韓姍姍，王春平

（浙江工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023）

浙江省計(jì)算機(jī)應(yīng)用與教育學(xué)會(huì)教育委員會(huì)第二十屆年會(huì)

面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材建設(shè)
——以《JavaEE技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》為例

韓姍姍，王春平

（浙江工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023）

針對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材的現(xiàn)狀以及計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)，提出從復(fù)雜學(xué)習(xí)的角度思考教材中教學(xué)產(chǎn)出的定位、教學(xué)內(nèi)容的組織和教學(xué)方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)教材實(shí)例說(shuō)明相應(yīng)的建設(shè)方案。

計(jì)算機(jī)實(shí)踐；教材設(shè)計(jì)；復(fù)雜學(xué)習(xí)；能力培養(yǎng)

0 引 言

教材是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容編寫的材料，是教學(xué)活動(dòng)中最基本的工具，是教學(xué)思想最基本的反映，也是教學(xué)內(nèi)容展示與教學(xué)方法實(shí)施最基本的載體，因此提高課程教材的質(zhì)量是提高課程教學(xué)水平、深化教學(xué)改革以及推進(jìn)人才培養(yǎng)的重要保證[12]。高等教育中的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用類課程是一系列以獲得專業(yè)知識(shí)、掌握專業(yè)技能、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力為目標(biāo)的課程[3]。此類課程對(duì)動(dòng)手實(shí)踐能力的要求很高，與課程相配套的實(shí)踐教材顯得尤為重要，實(shí)踐教材的優(yōu)劣將直接影響學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用；同時(shí)，計(jì)算機(jī)專業(yè)類課程往往要求能靈活地綜合應(yīng)用多種知識(shí)和技能，具有典型的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)，因此在高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材的建設(shè)過(guò)程中，從復(fù)雜學(xué)習(xí)的角度對(duì)教材中教學(xué)產(chǎn)出的定位、教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)方案的設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行探索和思考，有利于提高教材質(zhì)量和教學(xué)效果。

1 計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)課程的實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)，但往往實(shí)踐類教材的受重視程度不如以傳授理論知識(shí)為主要目的的課程主教材。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)自身的特點(diǎn)、教學(xué)理念的變化等原因，計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材在教材內(nèi)容的選擇和組織方面，與長(zhǎng)期以來(lái)形成的教材撰寫固有模式存在一些矛盾。

（1）技術(shù)發(fā)展速度與教材更新周期之間的矛盾。計(jì)算機(jī)學(xué)科的相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅猛，更新周期短，可替代技術(shù)多；而計(jì)算機(jī)課程中對(duì)教材的選擇卻相對(duì)穩(wěn)定，更新周期長(zhǎng)，教材中的內(nèi)容落后于實(shí)際應(yīng)用水平[24]。具體到計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材，則反映在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和內(nèi)容陳舊。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，沒(méi)有反映出隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的新變化，與社會(huì)的實(shí)際需求脫節(jié)；在解決問(wèn)題的過(guò)程中，欠缺對(duì)學(xué)生可遷徙技能、思維方式和探索意識(shí)的培養(yǎng)。造成的問(wèn)題是學(xué)生不能靈活運(yùn)用知識(shí)和技能，在實(shí)際應(yīng)用的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)很多困難。

（2）理論知識(shí)模塊與實(shí)踐操作步驟之間的矛盾。目前，實(shí)踐類教材的內(nèi)容安排呈現(xiàn)出兩個(gè)極端，要么只考慮知識(shí)結(jié)構(gòu)，要么只考慮項(xiàng)目進(jìn)程。第一種，按照知識(shí)結(jié)構(gòu)順序安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐內(nèi)容僅滿足于配合某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，往往造成各實(shí)驗(yàn)之間沒(méi)有內(nèi)容上的連貫性，學(xué)生難以將各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)并進(jìn)行綜合應(yīng)用；第二種，按照項(xiàng)目進(jìn)程安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐內(nèi)容僅滿足于項(xiàng)目開展的需要，既缺乏技術(shù)上的分析比較，又缺少內(nèi)容上的總結(jié)提煉，造成學(xué)生只知道照著教材步驟做，卻不知道步驟之間的邏輯關(guān)系，也不清楚步驟背后的基本原理，不能活學(xué)活用。

（3）教學(xué)目標(biāo)制訂與教學(xué)對(duì)象需求之間的矛盾。目前的實(shí)踐教材往往是針對(duì)一個(gè)知識(shí)模塊或項(xiàng)目模塊配套展開一次實(shí)踐任務(wù)，其中實(shí)踐的目標(biāo)、內(nèi)容和要求是標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的，但在高等教育階段，學(xué)習(xí)任務(wù)往往更為開放和自由，任務(wù)的解決方案并不唯一[56]；同時(shí)，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力水平以及學(xué)習(xí)態(tài)度和目標(biāo)差異性大，因此教材中統(tǒng)一的目標(biāo)要求不利于學(xué)生根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，也不利于教師“因材施教”。另外，這樣的實(shí)踐教材缺乏由易到難、層層遞進(jìn)的內(nèi)容安排：有的實(shí)踐任務(wù)難度過(guò)高，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的信心和興趣；有的又過(guò)于簡(jiǎn)單和缺乏挑戰(zhàn)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探索和創(chuàng)新。

以上矛盾的存在，促使我們從計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材中所反映出的一些本質(zhì)特點(diǎn)來(lái)思考此類教材的建設(shè)方式。

2 高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)

知識(shí)的學(xué)習(xí)以及能力的轉(zhuǎn)化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到學(xué)習(xí)者的能力和態(tài)度、面對(duì)的學(xué)習(xí)任務(wù)、所處的學(xué)習(xí)環(huán)境等多方面因素的影響[4]，尤其到了高等教育階段，專業(yè)課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐反映出更為典型的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)，如JavaEE技術(shù)課程就是一門典型的計(jì)算機(jī)綜合實(shí)踐應(yīng)用類課程，是浙江工業(yè)大學(xué)軟件工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的專業(yè)必修課，旨在培養(yǎng)學(xué)生具有完整的企業(yè)應(yīng)用開發(fā)概念，掌握J(rèn)avaEE體系架構(gòu)的主要技術(shù)，熟悉JavaEE平臺(tái)的開發(fā)模式。表1描述了JavaEE技術(shù)課程在學(xué)習(xí)產(chǎn)出及對(duì)應(yīng)知識(shí)能力上的具體要求。在課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)出上，要求能夠運(yùn)用工程化思想構(gòu)建系統(tǒng)總體解決方案，并按照工程化要求對(duì)系統(tǒng)的子模塊、子單元或部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)應(yīng)知識(shí)和能力的要求上，具體表現(xiàn)在能夠運(yùn)用Java服務(wù)器技術(shù)完成多層架構(gòu)的JavaEE系統(tǒng)分析、開發(fā)、布署和運(yùn)行；能夠通過(guò)探索分析、交流討論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方式發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。這需要在綜合程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多種知識(shí)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合企業(yè)級(jí)分布式應(yīng)用開發(fā)的相關(guān)技術(shù)框架和組件以及設(shè)計(jì)模式的相關(guān)思想，并能進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的不同需求加以分析，做到靈活運(yùn)用和對(duì)癥下藥，才能夠找到恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。

表1 JavaEE技術(shù)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)出及對(duì)應(yīng)知識(shí)能力要求

可以發(fā)現(xiàn)，這類課程表現(xiàn)出的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)有：①課程的學(xué)習(xí)目的除了獲得知識(shí)技能之外，還強(qiáng)調(diào)綜合能力、應(yīng)用能力和可遷徙能力的培養(yǎng)，對(duì)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)出[7]提出更高的要求；②課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容不再僅涉及單個(gè)知識(shí)領(lǐng)域或單個(gè)技能，而往往是多種知識(shí)和能力相互滲透和相互關(guān)聯(lián)；③課程的學(xué)習(xí)過(guò)程不再是單一和固定的，而是多樣和開放的，包含許多目標(biāo)模糊和解題途徑多樣的非良構(gòu)問(wèn)題。

除此之外，由于在高等教育階段學(xué)習(xí)者各方面能力的差異化增大、學(xué)習(xí)資源及其獲取途徑的極大豐富等原因，高等教育中的實(shí)踐應(yīng)用課程具有更綜合、更復(fù)雜、更多樣和更開放的特點(diǎn)，也對(duì)學(xué)習(xí)者提出更高的要求。

3 面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材建設(shè)方案

根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程在學(xué)習(xí)產(chǎn)出、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過(guò)程中所體現(xiàn)出的復(fù)雜學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在課程配套教材的建設(shè)中同樣應(yīng)該從復(fù)雜學(xué)習(xí)的角度，對(duì)其教學(xué)產(chǎn)出的定位、教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)方案的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行探索和思考，從而提高教材質(zhì)量和教學(xué)效果，改善目前此類教材存在的矛盾和問(wèn)題。

3.1 教學(xué)產(chǎn)出的能力指向性

在教學(xué)產(chǎn)出上，復(fù)雜學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)復(fù)雜的環(huán)境中對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行探究，以獲取解決問(wèn)題的基本規(guī)律和方法，形成包括工程實(shí)踐、分析探索、交流討論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等在內(nèi)的可遷徙能力，用以應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化、問(wèn)題的變化、方法的變化和技術(shù)的變化，因此面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材應(yīng)由“知識(shí)指向”逐漸向“能力指向”轉(zhuǎn)化，弱化在具體知識(shí)掌握層面上的要求，強(qiáng)調(diào)可遷徙能力的習(xí)得。

以《JavaEE技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》為例，教材以雙線索組織和展開實(shí)踐內(nèi)容，其中，明線是綜合項(xiàng)目的構(gòu)建過(guò)程和層次結(jié)構(gòu)，暗線就是學(xué)生的能力發(fā)展。教材中的實(shí)驗(yàn)都包括基本、提高和擴(kuò)展3個(gè)層次，分別針對(duì)于基礎(chǔ)能力、組合能力和可遷徙能力的培養(yǎng)。隨著實(shí)驗(yàn)的深入，教材在基本實(shí)驗(yàn)步驟及相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)說(shuō)明的基礎(chǔ)上，逐步增加“查找資料”“總結(jié)比較”等探索性任務(wù)以及“可替換技術(shù)的選擇”“遇到的問(wèn)題及解決方案”等開放性問(wèn)題。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的綜合復(fù)雜性

復(fù)雜學(xué)習(xí)理論認(rèn)為復(fù)雜知識(shí)技能的掌握和可遷徙能力的獲得，并不能簡(jiǎn)單地依靠各個(gè)孤立成分的組合和累積，而需要始終有復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)貫穿在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)協(xié)調(diào)和靈活運(yùn)用各種知識(shí)和技能，鍛煉和提高綜合能力，因此面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材也不能簡(jiǎn)單地按照理論知識(shí)模塊與實(shí)踐操作步驟組織教材內(nèi)容，而應(yīng)始終圍繞一個(gè)綜合應(yīng)用加以展開，避免割裂多種知識(shí)能力之間的聯(lián)系。

《JavaEE技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》選擇用戶登錄模塊作為綜合學(xué)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行切入，隨著課程的展開使該模塊功能不斷豐富和完善，如增加用戶注冊(cè)、用戶信息編輯、購(gòu)物車、權(quán)限控制等功能；然后圍繞該綜合項(xiàng)目，劃分成若干個(gè)知識(shí)單元，每個(gè)知識(shí)單元通過(guò)真實(shí)案例設(shè)立問(wèn)題并以實(shí)驗(yàn)的形式布置任務(wù)。這樣的安排可以保證學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的連貫性，也使學(xué)生能夠在一個(gè)難度和規(guī)模適中的模塊里，通過(guò)逐步添加新的功能，完成新舊知識(shí)的聯(lián)系。表2以教材中的“輕量級(jí)JavaEE應(yīng)用框架”內(nèi)容為例，說(shuō)明針對(duì)綜合“用戶登錄模塊及擴(kuò)展功能”設(shè)計(jì)的問(wèn)題和任務(wù)。

3.3 教學(xué)方案的開放多樣性

由于復(fù)雜學(xué)習(xí)的難度較大，需要通過(guò)教學(xué)材料和手段幫助學(xué)習(xí)者降低認(rèn)知負(fù)荷和提高學(xué)習(xí)效果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解及對(duì)技能的掌握，因此教材中需要對(duì)綜合知識(shí)進(jìn)行多元化的表征，也需要提供針對(duì)綜合技能而進(jìn)行的多角度和多層次練習(xí)；同時(shí)，復(fù)雜學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，由于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)環(huán)境等方面的差異，他們進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生多種可能，因此在教材的撰寫方案中也應(yīng)重視學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和差異性，提供多方向可選擇的知識(shí)能力發(fā)展途徑。

表2 “輕量級(jí)JavaEE應(yīng)用框架下的用戶登錄及擴(kuò)展功能模塊”綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)范例

為降低認(rèn)知負(fù)荷，《JavaEE技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》注重實(shí)驗(yàn)任務(wù)及相關(guān)問(wèn)題的設(shè)計(jì)，見(jiàn)表2，圍繞基本問(wèn)題，從多個(gè)角度、采用多種方式制訂形式多樣的任務(wù)；同時(shí)，如前文所述，教材中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均包括基本實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次。這3個(gè)層次在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，在難度上層層遞進(jìn)，在能力要求上逐級(jí)發(fā)展。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)難度較低，用于培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的信心和興趣；進(jìn)階實(shí)驗(yàn)有挑戰(zhàn)性，用于激發(fā)學(xué)生探索和創(chuàng)新。學(xué)生可以根據(jù)自身的能力水平和知識(shí)結(jié)構(gòu)選擇不同層次和難度的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這既有利于學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，又有利于教師“因材施教”。

4 結(jié) 語(yǔ)

從復(fù)雜學(xué)習(xí)角度對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐類教材的建設(shè)進(jìn)行研究和分析，有助于此類教材在學(xué)生能力培養(yǎng)上發(fā)揮更大的作用。除了筆者在教學(xué)產(chǎn)出、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方案方面所討論的建設(shè)方案外，還有很多問(wèn)題值得探討，如在教材中如何設(shè)計(jì)符合復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)的真實(shí)情境、能引導(dǎo)學(xué)生自主探索的啟發(fā)性問(wèn)題、與復(fù)雜學(xué)習(xí)相適應(yīng)的能力評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制等。

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（編輯：宋文婷）

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G642

浙江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“JavaEE課程面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的聯(lián)合教學(xué)方法研究與實(shí)踐”（JG2015033）；浙江工業(yè)大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)教材項(xiàng)目“JavaEE技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程”（JC1410）。

韓姍姍，女，副教授，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程，hanss@zjut.edu.cn。