基于“卓工計劃”的“Java程序設計”教學改革研究

摘要：基于教育部提出的“卓越工程師培養”理念，通過“Java程序設計”課程實踐，提出新的教學改革思路，采用靈活多樣的教學方法和手段，強化實踐，建設多元化的網絡學習平臺，最終達到提高Java程序設計教學質量，培養卓越軟件工程技術人才的目的。

關鍵詞：卓越工程師；Java程序設計；教學改革

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）28-6343-02

隨著軟件技術的快速發展，Java語言已成為計算機程序設計語言的主要角色?！癑ava程序設計”已成為計算機類專業的必修課程，學生通過該門課程的系統學習，能夠熟練地掌握Java程序設計與調試的基本原理和基本方法，逐漸形成科學規范的程序設計思想，為后續課程如“Java Web程序設計”、“框架開發技術”和“Java移動開發技術”等課程的學習和應用打下良好的基礎。但是，傳統的教學模式已日益暴露出工程實踐環節薄弱的問題，不能滿足社會對軟件人才的需求，為此，教育部提出了“越工程師教育培養計劃”， 該計劃的目的是培養一大批創新型、工程能力強、適應建設創新型國家需要的高質量工程技術人才。該文就如何貫徹培養“卓越工程師”理念，提高“Java程序設計”課程的教學質量進行了探討。

1 改變教學理念

摒棄“Java程序設計”課程只以講述語法為主的簡單教學模式，本著培養卓越工程師的先進理念，努力把Java語言從應試課程學習轉變為一種提高能力的實踐工具，教學的主要目的不再局限于使學生單純地了解和掌握Java語言的基本語法規范，而是致力于培養學生運用Java語言解決實際問題的編程能力。以Java語言為載體，結合軟件工程學的技術要領，注重講解程序設計的計算思維方法，把程序設計領域最先進、最有價值的思維方法滲透到傳統的Java語言教學中，賦予Java語言煥然一新的面貌，使學生能夠從不同角度理解和掌握Java語言及其程序設計的精神實質，著重培養學生靈活應用所掌握的思維方法解決實際問題的能力。

2 改變教學方法

2.1 靈活采用各種方法，激發學生學習興趣

靈活采用“實例教學”法與“任務驅動”教學法相結合的教學模式，摒棄“滿堂灌”的做法，充分調動學生的學習興趣，引導學生積極參與到教學實踐中來。在實例設計環節，盡量覆蓋Java語言中的系統知識要素，引導使學生方便獲取切入點，營造能夠入手的感覺；接著，通過將實例不斷進行擴充、改進，引人入勝，使學生自然融入程序設計的過程中；例如，在講解循環程序結構這一概念時，可采取逐步深入的方法提出一系列問題，首先通過問題1：“輸入三角形的邊長a、b、c，求此三角形的面積”，當輸入的三條邊不能構成三角形時引出需要加前提條件：輸入的三條邊可以構成三角形，以此來復習條件選擇結構。然后在此基礎上再提出問題2：“不斷輸入三角形的三條邊長a、b、c，求此三角形的面積，直到按‘Esc’鍵結束”，這樣就很自然地引出循環結構概念，并且，順水推舟，將循環結構的概念講深講透。此時，自然而然地綜合利用了選擇結構（if）和循環結構來解決了相對復雜的實際問題。在這樣精心設計的“實例教學”安排中，因為有問題提出、問題解決、問題擴展、方法評價、設計優化等若干環節，是一個螺旋式深層遞進的過程。通過問題的不斷擴展，使學生能夠充分的理解實際問題和掌握解決實際問題的方法，有效地鍛煉了學生的思維能力。在這個過程中，學生的思維更為活躍和集中，打下的理論基礎和實踐基礎更為堅實，學習的興趣和積極性得以自然調動起來。在教師“主導”下，學生真正地成了學習的“主體”，取得的教學效果令人滿意。

2.2 改革教學手段

充分利用現代化的教學手段、提高教學效率。通過精心制作“Java程序設計”多媒體教學課件，充分利用投影儀進行教學，可以利用多媒體技術將抽象理論以生動形象的、直觀、有效的方式描述出來，起到化解教學中的重點、難點的作用。例如，在學習遞歸函數的經典問題漢諾塔時，利用動畫逐步演示盤子在三個柱子上的移動情況，使學生對這一難以理解的遞歸問題有直觀的印象。同時，通過使用多媒體教學工具可以節省大量的板書時間，增加在有限學時的課堂中講授的信息量，教師將更多時間集中在重點、難點的教學上。當然，在提倡利用多媒體教學工具的同時，還要注意合理使用傳統的板書，例如，在講解程序設計的算法、思路、步驟時就要利用板書引導學生正確思考程序的設計方法和步驟，而不應該將事先設計好的程序結果直接呈現給學生。這樣可以帶領學生參與程序設計開發的整個過程，通過詳細的思考和嚴謹的設計步驟解決關實際問題，讓學生領悟到程序設計中的最核心的算法策略以及軟件開發過程的最關鍵的因素。否則，學生的程序設計思維能力就得不到很好的鍛煉。

2.3 精心設計思考題，充實課外作業內容

除了課堂教學和常規的作業外，精心設計的課外思考題也是課程作業的重要部分。設計的思考題既要能促進學生對教學內容進行消化，又要為下次的課程教學進行有效的課前準備。例如，在課堂講解例題：“用π/4≈1-1/3+1/5-1/7+...+（-1）n-1/（2n-1）+...級數展開公式，求π的近似值，直到最后某一項的絕對值小于10-5為止”之后，可以布置如下思考題“用sin（x）=x-x3/3！+x5/5！-x7/7！+...+（-1）n-1 x2n-1/（2n-1）！+...級數展開公式求正弦函數近似值，直至某一項的絕對值小于10-5為止”，該思考題就可以模仿課堂例子中所采用的通用解法，即不斷累加級數的部分和，直到加進去的項的絕對值小于某個足夠小的數為止，否則繼續循環累加。在具體計算累加項時，既可以仿照前例直接計算“符號*分子/分母”；還可以根據題目的特點“相鄰兩項的比值恒等于一個僅與項數相關的值”得出第二種算法，即利用迭代法由前一項求出后一項，從而提高程序運行效率。第二種解法為既拓展了學生的解題思路，又為后續章節“利用循環來解決迭代問題”做了鋪墊。

3 加強實踐環節

學好程序設計的最佳方法是編程實踐，為了鍛煉學生的程序設計思維方法和提高編程能力，在實踐環節教學中，精心設計實驗實訓內容，本著循序漸進、由淺入深、精講多練的思想，以關鍵知識點為主線，兼顧趣味實用的特點。具體做法是：結合章節內容、學生知識掌握況等，在不同學習階段，循序漸進完成實驗。例如，Java程序設計教學過程中，在教學初始階段，主要采用驗證法，給出樣例程序，讓學生熟悉編程環境、程序調試運行方法。對示范性程序的編程思路、步驟進行精心講解，以便學生能夠深刻理解和消化每個知識點，真正理解示例程序子中的相關細節，這樣可以調動學生的學習興趣。在教學中期階段，主要采用模仿法，即根據課堂講解的典型例題和典型算法模仿編寫同類程序，達到舉一反三、精講多練、由淺入深的目的。講解的典型示例，注重抽象思維和程序設計方法訓練，例如在構建較為復雜的程序時盡量按模塊組件的方式設計，這樣設計的組件可在抽象層次上進行復用，避免重復工作；在教學末期階段，主要采用探索法，即在實驗過程中，只提出實驗目的和要求，不明確給出實驗步驟，讓學生綜合思考，自行設計實驗技術方案，達到增強學生獨立解決實際問題的能力?！把驖u進”的原則還可通過“小實驗”與“大綜合”相結合來體現，利用“小實驗”對相關知識點進行充分練習鞏固，最終完成“大實驗”。例如，用Java語言設計一套實用的“學生成績管理系統”，具有增加、刪除、修改、查詢、排序、文件管理等若干基本功能，要求學生首先完成涉及若干關鍵知識點的子功能“小實驗”，最終再進行邏輯整合，完成“大綜合”系統設計。

4 構建立體化的學習實踐平臺

充分發揮網絡技術在教學中的作用，構建“Java程序設計教學網站”，內容包括：1） 天空教室：課程介紹，教學大綱，電子教案，示例演示，教學錄像，參考資料，教學論壇；2） 實踐教學：實踐教學大綱，實踐教學環境，實驗實訓項目，實驗報告；3） 教學成果：學生作品，能力模塊，經典編程；4）資源共享：經典文章，問題探討，錯誤解析，資源件下載；5） 復習鞏固：答疑解惑，在線測試，典型習題，上機實踐，等級考試等。教師通過教學網站可以共享資源，實現網上學習指導和答疑；學生通過教學網站不但可以查看教學資源，方便自主學習，還可以通過網站論壇討論學習問題，將學習從課內延伸到課外，從而提高學習效果。此外，經常開展相關主題的知識講座，成立科技活動興趣小組，鼓勵學生參加各類程序設計及科技作品競賽，組織基礎較好的學生參加基金項目研究，在實踐中鍛煉和提高科學研究水平，激發學生的學習興趣和鉆研精神。

5 結束語

隨著近年來Java語言程序設計的興起和社會的熱切需求，不斷探索Java語言程序設計教學方法、提高教學質量是我們教師必須重視的問題，好的教學方法對提高學生的程序設計能力起著十分重要的作用。上述教學改革措施的推行，可以有效地提高教學質量，改善教學效果，大大提高學生對Java的學習興趣，全面提升學生的軟件編程設計能力，使學生更快的投入到軟件開發工作當中。當然，教學改革需要堅持不懈、不斷完善，只有這樣才能適應科學技術的發展和社會對合格人才的需求。實踐證明，該文提出的教學改革思路切實可行，對于貫徹“卓越工程師培養計劃”理念，培養創新型合格人才具有一定的現實意義。

參考文獻：

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