龍丹　劉欣　楊呈永

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才培養(yǎng)；Java 技術(shù)；綜合實訓(xùn)課程；案例設(shè)計；CDIO 模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0131-03

1 前言

隨著“雙一流”計劃的推進(jìn)，提升課程質(zhì)量，引進(jìn)先進(jìn)教學(xué)理論進(jìn)行課程建設(shè)，成了高校教學(xué)改革的方向。應(yīng)用型人才是指能將專業(yè)知識和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會實踐的一種專門的人才類型。應(yīng)用型本科院校學(xué)生的培養(yǎng)，既不同于研究型高校，又不同于高職高專類院校[1]，介于工程研究型和技能應(yīng)用型之間，其培養(yǎng)原則是堅持理論科學(xué)教育與實踐訓(xùn)練并重，還注重學(xué)生的后續(xù)發(fā)展?？紤]到社會對應(yīng)用型高校軟件人才的需求，集中在掌握某種熟練編程語言的系統(tǒng)分析和設(shè)計類的軟件工程師，并要求其具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊合作能力。因此，應(yīng)用型本科院校所培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有一定基礎(chǔ)的專業(yè)理論知識，同時，需具有較強(qiáng)的實踐動手能力，并能綜合運(yùn)用所學(xué)的知識分析新情況，解決新問題[2]。

Java 是一門優(yōu)秀的編程語言，具有四個顯著特點：1）簡單易用。只需掌握一些基本的語法和概念，就可以實現(xiàn)一些可用的應(yīng)用程序；2）跨平臺。可通過Java 虛擬機(jī)（JVM，Java Virtual Machine）實現(xiàn)在Win?dows、Linux等不同操作平臺上的運(yùn)行；3）面向?qū)ο蟆ava將現(xiàn)實世界中的事物抽象成對象，對象是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的核心；4）可靠安全。由于Java經(jīng)常會應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，故Java也提供了相應(yīng)的安全防護(hù)機(jī)制保障程序的正常運(yùn)行。因此，Java受到廣大IT行業(yè)從業(yè)者的歡迎，并在行業(yè)和企業(yè)信息化、電子政務(wù)及辦公自動化、嵌入式設(shè)備及消費(fèi)類電子產(chǎn)品和輔助教學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間，在各行各業(yè)進(jìn)行數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的過程中占有主導(dǎo)的地位。

目前，國內(nèi)大多數(shù)高校都開設(shè)了Java 的相關(guān)課程，例如，本校開設(shè)了Java 程序設(shè)計、JSP+JavaEE （Web）網(wǎng)站程序設(shè)計、Java EE項目開發(fā)及應(yīng)用等，從事與Java技術(shù)相關(guān)的軟件開發(fā)、測試、運(yùn)營和維護(hù)是當(dāng)前本科高校計算機(jī)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生的一個就業(yè)熱點，如何更好地讓學(xué)生掌握J(rèn)ava技術(shù)來解決實際問題成為教學(xué)中的重中之重。綜合實訓(xùn)教學(xué)將以前置課程知識內(nèi)容為基礎(chǔ)，并加以綜合運(yùn)用，以學(xué)生的動手操作實踐能力培養(yǎng)為核心。通過綜合實訓(xùn)，在“學(xué)中做，做中學(xué)”，實現(xiàn)將理論知識從“我懂得”到“我用會”的跳躍，讓學(xué)生掌握理論與實踐相結(jié)合的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，這一過程，亦是提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力的有效途徑。

2 當(dāng)前教學(xué)存在的問題

Java+SQL綜合信息管理系統(tǒng)開發(fā)實訓(xùn)（以下簡稱Java綜合實訓(xùn)）為期3學(xué)周，是本校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，目的是綜合運(yùn)用Java技術(shù)、數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程理論等完成軟件的開發(fā)與調(diào)試，從而提升學(xué)生軟件應(yīng)用開發(fā)能力。該實訓(xùn)課程的先修課程是Java程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用等課程，在與實訓(xùn)最為緊密的Java程序設(shè)計教學(xué)中，圍繞Java的基礎(chǔ)程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計和事件處理三大塊核心領(lǐng)域，對Java的基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、表達(dá)式和語句、類與對象、子類與繼承、接口與實現(xiàn)、內(nèi)部類與異常類、常用實用類、組件及事件處理、輸入和輸出流、BC與MySQL數(shù)據(jù)庫、Java多線程機(jī)制、Java網(wǎng)絡(luò)編程等內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)致講解。原有實訓(xùn)存在以下不足之處：1）部分教師未能將課程發(fā)展觀應(yīng)用于實訓(xùn)教學(xué)中，致使實訓(xùn)內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)；2）在原有要求中，只是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的對Java技術(shù)和相關(guān)軟件理論的應(yīng)用，但缺少進(jìn)行軟件開發(fā)過程中，對分析和設(shè)計方面的能力培養(yǎng)，學(xué)生的工程意識不強(qiáng)；3）學(xué)生遇到問題時，第一反應(yīng)不是自主地分析思考，而是過度依賴?yán)蠋熃獯穑?）缺少語言表達(dá)能力和團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)，“閉門造車”的情形比比皆是；5）偏重結(jié)果輕視過程，致使學(xué)生在需求發(fā)生變更時，無從下手。因此，對Java綜合實訓(xùn)課程進(jìn)行教學(xué)改革是必要的，也是必需的。

3 課程改革方案

由于Java綜合實訓(xùn)課程是一門綜合實訓(xùn)類課程，具有實踐性強(qiáng)、知識點多、擴(kuò)展性廣等特點。為了進(jìn)一步提高學(xué)生使用Java語言解決實際問題的能力，課程組應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，以及從精通Java技術(shù)、熟練掌握數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)SQL語句、存儲過程和觸發(fā)器等功能應(yīng)用、了解軟件工程思想與軟件設(shè)計開發(fā)流程、有較好團(tuán)隊合作能力和溝通交流能力等崗位需求入手，對課程目標(biāo)、基本要求、實訓(xùn)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計過程和考核方式進(jìn)行了改革，引入CDIO模式，培養(yǎng)學(xué)生在交流溝通、團(tuán)隊合作以及時間管理等方面的職業(yè)素養(yǎng)，從而更好地提升學(xué)生的工程意識和工程能力[3-5]。實訓(xùn)的整體流程如圖1所示。

3.1 課程目標(biāo)和基本要求

根據(jù)改革的要求，本課程的目標(biāo)在原有的提升學(xué)生使用Java語言進(jìn)行編程的基礎(chǔ)上，設(shè)置讓學(xué)生“跳一跳，夠得著”的實訓(xùn)難度，增加了采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法對軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并使用開發(fā)工具（IDEA）實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)的能力的目標(biāo)要求。此外，本門課程的基本要求調(diào)整為：1）要求學(xué)生能用Java語言環(huán)境針對自己所選擇的課題結(jié)合實際的業(yè)務(wù)和操作流程進(jìn)行詳細(xì)的需求分析，要求符合軟件工程學(xué)的規(guī)律；2）能在需求分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求給出相應(yīng)的ER模型、邏輯模型；3）要求軟件系統(tǒng)的界面簡潔友好，功能完整；4）需要進(jìn)行必要的測試，并給出一定的測試用例；5）根據(jù)自己的軟件系統(tǒng)和各階段的成果，完成能清晰表達(dá)個人成果和觀點的綜合實訓(xùn)報告。

3.2 實訓(xùn)案例設(shè)計

根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求和Java開發(fā)工程師所對應(yīng)的崗位需求，實訓(xùn)題目以案例的形式給出，案例由指導(dǎo)老師設(shè)計，案例的題目主要分為兩個大類：管理類軟件和游戲類軟件[6]。管理類軟件主要是開發(fā)一個小型管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)以對數(shù)據(jù)庫的增、刪、查、改為主要操作，如學(xué)生成績管理系統(tǒng)、飛機(jī)訂票系統(tǒng)、超市銷售系統(tǒng)、個人記賬系統(tǒng)等，將Java技術(shù)和數(shù)據(jù)庫理論進(jìn)行了結(jié)合，為后續(xù)進(jìn)行Java Web的進(jìn)階開發(fā)打下基礎(chǔ)。游戲類軟件主要是推箱子游戲、彈球小游戲等，在游戲制作過程，通常以圖形界面編程為核心，需引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)以存儲游戲過程中的必要數(shù)據(jù)，以小游戲作為項目，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3 教學(xué)過程設(shè)計

1）引入情景式教學(xué)法

情境式教學(xué)法指的是充分利用形象、創(chuàng)設(shè)以形象為主體的生動具體的場景，從而引起學(xué)生的態(tài)度體驗，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，把認(rèn)知活動和情感活動結(jié)合起來的一種教學(xué)模式，即把對知識和技能的使用放到應(yīng)用情景中[7]。情境教學(xué)法的核心在于激發(fā)學(xué)生的情感。情境教學(xué)是在對社會和生活進(jìn)一步提煉和加工后才影響于學(xué)生的。例如，在學(xué)生成績管理系統(tǒng)的開發(fā)過程中，創(chuàng)建相關(guān)的情境，安排不同的學(xué)生，分別扮演學(xué)生、老師和管理員的角色，并進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)操作，從而對實訓(xùn)項目的業(yè)務(wù)對象、業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程有深入的理解。

2）引入CDIO模式

教學(xué)過程中還引入了CDIO模式，CDIO模式是國際工程教育改革的新型成果，該模式致力于“項目教學(xué)”“做中學(xué)”等新型教育模式，是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究團(tuán)隊自2000年起，經(jīng)過4年探索研究的產(chǎn)物。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運(yùn)行（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體。構(gòu)思（C）階段是根據(jù)項目內(nèi)容的需求描述信息，撰寫需求分析文檔；設(shè)計（D）階段是根據(jù)需求分析文檔的內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)和功能；實施（I）階段是根據(jù)設(shè)計結(jié)果和界面要求，用Java實現(xiàn)系統(tǒng)中的各項功能；運(yùn)作（O）階段是根據(jù)軟件的功能需求運(yùn)行系統(tǒng)，通過軟件測試方法，驗證軟件功能和界面跳轉(zhuǎn)是否符合既定要求。

實訓(xùn)改革中通過引入CDIO模式，強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，形成了任務(wù)內(nèi)容具體化、教師指導(dǎo)個性化、學(xué)生交流多元化的教學(xué)特色。為確保實訓(xùn)過程的順利進(jìn)行，要求學(xué)生在進(jìn)行每一階段，均需生成相應(yīng)的文檔（如表1所示），指導(dǎo)老師對每個階段的文檔進(jìn)行審核，作為學(xué)生平時成績的主要評分依據(jù)。

3）對標(biāo)工作崗位能力的場景設(shè)計

根據(jù)在近幾年在上海、杭州、廣州、南寧、桂林等地的計算機(jī)行業(yè)企業(yè)進(jìn)行專業(yè)調(diào)研時，企業(yè)對學(xué)生在團(tuán)隊協(xié)作、溝通交流等職業(yè)素養(yǎng)方面的反饋，結(jié)合企業(yè)對Java技術(shù)工作崗位能力的要求，為學(xué)生設(shè)計工作場景，多角度培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。除了在前述環(huán)節(jié)中安排學(xué)生進(jìn)行角色的扮演，還安排學(xué)生在不同的組中承擔(dān)不同的角色，例如，在A組中，參與進(jìn)行需求分析等業(yè)務(wù)的討論，在B組中，參與功能模塊分析的討論，在C組中，參與詳細(xì)設(shè)計的討論，在D組中，參與測試的討論。這樣，通過大量交流和溝通，可以增加學(xué)生的課程參與程度，也增加了學(xué)生在完成自己的實訓(xùn)題目時思考的寬度與廣度。

4）考核方案

Java綜合實訓(xùn)考核方式考慮多方面的因素，最終的總評成績包括了學(xué)生平時表現(xiàn)、考核成績和實訓(xùn)報告成績?nèi)髩K，其中，學(xué)生平時表現(xiàn)包含了學(xué)生在任務(wù)實現(xiàn)過程中與他人交流的情況、協(xié)作情況等；考核成績由指導(dǎo)老師對學(xué)生進(jìn)行一對一單獨考核，學(xué)生對實訓(xùn)成果的實現(xiàn)過程及細(xì)節(jié)進(jìn)行答辯，答辯形式不限，但要求內(nèi)容是實訓(xùn)項目的完成情況、問題解決的情況、實訓(xùn)體會等，從而了解學(xué)生對Java技術(shù)、數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程理論等知識的掌握和熟悉程度，并作為實訓(xùn)成績的主要依據(jù)；實訓(xùn)報告則重點考核學(xué)生的文檔撰寫能力。

4 結(jié)束語

本文提出的改革模式已在本校信息工程學(xué)院進(jìn)行了實際應(yīng)用，CDIO工程教育理念也非常符合社會對應(yīng)用型人才的需求，通過綜合實訓(xùn)改革，學(xué)生逐漸變得敢說、敢辯，使用Java分析和解決計算機(jī)應(yīng)用問題的能力得到提升，項目實踐能力也得到了提升。改革的效果在以賽促學(xué)方面得到顯著體現(xiàn)，近三年來，學(xué)生在藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽等學(xué)科競賽中獲廣西省區(qū)級一等獎以上獎項近30項。

在“雙一流”建設(shè)的大背景下，如何提高Java技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)是計算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式中需要解決的一個重要問題，實踐類課程的教學(xué)已成為培養(yǎng)學(xué)生提升實踐能力的主要途徑。雖然，文中所述的Java綜合實訓(xùn)改革取得了良好的成果，但依然存在著不足之處，比如，校企合作不夠深入[8]，未能及時將企業(yè)的案例項目及時轉(zhuǎn)化為實訓(xùn)內(nèi)容，未能在實訓(xùn)環(huán)節(jié)安排企業(yè)一線軟件開發(fā)人員參與指導(dǎo)等。隨著新理念和新手段的不斷深度引入與融合，實訓(xùn)改革將會持續(xù)進(jìn)行，實訓(xùn)內(nèi)容將不斷進(jìn)行調(diào)整，教師教學(xué)水平也會不斷提升，以便更好更快地適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，為國家培育高質(zhì)量應(yīng)用型人才。