強(qiáng)學(xué)生闖關(guān)交互體驗感，讓學(xué)生動態(tài)化掌握自己的學(xué)習(xí)程度與學(xué)習(xí)進(jìn)度，繼而實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。

五、結(jié)語

Java語言被廣泛應(yīng)用于Web應(yīng)用程序建立、企業(yè)級軟件設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備訪問等方面，課件學(xué)習(xí)Java編程技術(shù)對學(xué)生畢業(yè)后參與就業(yè)和創(chuàng)業(yè)起著十分重要的作用。但事實上，在大學(xué)教學(xué)期間，由于教學(xué)課時量有限以及Java所涉及的內(nèi)容較為廣泛，教師無法將所有知識內(nèi)容傳遞給學(xué)生。針對這一問題，圍繞人工智能與OBE教學(xué)模式提出調(diào)整“Java程序設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的方法，旨在設(shè)定更加有效的教學(xué)目標(biāo)安排、更加合理的教學(xué)課時量，促使教師能夠結(jié)合企業(yè)需求實現(xiàn)知識的講解與傳遞。

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