基于任務(wù)驅(qū)動的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式研究

王小月

摘要：Java程序設(shè)計(jì)課程對于培養(yǎng)學(xué)生的編程思維及解決問題的能力具有關(guān)鍵作用，但傳統(tǒng)的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果不太理想，無法適應(yīng)新時代教育需求。為提高Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果，文章分析了Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了基于任務(wù)驅(qū)動的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式的構(gòu)建，結(jié)合“網(wǎng)上購物系統(tǒng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目探討該教學(xué)模式的實(shí)施過程。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動；Java程序設(shè)計(jì)；課程教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）05-0156-03

0 引言

Java程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，對于培養(yǎng)學(xué)生的編程思維及解決問題的能力具有重要作用。然而，傳統(tǒng)Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式下，教學(xué)內(nèi)容較為抽象，缺乏實(shí)踐性、趣味性，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為改善Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提出基于任務(wù)驅(qū)動的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式，將Java程序設(shè)計(jì)的知識點(diǎn)分解為多個任務(wù)單元，按照由易到難、由淺入深的順序進(jìn)行教學(xué)。每個任務(wù)單元都包含任務(wù)描述、任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)要求、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評價(jià)等環(huán)節(jié)，使學(xué)生在完成具體任務(wù)的過程中掌握和運(yùn)用Java程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識技能，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際問題的解決[1]。

1 Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

Java程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的必修課程之一，旨在讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的基本語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο缶幊?、異常處理、多線程編程、輸入輸出流、圖形用戶界面等知識，培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和解決問題的能力。然而，目前Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在以下幾方面問題：

1.1 教學(xué)內(nèi)容過于抽象化

Java程序設(shè)計(jì)課程涉及知識點(diǎn)較多，涵蓋了Java 語言的基礎(chǔ)和進(jìn)階內(nèi)容以及Java平臺的各種特性和應(yīng)用。為了讓學(xué)生掌握這些知識點(diǎn)，教師往往采用講授法進(jìn)行教學(xué)，將大量的概念、原理、規(guī)則和方法灌輸給學(xué)生，使得教學(xué)內(nèi)容過于抽象化，缺乏實(shí)際意義和應(yīng)用場景。這樣的教學(xué)方式不利于學(xué)生理解和記憶知識點(diǎn)，也不利于學(xué)生培養(yǎng)編程思維。

1.2 教學(xué)方法缺乏實(shí)踐性

Java程序設(shè)計(jì)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，需要學(xué)生通過編寫代碼來實(shí)現(xiàn)各種功能。然而，目前Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，實(shí)踐環(huán)節(jié)往往被忽視，只安排少量的上機(jī)練習(xí)、實(shí)驗(yàn)，而且這些練習(xí)或?qū)嶒?yàn)往往是與教材同步的例題、習(xí)題，缺乏創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性。這樣的教學(xué)方法不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，也無法激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)致學(xué)生對Java程序設(shè)計(jì)缺乏深入的探索實(shí)踐[2]。

1.3 教學(xué)評價(jià)單一

Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)評價(jià)通常依賴于期末考試成績，而期末考試往往只考查學(xué)生對Java語言基本語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等知識點(diǎn)的掌握程度，而忽略了對學(xué)生編程思維和解決問題能力的考核。這樣的教學(xué)評價(jià)方式相對單一，不能全面反映學(xué)生對Java程序設(shè)計(jì)課程的真實(shí)水平，也不能有效促進(jìn)學(xué)生對Java程序設(shè)計(jì)知識和技能的深入理解運(yùn)用。

2 基于任務(wù)驅(qū)動的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式分析

為解決上述問題，本文提出基于任務(wù)驅(qū)動的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式。該課程的知識體系主要分為Java 基礎(chǔ)知識、流程控制和數(shù)組、面向?qū)ο蟮木幊?、異常處理、多線程設(shè)計(jì)、輸入輸出流、GUI編程等。任務(wù)設(shè)計(jì)包括Java語言基礎(chǔ)、Java語言提高、Java語言的應(yīng)用三個階段[3]。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)踐。本文以“網(wǎng)上購物系統(tǒng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目為例，基于任務(wù)驅(qū)動的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式如表1 所示。

3 基于任務(wù)驅(qū)動的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)施

在教學(xué)過程中按照任務(wù)驅(qū)動教學(xué)設(shè)計(jì)的要求對學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，使他們能夠完成各個任務(wù)單元，并達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。本文以“網(wǎng)上購物系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為項(xiàng)目背景，結(jié)合表1列出的任務(wù)，具體闡述如何實(shí)施基于任務(wù)驅(qū)動的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)。

3.1 Java 語言基礎(chǔ)階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

Java語言基礎(chǔ)階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)主要包括三個任務(wù)單元，分別是Java語言概述和開發(fā)環(huán)境搭建、Java語言基本語法和數(shù)據(jù)類型、Java語言輸入輸出流。這三個任務(wù)單元旨在讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的基本概念，熟悉Java開發(fā)環(huán)境的安裝使用，掌握J(rèn)ava語言的基本語法規(guī)則、數(shù)據(jù)類型，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的輸入輸出操作[4]。具體的教學(xué)實(shí)施步驟如下：

任務(wù)1：Java語言概述和開發(fā)環(huán)境搭建。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的基本概念，熟悉Java開發(fā)環(huán)境的安裝和使用。教師首先通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容，引起學(xué)生對Java語言的興趣和好奇。然后，教師通過演示或提供操作指南等方式，指導(dǎo)學(xué)生安裝并配置Java開發(fā)環(huán)境，編寫一個簡單的Hello World程序，讓學(xué)生體驗(yàn)Java程序設(shè)計(jì)的基本過程。最后，教師通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋[5]。

任務(wù)2：Java語言基本語法和數(shù)據(jù)類型。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的基本語法規(guī)則和數(shù)據(jù)類型，能夠使用常量、運(yùn)算符、表達(dá)式等進(jìn)行簡單的計(jì)算。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的基本語法規(guī)則，包括標(biāo)識符、關(guān)鍵字、注釋、分隔符等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。然后，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的數(shù)據(jù)類型和變量，包括原始數(shù)據(jù)類型、引用數(shù)據(jù)類型、變量聲明、變量賦值等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。接著，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹常量、運(yùn)算符、表達(dá)式等知識，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫一個程序，實(shí)現(xiàn)從鍵盤輸入兩個整數(shù)，進(jìn)行加減乘除運(yùn)算，輸出結(jié)果，并通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋。

任務(wù)3：Java語言輸入輸出流。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的輸入輸出流的概念和分類，熟悉常用的輸入輸出流類和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的文件操作。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的輸入輸出流的概念、分類，包括字節(jié)流、字符流、緩沖流、數(shù)據(jù)流、對象流等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行講解。然后，教師播放視頻，結(jié)合視頻介紹常用的輸入輸出流類及用法，包括File 類、FileInputStream類、FileOutputStream類、BufferedReader 類、BufferedWriter 類、Scanner類、PrintWriter 類等，結(jié)合示例代碼進(jìn)行講解、演示。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫程序，實(shí)現(xiàn)從鍵盤輸入一段文本，并將其保存到一個文本文件中，并通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋[6]。

3.2 Java 語言提高階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

Java語言提高階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)主要包括以下任務(wù)單元，分別是Java語言流程控制和數(shù)組、Java 語言面向?qū)ο缶幊?。這幾個任務(wù)單元旨在讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的流程控制結(jié)構(gòu)，包括順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等，熟悉數(shù)組的概念和使用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)一維數(shù)組和二維數(shù)組的創(chuàng)建、賦值、遍歷等操作，掌握類和對象的定義和使用方法，了解封裝、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο缶幊痰暮诵奶匦浴＞唧w的教學(xué)實(shí)施步驟如下：任務(wù)4：

Java語言流程控制和數(shù)組。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的流程控制結(jié)構(gòu)，包括順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等，熟悉數(shù)組的概念和使用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)一維、二維數(shù)組的創(chuàng)建、賦值、遍歷等操作。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的流程控制結(jié)構(gòu)，包括if-else語句、switch-case 語句、for 循環(huán)語句、while 循環(huán)語句、do-while循環(huán)語句等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。然后，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹數(shù)組的概念和使用方法，包括一維數(shù)組和二維數(shù)組的創(chuàng)建、賦值、遍歷等操作，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫一個程序，實(shí)現(xiàn)從文本文件中讀取多個商品的信息，并將其存儲到一個一維數(shù)組中，然后對數(shù)組進(jìn)行排序，并輸出排序后的結(jié)果，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋。

任務(wù)5：Java語言面向?qū)ο缶幊?。該任?wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握類和對象的定義和使用方法，了解封裝的概念和作用。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍詈吞攸c(diǎn)，包括類、對象、屬性、方法、實(shí)例化等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。然后，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹封裝的概念和作用，包括私有屬性、公共方法、構(gòu)造方法、this關(guān)鍵字等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫一個程序，定義一個商品類Product，包含名稱、價(jià)格、庫存等屬性和購買、退貨等方法，并創(chuàng)建多個商品對象，調(diào)用其方法并輸出其屬性值，通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)反饋。

3.3 Java 語言應(yīng)用階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

Java語言應(yīng)用階段的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)主要包括三個任務(wù)單元，分別是Java語言異常處理、Java語言多線程設(shè)計(jì)、Java語言GUI編程。這三個任務(wù)單元旨在讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的異常處理、多線程設(shè)計(jì)、GUI 編程等高級知識和技能，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜和更完善的網(wǎng)上購物系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體的教學(xué)實(shí)施步驟如下：

任務(wù)6：Java語言異常處理。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的異常處理的概念和方法，能夠捕獲并處理可能出現(xiàn)的異常情況。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的異常處理的概念和方法，包括異常的分類、拋出、捕獲、處理等內(nèi)容，并通過示例代碼進(jìn)行解釋和演示。然后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫一個程序，實(shí)現(xiàn)用戶登錄后選擇商品進(jìn)行購買，捕獲并處理可能出現(xiàn)的異常情況，如用戶名或密碼錯誤、余額不足等，通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋。

任務(wù)7：Java語言多線程設(shè)計(jì)。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言的多線程設(shè)計(jì)的概念、方法，能夠創(chuàng)建并管理多個線程，并使用同步機(jī)制避免沖突。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言的多線程設(shè)計(jì)的概念和方法，包括線程的創(chuàng)建、啟動、運(yùn)行、終止等內(nèi)容，通過示例代碼進(jìn)行解釋演示。然后，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹同步機(jī)制的概念和作用，包括同步方法、同步代碼塊、同步鎖等內(nèi)容，通過示例代碼進(jìn)行講解。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫程序，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建兩個線程分別模擬用戶購買商品、商家發(fā)貨，并使用同步機(jī)制避免沖突，對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)和反饋[7]。

任務(wù)8：Java語言GUI編程。該任務(wù)單元的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握J(rèn)ava語言GUI編程的概念及方法，能夠創(chuàng)建并管理圖形用戶界面，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的事件處理。首先，教師通過講授或播放視頻等方式，介紹Java語言GUI編程的概念和方法，包括AWT、Swing等圖形用戶界面組件庫以及組件、容器、布局管理器、事件監(jiān)聽器等內(nèi)容，通過示例代碼進(jìn)行講解。然后，教師指導(dǎo)學(xué)生編寫一個程序，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個圖形用戶界面，包含用戶名、密碼、商品列表、購物車等組件，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的事件處理，通過自我評價(jià)、同伴評價(jià)、教師評價(jià)等方式對學(xué)生完成該任務(wù)單元的情況進(jìn)行評價(jià)反饋。

4 結(jié)束語

基于任務(wù)驅(qū)動的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式是一種以任務(wù)為核心，以項(xiàng)目為載體，以能力為目標(biāo)的教學(xué)模式。該模式將Java程序設(shè)計(jì)的知識點(diǎn)分解為多個任務(wù)單元，按照由易到難、由淺入深的順序進(jìn)行教學(xué)。每個任務(wù)單元都包含任務(wù)描述、任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)要求、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評價(jià)等環(huán)節(jié)，使學(xué)生在完成具體的任務(wù)過程中，掌握和運(yùn)用Java程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識技能，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際問題的解決。該模式的主要特點(diǎn)是緊密結(jié)合實(shí)踐、注重過程指導(dǎo)、多元化評價(jià)，能夠有效提高Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的編程思維及解決問題的能力。

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