陳　昊　明　仲

文章編號(hào)：1672-5913(2009)10-0148-03

摘要：針對(duì)Java語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，本文探討了該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革。通過(guò)在課程中引入敏捷方法和自動(dòng)單元測(cè)試，來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的編程能力、溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，改善學(xué)生編寫(xiě)程序的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Java；敏捷方法；結(jié)對(duì)編程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

Java自1995年由Sun公司正式推出，就迅速成為全球主流與應(yīng)用廣泛的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，其跨平臺(tái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算帶來(lái)了劃時(shí)代的變革，從一種編程語(yǔ)言發(fā)展成為全球第一大領(lǐng)先開(kāi)發(fā)平臺(tái)。為了適用人才培養(yǎng)的需要，各高校紛紛開(kāi)設(shè)了Java程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的課程，該語(yǔ)言也逐漸成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)和軟件工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生需掌握的一門(mén)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。我校軟件工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中將該課程安排在“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(C++)”之后開(kāi)設(shè)，即二年級(jí)上學(xué)期。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，該課程教學(xué)大多仍沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，主要強(qiáng)調(diào)個(gè)體的動(dòng)手實(shí)踐，而忽視了溝通與交互，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、理解不夠深入、開(kāi)發(fā)效率較低。且大多數(shù)同學(xué)習(xí)慣于編寫(xiě)“基本正確的程序”，而不是致力于編寫(xiě)“盡量正確的程序”，結(jié)果所編程序的質(zhì)量不高。

敏捷方法首次提出來(lái)是在上世紀(jì)90年代后期，其目的是為了在需求和技術(shù)不斷變化的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)快速的軟件開(kāi)發(fā)。敏捷的價(jià)值觀是：個(gè)體和交互勝過(guò)過(guò)程和工具；可以工作的軟件勝過(guò)面面俱到的文檔；客戶(hù)合作勝過(guò)合同談判；響應(yīng)變化勝過(guò)遵循計(jì)劃。敏捷方法強(qiáng)調(diào)應(yīng)加強(qiáng)開(kāi)發(fā)人員之間的交互，加強(qiáng)與客戶(hù)的交互，注重有可工作的軟件和完善、不過(guò)分的文檔，積極、快速應(yīng)對(duì)客戶(hù)的需求變化，而不是回避。近年來(lái)，敏捷方法已經(jīng)受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的越來(lái)越多的關(guān)注。其中一些方法，如結(jié)對(duì)編程等已經(jīng)被實(shí)踐證明能有效提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量，并應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)等課程的教學(xué)過(guò)程中，取得良好的教學(xué)效果。

在分析Java語(yǔ)言課程的特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)踐背景的基礎(chǔ)上，針對(duì)該課程傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的一些局限性，通

過(guò)引入敏捷方法和自動(dòng)單元測(cè)試，來(lái)提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，取得了較好的教學(xué)效果。

2本課程特點(diǎn)

“Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”是軟件工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)選修課，主要講授面向?qū)ο蟮腏ava語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用。在選修本課程之前，學(xué)生已經(jīng)修過(guò)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(C++)”，具有C++的基本知識(shí)，并對(duì)面向?qū)ο笏枷胗幸欢ǖ牧私?。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在一定程度上掌握面向?qū)ο蟮乃季S方式，理解Java語(yǔ)言特有的一些屬性，能夠明白Java語(yǔ)言與其他面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言的區(qū)別，使用Java語(yǔ)言有能力編寫(xiě)有實(shí)際意義的應(yīng)用程序。但是在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，編程的質(zhì)量不高。其主要原因有：

(1) 學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)過(guò)C++，但是不夠熟練，且對(duì)面向?qū)ο笏枷肜斫獠簧?，在學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言的初期有不少疑惑。如經(jīng)常有同學(xué)提出“Java 到底有什么用？”，“我已經(jīng)學(xué)了C++，為什么還要學(xué)Java？”以及“Java怎么感覺(jué)與C++有很大的不同？”等問(wèn)題。如果不能及時(shí)解決學(xué)生的疑惑，將導(dǎo)致學(xué)生在隨后的學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏興趣，散失信心。因此在這個(gè)階段，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)通過(guò)比較Java與C++的異同來(lái)展示Java的基本語(yǔ)法和一些特性，使學(xué)生充分了解學(xué)習(xí)Java的必要性，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

(2) 在教學(xué)過(guò)程中，主要強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)例來(lái)展示Java的特性，并要求學(xué)生模仿實(shí)例來(lái)使用這些特性編寫(xiě)應(yīng)用程序，但是忽略了程序的質(zhì)量，甚至有些實(shí)例代碼本身就不夠嚴(yán)謹(jǐn)。因此學(xué)生所編寫(xiě)程序的質(zhì)量很難得到保證。

(3) 學(xué)生獨(dú)立性較強(qiáng)，不善于團(tuán)隊(duì)合作和溝通。在之前的程序設(shè)計(jì)等先修課程中主要是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的邏輯思考和編程能力，而忽視了溝通、交互與團(tuán)隊(duì)合作。

從以往選修該課程的學(xué)生反饋來(lái)看，不少同學(xué)反映對(duì)Java語(yǔ)言掌握得不好，并且在今后兩年的學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中很少采用Java技術(shù)。然而這將導(dǎo)致學(xué)生在今后就業(yè)時(shí)失去不少機(jī)會(huì)。因此，在Java語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)該對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)引入結(jié)對(duì)編程這一敏捷方法和自動(dòng)單元測(cè)試，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際編程能力和溝通能力。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)施過(guò)程

通過(guò)分析Java語(yǔ)言課程的特點(diǎn)和敏捷方法的主要特征，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中引入敏捷方法有助于綜合培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，改善學(xué)生所編寫(xiě)程序的質(zhì)量。因此，首先，教師通過(guò)比較Java與C++的異同來(lái)展示Java的基本語(yǔ)法和一些特性，使學(xué)生充分了解學(xué)習(xí)Java的必要性，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，加快入門(mén)過(guò)程。從中期開(kāi)始，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要求學(xué)生以結(jié)對(duì)編程的形式完成實(shí)驗(yàn)，并全程指導(dǎo)如何有效地應(yīng)用結(jié)對(duì)編程。在后期，教師介紹JUnit測(cè)試框架，并要求在實(shí)驗(yàn)中編寫(xiě)測(cè)試代碼，從而進(jìn)行自動(dòng)單元測(cè)試。

具體實(shí)施包括以下三個(gè)環(huán)節(jié)：利用對(duì)比加快入門(mén)、引入結(jié)對(duì)編程和自動(dòng)單元測(cè)試。

3.1利用對(duì)比加快入門(mén)

對(duì)比的目的是理解隱藏在程序語(yǔ)言背后的設(shè)計(jì)哲理，使我們知道對(duì)于一個(gè)問(wèn)題的解決，為什么在此語(yǔ)言中是這樣一種解決方案，而在彼語(yǔ)言中又是那樣一種解決方案？這樣思考會(huì)讓我們更好地掌握編程語(yǔ)言的精髓。

通過(guò)與C++的對(duì)比，學(xué)生可以更好地理解Java的語(yǔ)法特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原理，明白Java是如何做的，并進(jìn)一步知道Java“為什么”這么做。通過(guò)對(duì)比性實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)，不僅效率很高，而且充滿(mǎn)樂(lè)趣，加深學(xué)生對(duì)Java的理解。

在初期，教師并未引入結(jié)對(duì)編程，因?yàn)閷W(xué)生剛開(kāi)始接觸Java，對(duì)語(yǔ)言不熟悉，而且在此期間布置的實(shí)驗(yàn)題目較簡(jiǎn)單。如果匆忙要求學(xué)生采用結(jié)對(duì)編程，可能操之過(guò)急，無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)越性。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)初期，要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，而且教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中全程指導(dǎo)，糾正學(xué)生在使用Java編程時(shí)的一些不良習(xí)慣，幫助他們形成較好的編程風(fēng)格。

3.2引入結(jié)對(duì)編程

結(jié)對(duì)編程是敏捷方法中最重要的實(shí)踐之一。結(jié)對(duì)編程的通俗含義指的是兩個(gè)程序員在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程活動(dòng)，一個(gè)同伴使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)來(lái)編碼，另一個(gè)同伴關(guān)注整體?；旧?，所有的開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)都一齊肩并肩地、平等地、互補(bǔ)地進(jìn)行，它的核心在于兩名成員緊密合作，時(shí)刻交流。采用結(jié)對(duì)編程進(jìn)行合作的學(xué)生能更有效地交流，相互學(xué)習(xí)和傳遞經(jīng)驗(yàn)；能提供更好的設(shè)計(jì)質(zhì)量和代碼質(zhì)量；能訓(xùn)練更強(qiáng)的問(wèn)題解決能力。同時(shí)，采取結(jié)對(duì)編程的學(xué)生更容易樹(shù)立信心，從工作中獲取更多的滿(mǎn)足感。

從中期開(kāi)始，教師在實(shí)驗(yàn)課上要求學(xué)生自由組成結(jié)對(duì)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生剛開(kāi)始感到很新奇，并樂(lè)意組成結(jié)對(duì)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，但是在隨后的實(shí)踐過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，并進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)。

(1) 有些結(jié)對(duì)中一直固定由某個(gè)學(xué)生編碼，而在旁的另一個(gè)學(xué)生雖然仍在關(guān)注，但注意力有些不集中。教師立即要求學(xué)生們根據(jù)實(shí)驗(yàn)中上機(jī)題來(lái)輪換角色，這樣不至于使某個(gè)學(xué)生因長(zhǎng)時(shí)間擔(dān)任某一角色而出現(xiàn)疲憊狀況或產(chǎn)生厭倦情緒，且使得學(xué)生們能得到全面鍛煉的機(jī)會(huì)。

(2) 也有些結(jié)對(duì)中出現(xiàn)了一些指責(zé)和埋怨。教師應(yīng)及時(shí)指出，在結(jié)對(duì)中，盡量不要用“你的設(shè)計(jì)有問(wèn)題”或“這個(gè)錯(cuò)誤是你引起的”之類(lèi)的話(huà)語(yǔ)。結(jié)對(duì)成員應(yīng)共同承擔(dān)責(zé)任，不能相互指責(zé)，兩人意見(jiàn)不同時(shí)，可以協(xié)商解決，雙方應(yīng)互相關(guān)心和體諒。

(3) 在個(gè)別結(jié)對(duì)中，某位同學(xué)總是處于強(qiáng)勢(shì)，而他的搭檔沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)表自己的意見(jiàn)。在這種情況下，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)公平結(jié)對(duì)。即使一方比另一方更有經(jīng)驗(yàn)，也不要讓另一方感覺(jué)自己不重要。在結(jié)對(duì)中，每一方都有平等的機(jī)會(huì)，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，雙方對(duì)代碼的控制權(quán)是平等的。

此外，在剛開(kāi)始引入結(jié)對(duì)編程的幾周內(nèi)，鼓勵(lì)輪換結(jié)對(duì)。這樣可以使學(xué)生有機(jī)會(huì)考慮性格融合和技術(shù)互補(bǔ)等因素來(lái)調(diào)整結(jié)對(duì)。

在實(shí)踐過(guò)程中，有不少學(xué)生反映在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行結(jié)對(duì)編程時(shí)效果較好，而課后缺乏合適的環(huán)境。針對(duì)這種情況，教師建議可以首先在同宿舍的同學(xué)中找到合適的搭檔。另外，可以在學(xué)生的個(gè)人計(jì)算機(jī)中安裝支持分布式協(xié)作開(kāi)發(fā)的軟件來(lái)支持分布式結(jié)對(duì)編程。比如，Eclipse通訊框架(Eclipse Communication Framework——ECF)可以作為Eclipse IDE的插件，給使用Eclipse的團(tuán)隊(duì)提供了實(shí)時(shí)通訊和協(xié)作特性。比如P2P(peer-to-peer)文件共享、遠(yuǎn)程打開(kāi)Eclipse視圖、屏幕截圖共享、以及實(shí)時(shí)共享編輯。該框架還提供一套通訊API和框架，建立在已有協(xié)議(如Google Talk、XMPP、SSH、HTTP/HTTPS、Rendevous、IRC及其他協(xié)議)之上，使得開(kāi)發(fā)者可以給自己的基于Equinox的插件增加通訊和消息傳遞功能，或者自定義及擴(kuò)展ECF應(yīng)用。組成結(jié)對(duì)的學(xué)生使用Eclipse IDE作為Java開(kāi)發(fā)工具，且安裝了ECF插件后，再配上Google Talk或Skype等即時(shí)通訊工具，就可以進(jìn)行文字、語(yǔ)音以及視頻通訊、屏幕截圖共享、視圖共享，更重要的是可以實(shí)時(shí)共享編輯，可以相互實(shí)時(shí)關(guān)注對(duì)方編程，并發(fā)表觀點(diǎn)。

引入結(jié)對(duì)編程是為了培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，讓學(xué)生在溝通與合作中相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，從而提高開(kāi)發(fā)效率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量和學(xué)生的反饋來(lái)看，結(jié)對(duì)編程的引入有利于編程效率的提高、代碼質(zhì)量的明顯改進(jìn)和培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.3引入自動(dòng)單元測(cè)試

在Java語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，許多學(xué)生在程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中忽視了程序質(zhì)量。隨著學(xué)習(xí)的深入，實(shí)驗(yàn)布置的編程題目越來(lái)越復(fù)雜，學(xué)生們所編寫(xiě)的程序中所暴露出來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。主要是由于他們對(duì)軟件測(cè)試不夠重視，沒(méi)有針對(duì)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)出足夠全面的測(cè)試用例，此外對(duì)軟件測(cè)試的手段和技術(shù)了解很少，無(wú)法為有些代碼設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試用例。

針對(duì)這一現(xiàn)象，可以通過(guò)讓學(xué)生掌握基本的自動(dòng)單元測(cè)試技術(shù)來(lái)改善程序質(zhì)量。回歸測(cè)試框架JUnit提供了基于API的自動(dòng)測(cè)試方法，可以在測(cè)試代碼中調(diào)用這個(gè)框架來(lái)進(jìn)行斷言檢查，檢查條件是否滿(mǎn)足，并報(bào)告錯(cuò)誤的數(shù)量和類(lèi)型。在后期，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中介紹如何使用JUnit編寫(xiě)自動(dòng)測(cè)試代碼來(lái)進(jìn)行自動(dòng)單元測(cè)試。

通過(guò)引入自動(dòng)單元測(cè)試，學(xué)生們?cè)陔S后的實(shí)驗(yàn)中大多采用JUnit框架進(jìn)行單元測(cè)試，代碼質(zhì)量較之前有了明顯的提高。

4結(jié)束語(yǔ)

目前，在軟件工程專(zhuān)業(yè)的“Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)進(jìn)行了上述的改革實(shí)踐。通過(guò)利用對(duì)比學(xué)習(xí)Java，學(xué)生能較快地從C++編程過(guò)渡到Java編程，并逐漸對(duì)Java語(yǔ)言感興趣。當(dāng)引入結(jié)對(duì)編程之一敏捷方法后，學(xué)生普遍反映結(jié)對(duì)編程這一方式促進(jìn)了同學(xué)之間的溝通與學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，提高了編程和團(tuán)隊(duì)合作能力。后期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所引入的自動(dòng)單元測(cè)試增強(qiáng)了學(xué)生們的程序質(zhì)量意識(shí)，大大改善了代碼的質(zhì)量。

在實(shí)踐過(guò)程也出現(xiàn)了一些個(gè)別現(xiàn)象，比如有極少數(shù)編程能力較強(qiáng)且個(gè)性較孤僻的同學(xué)不愿參與結(jié)對(duì)，而且認(rèn)為自己獨(dú)立開(kāi)發(fā)效率應(yīng)該更高。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，針對(duì)這些現(xiàn)象，將思考解決辦法，進(jìn)一步完善該改革方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邵奇峰,車(chē)戰(zhàn)斌. Java課程教學(xué)方法探討[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008(12):50-52.

[2]Robert C. Martin. Agile Software Development: Principles, Patterns, and Practices[M]. Pearson Education, Inc., 2003.

[3]Armour P. Agile and Offshore[J]. Communications of the ACM, 2007,50(1):13-16.

[4]Kim Man Lui, Keith C.C. Chan, John Teofil Nosek. The Effect of Pairs in Program Design Tasks[J]. IEEE Transactions on Software Engineering,2008,34(2):197-211.

[5]Jeffrey C. Carver, Lisa Henderson, Lulu He, et al. Increased Retention of Early Computer Science and Software Engineering Students using Pair Programming[C]//In Proceedings of 20th Conference on Software Engineering Education & Training (CSEET'07). Washington,DC,USA:IEEE Computer Society. 2007:115-122.

[6]Richard G. Epstein. Getting Students to Think About How Agile Processes can be Made More Secure[C]//In Proceedings of 21st Conference on Software Engineering Education & Training (CSEET'08). Washington,DC,USA:IEEE Computer Society. 2008:51-58.

[7] 俞輝. 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)提高Java語(yǔ)言教學(xué)效果的探索與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008(14):48-49.

[8] 劉竹松,李振坤,王文彥. 極限編程在計(jì)算機(jī)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2007(7):25-27.

[9] 鐘揚(yáng),劉業(yè)政,馬向輝. 小團(tuán)隊(duì)結(jié)對(duì)編程實(shí)踐研究和重構(gòu)[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2007,17(11):160-163.

Exploration on the Experimental Teaching of Java Programming Course

CHEN Hao, MING Zhong

(College of Computer Science and Software Engineering, Shenzhen University, 518060 Shenzhen, China)

Abstract: Considering the current situation in the experimental teaching of Java programming course, this paper proposes to introduce the agile methods and automatic unit test in the experimental teaching for the sake of stimulating the students learning interest, which also improves their programming skills, communication skills, teamwork capability and program quality.

Key words: Java; Agile methods; pair programming