張 璞

（重慶郵電大學 計算機科學與技術學院，重慶 400065）

“案例驅(qū)動+項目導向”的Java程序設計課程教學模式研究

張 璞

（重慶郵電大學 計算機科學與技術學院，重慶 400065）

針對Java程序設計課程教學過程中存在的主要問題，提出“案例驅(qū)動+項目導向”的教學模式，闡述該教學模式的特點、在課程教學過程中的應用以及與之相適應的課程考核方式。

Java程序設計；案例驅(qū)動；項目導向；教學模式

0 引 言

Java是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言，具有跨平臺、分布式、安全性高、健壯性、多線程等特性[1]，一經(jīng)推出就得到全球開發(fā)人員的廣泛喜愛，且已被成功應用于消費類電子產(chǎn)品、智能手機、桌面應用、企業(yè)級應用等多個領域，不僅是IT界最流行、應用最廣泛的程序設計語言之一，而且是教育界程序設計教學中一門重要的編程語言。目前，國內(nèi)外大部分高校都開設了Java語言程序設計課程，Java程序設計已成為高校程序設計教學中一個非常重要的分支。

Java程序設計課程的基本任務是以Java語言為素材，學習面向?qū)ο蟪绦蛟O計的方法與思路,是一門實踐性極強的課程。通過該課程的學習，學生不僅要掌握Java的基礎知識，而且要能夠靈活應用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想，能用Java語言開發(fā)實際專業(yè)領域中的各類應用程序。因此，Java程序設計課程的教學過程需要將基礎性與實用性并重，將面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想貫穿于問題的解決過程，培養(yǎng)學生利用計算機解決問題的思路和方法，并通過實際應用進一步加深學生對有關概念的理解和對技術的掌握。

現(xiàn)階段，Java程序設計的教學方法存在以下問題[2]：課堂教學活動中，教師不能引導學生積極主動地參與，學生學習積極性和主動性不高；課程內(nèi)容與應用領域的結合不夠緊密，學生缺乏對課程應用性的明確認識；實驗環(huán)節(jié)中跨章節(jié)的綜合實驗較少，學生無法將所學內(nèi)容靈活地應用到解決實際問題中。這些問題不僅導致課程教學效果不盡如人意，還影響到與Java程序設計相關的后續(xù)課程的教與學，如J2EE技術、數(shù)據(jù)結構等。

針對Java程序設計課程教學過程存在的問題，已有研究從不同方面進行了有益嘗試。文獻[3]嘗試引入軟件設計模式的教學方法，文獻[4]提出基于CDIO工程教育模式的教學方法，文獻[5]在理論教學過程中引入游戲開發(fā)，文獻[6]則提出以工程應用為導向的教學方法。

與上述研究不同，筆者提出一種“案例驅(qū)動+項目導向”的教學模式并以重慶郵電大學開設的Java程序設計課程為例展開介紹。在理論教學過程中，通過綜合案例將教學模塊的知識點進行有機結合，圍繞綜合案例的解決過程進行授課；在實踐教學過程中，以項目實踐為導向，鼓勵學生以開發(fā)小型軟件項目為目標，切實提高學生的編程能力。

1 “案例驅(qū)動+項目導向”的特點

1.1 “案例驅(qū)動”的特點

案例教學是一種以案例為基礎、以問題為核心進行教學過程組織的教學模式，已在法學、計算機等各學科的課堂教學中得到廣泛應用。案例教學法有利于提高學生分析和解決問題的能力以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識[7]。

教學過程中，案例的選擇需要突出典型性、內(nèi)容針對性、啟發(fā)性和趣味性，教師應盡量選擇一些緊扣教學內(nèi)容重點、難點、貼近現(xiàn)實世界及實際應用的案例，以幫助學生掌握知識，提升綜合應用能力。

應用“案例驅(qū)動”的方法，要求教師通過精心設計的綜合案例，將各教學模塊的知識點進行有機串聯(lián)。教師可在教學過程中逐步展開案例的解決過程，對案例涉及的知識點進行講解；啟發(fā)學生的思路，引導他們積極思考，將所學知識靈活地應用于解決綜合案例，從而激發(fā)學生的學習興趣和主動性；從綜合案例中總結出相應的原則、經(jīng)驗和教訓，提升學生的認識水平。“案例驅(qū)動”教學過程中，教師要兼顧教學組織、知識講解、引導者、評價者等多重角色，使學生能形成主動學習和探索性學習的氛圍，增強學生在課堂活動中的主體性。

1.2 “項目導向”的特點

項目教學法基于群體學習理論、建構主義學習理論和多元智力理論[8]，強調(diào)緊扣教學目標和要求，倡導學生以小組合作方式完成項目和交流展示成果。該教學法由教師對成果進行評價，是一種新型教學模式，已被有效應用于各學科的課程教學過程中。此外，在實踐教學過程中，項目教學法的應用尤為廣泛，能使學生在實際項目的導向下，通過項目實踐增強解決問題的能力和處理復雜任務的能力。

在實驗教學過程中實施“項目導向”教學法時，教師需要在分析教學內(nèi)容的基礎上，確定項目任務；要以學生為主體，讓學生進入項目任務的情景中，使學生發(fā)揮主觀能動性，能綜合應用所學知識完成項目任務，教師起引導和指導作用。學生完成任務后，教師要對項目成果進行評價，為項目功能的擴展及完善提供指導意見并進行歸納總結。

2 教學模式的應用

Java教學過程涉及課堂教學和實驗教學。其中，理論課教學主要講授基礎語法、面向?qū)ο蟮乃枷爰案拍?、類庫的應用等相關內(nèi)容；實驗課教學則主要以加強學生對課堂知識的理解、培養(yǎng)學生編程能力及應用能力為目標。

“案例驅(qū)動+項目導向”教學模式的具體內(nèi)容包括：理論課教學主要以案例為中心組織教學內(nèi)容，以問題引出知識點并對知識點進行有機串聯(lián)；通過“案例驅(qū)動”的方式，學生能掌握面向?qū)ο蟮幕舅枷?、Java基本語法、基本類庫以及應用開發(fā)的基本方法和流程。如果要使學生達到能靈活運用知識，還需要在實踐課中以項目開發(fā)為手段，進一步培養(yǎng)學生的編程開發(fā)能力。因此，在實驗課教學中，教師需要以項目為導向，通過組織學生進行模擬軟件項目的開發(fā)，引導學生在項目任務情景中積極思考并主動探索，運用所學知識分析問題和解決問題，通過對知識的實際運用加深理解并促使學生主動學習和相互協(xié)作。

2.1 “案例驅(qū)動”教學法在理論課中的應用

理論教學過程中，教師應采用綜合案例，將教學模塊中的主要知識點進行有機串聯(lián)并以案例驅(qū)動的方式進行教學，以問題引出知識點；在綜合案例展開的過程中，圍繞Java的知識點，輔以小型案例進行講解。這些小型案例需要緊扣教學大綱，根據(jù)授課內(nèi)容各章節(jié)的教學重點和難點進行設計，以便幫助學生更好地學習基礎知識和概念，理解面向?qū)ο笏枷搿４送?，綜合案例應力圖貼近現(xiàn)實世界中的實際應用，要有針對性、典型性及趣味性。Java理論課教學過程中設計的綜合案例見表1。

與傳統(tǒng)教學方式的課堂組織不同，應用“案例驅(qū)動”教學法進行教學，課堂教學是以綜合案例為引導、小型案例為輔的方式展開的。教師在開始講授各教學模塊時，首先，給出綜合案例并介紹所需要解決的問題，讓學生帶著問題進入內(nèi)容的學習，從而引發(fā)學生學習時的好奇心；其次，分析問題并引出綜合案例中涉及的各個知識點，讓學生大致了解新的教學內(nèi)容中涉及的主要知識點，對這些知識點的應用場景有一個初步認識，從而激發(fā)學生的學習積極性；第三，展開綜合案例中涉及的各個知識點，通過代表性的小型案例對知識點進行講解，幫助學生掌握相關知識；最后，通過舉一反三，引導學生進行知識遷移，將新學到的知識應用到綜合案例中，層層推進，直至綜合案例得到解決。應用綜合案例的“案例驅(qū)動”教學過程如圖1所示。

表1 Java理論教學中的綜合案例

圖1 “案例驅(qū)動”教學過程

2.2 “項目導向”教學法在實驗課中的應用

傳統(tǒng)的實驗教學模式中，實驗內(nèi)容與理論教學內(nèi)容緊密同步，擔任對應理論課的輔助角色，實驗也以相關知識點的驗證型實驗為主；學生根據(jù)實驗指導書按部就班地搭建實驗環(huán)境，按要求編寫一個小程序，再完成實驗報告。雖然學生易于接受這種模式，有一定的積極作用，但是在學生編程能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面，該模式則有比較大的局限性。因此，教師需要在實驗教學中轉(zhuǎn)變教學理念，實現(xiàn)向“以應用能力培養(yǎng)為中心”的教學方式轉(zhuǎn)變。

實驗教學過程中，我們主要將實驗內(nèi)容設置為以下兩類，即基礎與驗證型實驗和設計與開發(fā)型實驗。其中，基礎與驗證型實驗主要涉及課程的相關知識點，目的是使學生驗證、理解并掌握課內(nèi)要求的基本教學內(nèi)容；設計與開發(fā)型實驗則以“項目任務”的形式，提出實驗要求和具體的實驗成果，要求學生通過綜合利用所學知識設計、開發(fā)并最終完成實驗項目。

以小班為教學單位，在“項目導向”的實驗教學過程中，教師可通過加大設計與開發(fā)型實驗所占的比例，以培養(yǎng)學生編程能力為目標，改變以往以基礎與驗證型實驗為主的實驗教學方式，將項目開發(fā)有機地融合于實驗教學中，從而提升學生的實際應用開發(fā)能力。課程教學過程中，教師設計了幾個典型項目任務，如學生成績管理系統(tǒng)、圖形界面的計算器程序和網(wǎng)絡聊天程序，供學生在實驗課堂上及課后完成。

具體實施過程中，先由教師根據(jù)課程教學進度提出項目任務要求，根據(jù)教師的啟發(fā)，學生對完成這個任務需要用到的知識點進行思考后，再以1～3人為小組，進行自主性探究。學生自主探究過程中，教師主要了解項目進展，對學生實驗過程中遇到的難點給予適當?shù)膯l(fā)，起到啟發(fā)和答疑的作用。通過這個過程，教師可以了解學生實驗項目進展情況和存在的問題。課堂下則由學生查找資料，完成項目任務并進行相應的文檔寫作。項目完成后，以小組為單位進行項目演示，學生答辯、教師提問，其他組的同學也可對感興趣的內(nèi)容和技術實現(xiàn)進行提問，起到相互學習和交流的作用。教師要對各組工作進行總結性點評，包括存在的問題、下一步的工作方向等。通過“項目導向”的方式，一方面，形成以學生為主體的生動活潑的學習局面；另一方面，也在實踐教學中培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神?！绊椖繉颉钡膶嵺`教學過程如圖2所示。

圖2 “項目導向”教學過程

2.3 課堂教學與實驗教學的有機結合

采用“案例驅(qū)動+項目導向”教學模式進行教學，與傳統(tǒng)教學模式的組織方式有較多不同之處。因為項目開發(fā)需要一定的基礎知識，所以不能因項目教學強調(diào)技能訓練而忽視基礎理論和知識的學習。采用項目導向教學法時，應注意與其他教學法（如案例教學法）組合應用，不能急于求成，應該循序漸進地推進學生項目活動的開展。

在實驗教學中，教師可以結合理論課的教學進度，對理論課中的綜合案例進行功能擴充，形成一些小型項目，由學生在實驗課堂上及課后完成，如在進行完圖形用戶界面程序教學模塊中的理論教學內(nèi)容后，教師可在實驗課中要求學生將之前基于字符界面的通訊錄管理程序、超市銷售管理創(chuàng)新兩個綜合案例進行功能擴充，學生根據(jù)自身興趣自選一個綜合案例擴充為圖形用戶界面程序。教學過程中，很多學生對這種方式產(chǎn)生了濃厚的興趣并在學習JDBC與數(shù)據(jù)庫這一教學模塊的內(nèi)容后，主動將圖形界面方式下的通訊錄應用程序、小型超市管理程序兩個綜合案例的功能擴展為數(shù)據(jù)庫應用程序。這樣一來，學生不僅能夠?qū)W會分析問題和解決問題的方法，還可以實現(xiàn)從被動完成任務到主動尋找好的問題解決方法的轉(zhuǎn)變，提高學習興趣的同時，也使所學知識得到升華。

3 探索與教學模式相適應的考核方式

采用“案例驅(qū)動+項目導向”教學模式的根本目標是實現(xiàn)啟發(fā)式教學，提高學生編程能力以及分析問題、解決問題和進行知識遷移的能力。根據(jù)教學模式的特點，教師可對考核方式進行改革，綜合運用以下幾種考核方式，如課堂練習、課后作業(yè)、模擬項目開發(fā)、項目答辯、期末筆試、期末機試等，以全面的考核評價方式激勵學生鉆研學習內(nèi)容并培養(yǎng)創(chuàng)新意識。理論課的最終成績構成為課堂練習（15%）+課后作業(yè)（15%）+期末筆試成績（70%）；對實驗課程中布置的項目開發(fā)任務，采用項目開發(fā)過程中的階段性檢查與作品評價相結合的考核方式。實施階段性檢查能有效監(jiān)控學生的開發(fā)進度，并為考查學生的實際開發(fā)能力提供客觀可靠的依據(jù)；作品評價則考查學生最終開發(fā)的項目、提交的相關報告以及項目答辯。實驗課最終成績構成為實驗報告（20%）+期末機試（30%）+項目實驗成績（50%），其中，實驗報告是學生在完成基礎與驗證型實驗后編寫的報告，項目實驗成績構成為答辯成績（20%）+作品成績（50%）+階段性檢查成績（30%）。

4 結 語

通過對“案例驅(qū)動+項目導向”教學模式的研究與實踐，在Java程序設計課程教學中，我們運用該模式提高了教學質(zhì)量。教學實踐表明，學生的學習主動性、編程能力、分析解決問題的能力、團隊合作能力等均得到提高，為后續(xù)課程的學習及實踐應用奠定了良好基礎。

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（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)02-0058-04

G642

重慶郵電大學校級教育教學改革項目（XJG1309）。

張璞，男，副教授，研究方向為自然語言處理和數(shù)據(jù)挖掘，zhangpu@cqupt.edu.cn。