关键词：Java程序设计；模块化教学；立体化课程教学
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）45-0093-03
一、引言
“Java程序设计”课程是计算机科学与技术专业中的一门必修的主干课程，一般在低年级开设，面向的学生都是刚接触编程语言，学习起来枯燥难懂，学习效果不好。如何提高学生的学习效果，设计学生参与度高的课堂教学，是计算机专业教师急需解决的问题。
讲授《java程序设计》课程必须采用有效的教学方法，充分设计教学活动，发挥学生的学习主体作用，让学生充分理解面向对象的编程思想，从而有效利用Java语言解决应用问题。本文结合“Java程序设计”的课程特点和教学现状，分析课程的内容体系，从自身的教学实际出发，总结出一套基于模块化的教学模式，采用一体化进行教学，制定课程知识模块和技能要求相匹配的教学方案，并阐述了整个教学设计过程。
二、基本构建立体化的课程教学体系
通过长期的课程建设，已形成完整的教学计划、教学大纲、实验大纲、实验指导书、课程教案和多媒体课件、网络教学环境等教学资源。基本构建了集项目驱动式教学、案例教学、研究性教学、实验教学、计算机辅助教学系统、自编教材和教学参考书于一体的立体化课程教学体系。
依据课程教学中项目驱动的理念，其目标课程体系的内容包括教学内容的设计、教学模式和方法手段、教学评价等，其中教学内容的设计是该体系的核心和特色，也是体系中教学模式、方法手段创新的基础。理论实践一体化项目课程体系建构如下图1所示。
在实践教学的过程中，立足学生创新能力培养，将课程实验、课程设计与理论教学相结合，优化各个教学环节，形成比较完善的有层次、分阶段、有梯度的实践教学体系。我们对企业真实的项目案例进行的切分与重组，有针对性的指导不同年级的学生进行系统设计和程序编码。面向高年级的学生，在实训的过程中，重组企业使用先进技术开发的商业化项目，制定合理可行的实训课程教学方案，保证学生的实训效果。
精选一批双师型和有丰富项目开发经验的教师担任实训课程教师，课堂上带领学生针对具体的商业项目进行系统设计，指导学生完成各阶段的项目任务。这样有效提高了学生的专业能力和对知识的综合应用能力。在教学过程中，采用分组和小团队的方式进行教学，设计团队式课程设计模式。将学生分组，设立项目开发团队，以理论知识来指导软件开发的实践。通过课程设计和实训教学，可以将所学的理论知识，方法和技术有机地联系起来，从而为将来就业和进一步深造打下基础。
三、教学方式和教学方法的改革
1.实现课程的模块与能力的有效整合。提出了“课程模块化+技能化”教学理念，以“懂、编、用”为教学目标，根据Java程序设计与后续课程JavaEE，JavaME的联系，搭建一个完整的课程知识体系，从而保证“学、用”不断线，形成课程学习链，实现课程综合运用能力的有效整合，激发学生学习兴趣。
在移动互联网应用时代，Java语言作为计算机科学与技术专业面向对象编程的核心语言，是适应行业发展的需要。本课程以“懂、编、用”为教学目标，以Java语言的语法、面向对象、GUI编程、多线程、数据库编程等内容为核心，结合后续的专业课程JavaEE，JavaWEB开发，构建一个完整的课程知识体系和能力体系，从而保证边学边用，使学生能够掌握某一应用方向完整的知识结构和专业技能。我们建设并多次修订教学大纲，实验大纲和实验指导书；制作了辅助课堂教学的多媒体课件，编写了电子讲稿，其中附有适当的图形、图片，有效地增强了课堂授课效果；注重素质培养，突出培养学生的实践创新能力。知识模块与职业能力对应关系如表1所示。
2.积极探索教学方法的改革。在教学方法方面，将课堂式讲授、互动式讨论和探索式自主学习结合起来，采用“读―编―改”实践教学法、“案例教学”和“任务驱动”的教学方法，加强现场教学、示范教学、立体教学，充分应用现代教育技术构建网络教学环境、开展多媒体教学。并邀请企业资深开发人员给教师和学生做讲座、相互讨论课程内容和方法、介绍最新的技术发展，鼓励学生开展探索式学习，拓展他们的视野。
3.重视学生创新能力和综合素质的培养。在培养学生知识和技能的同时，我们还特别重视学生创新能力和综合素质的培养，在教学中采用项目导向教学法，个案导向教学法等先进的教学方法，培养学生软件开发、项目管理和团队合作等能力，同时还培养学生的创业能力。
在课程教学过程中，成立Java兴趣小组，在小组内不满足于课堂教学知识，增加实际开发题目，目的是让我校的学生毕业时能够达到企业的用人要求。同时也锻炼了任课老师的业务水平。
在精品班成立了大学生科技创新小组，实行“学徒制”教学。在小组内实行导师制，分别由不同导师老师辅导不同的学生学习小组。这些创新小组在有了积累后，将有一定的开发能力，逐渐演变成为软件开发工作室，能够为学校、为社会开发一定的产品，拥有自己的独立知识产权的小型软件产品。
四、结论与创新
1.课程体系的创新。基本构建了集项目驱动式教学、案例教学、研究性教学、实验教学、计算机辅助教学系统、自编教材和教学参考书于一体的立体化课程教学体系。建立了知识模块与职业能力对应关系，围绕此架构和平台建立相应的课程体系，以“懂、编、用”贯穿全程，保证Java语言“学、用”四年不断线，注重与后续课程的衔接并保证各自不同的侧重点，尤其注重学生灵活运用理论知识和实践能力的培养，具有鲜明高级应用型人才培养特色。
2.教材内容的创新。长期以来，经典的《java语言程序设计》的教材内容基本上都是以讲解java基本知识点为主，围绕面向对象的三大技术特征为基础进行介绍，而对java语言的应用讲得很少，教材内容落后于计算机行业的发展。鉴于此，我们编写了《JAVA程序设计》，由清华大学出版社出版，是国家精品特色应用型本科教材。该教材删除了一些陈旧的或次要的内容，增加了一些较新颖的或较重要的内容。并以项目驱动为学习载体，动态优化教学内容，反映当前技术发展的水平与趋势。
3.实验教学的创新。基于立体化课程教学体系，立足学生创新能力培养，将课程实验、课程设计与理论教学相结合，优化各个教学环节，整体设计其内容，相对独立地形成一个有梯度、有层次、有阶段性的实践教学体系。
4.教学方法的创新。将课堂式讲授、互动式讨论和探索式自主学习结合起来，采用“读―编―改”实践教学法、“案例教学”和“任务驱动”的教学方法，加强现场教学、示范教学、立体教学，充分应用现代教育技术构建网络教学环境、开展多媒体教学。
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一、引言
Java语言是面向对象、支持多线程的网络编程语言，具有安全性高、可移植性好和代码可重用性高等优点，成为目前最流行编程语言之一。Java程序设计作为计算机语言类基础必修课程在我校计算机相关专业中开设。通过这门课程的学习，力争让学生掌握Java语言的基础知识，理解面向对象编程的思想，学会面向对象编程的技能。
二、传统教学方案存在的一些问题分析
目前对于Java程序设计课程一般的教学方法都是先采用课堂进行理论教学，在课堂上按照循序渐进的方式讲授一些知识点，先从最基本的入门概念比如数据类型、运算符和表达式等开始讲起，然后逐步深入。在进行课堂理论知识讲授的同时，中间穿插安排在实验室的上机课时，让学生对上节课学习的理论知识点通过实践进行复习、巩固。在这种培养方式下，学生注重于对单个知识点的掌握，但是忽视了对编程技能系统整体的培养，没有办法对这些不连贯的零散知识点进行融会贯通的应用，导致学生在课程结束甚至毕业之后，缺乏对具体问题进行分析和解决的能力，面对一个实际要解决的问题，却不知道怎么样去实现。所以，这样培养出来的人才无法适应社会需求，不是企业和市场所需的人才。为了让培养出来的人才能够快速适应企业市场的需求，我们所要做的不仅仅是对学生传授理论知识，还要培养他们的就业能力和职业能力，比如解决实际问题的能力、持续学习新知识的能力和团队协作的精神等。所以，我们必须对传统的教学方式进行改革，以提高学生的工程实践能力为目标进行培养。
三、基于工程实践能力培养的Java程序设计课程教学目标设计
基于工程实践能力培养的Java程序设计课程，以培养适合企业市场需要的、具备一定的分析和解决问题的能力的应用型人才为目标，强调实践和动手能力的培养，强调能够让学生具备解决工程问题的能力。具体来说，首先学生应该掌握Java语言的基本概念、语法等，掌握面向对象程序设计的基本思想和原则。学会配置Java相关的开发环境。通过和数据库原理及应用、计算机网络和网页设计等相关课程的联系，综合运用Java语言的强大功能，进行面向对象的编程，能够在网络环境中开发计算机网络应用软件、信息系统、企业级的应用软件等。
四、优化的Java程序设计课程的教学体系设计
根据上述基于工程实践能力的课程教学目标，我们把Java程序设计课程的教学环境分为理论教学环节和实践教学环节两部分，特别是在实践教学环节，突出对学生能够分析和解决实际问题的能力的培养。在课程理论教学环节，Java程序设计课程的教学重点是Java语言最基本的入门概念，包括Java语言的数据类型和运算、表达式和语句、语言的基本流程控制以及数组技术等；面向对象的基本概念和编程技术，如类和对象、封装和继承、接口以及多态等方面的内容；还需要覆盖的内容有基本的I/O处理、异常处理机制、网络通信、数据库访问技术等；还需要利用大量的编程实例对图形用户界面编程、基本控制组件和布局、容器、图像显示和图形绘制、对话框和菜单以及JavaAPI等进行讲解。理论教学环节的难点在于让学生掌握面向对象编程的思想、多线程编程技术以及各种事件处理模型等。
课程的实践环节，是实现课程教学目标的重中之重。实践教学环节我们分成三个部分。针对理论教学课堂中学习的知识点，按照传统教学方案，及时在知识点学习中间安排上机实践，这是第一部分实践，目的在于让学生能够及时对所学的理论知识点验证学习、巩固。第二部分的实践则是在学生的课外时间，布置一些实践性、操作性和针对性比较强的课外任务，让学生在课外通过多上机练习，进一步强化对专项技能的培养。第三部分实践，我们引入基于项目式的教学方法，在课程教学的最后两周，根据实际项目常见的技术要求，要求教师带领学生在模拟的真实企业项目、真实工作环境、真实职业情景的情况下，依据学期所学习的知识点，分成多个项目小组完成一个独立的项目。
五、教学方法和手段改革
在教学方法和手段的改革上，我们同样以培养学生的工程实践能力为出发点，研究了目前经常采用的各种实践教学方法，根据Java程序设计课程的特点以及学生知识结构的实际情况，应用了众多的教学方法。除了上面提到的项目教学法，还引入了启发式教学方法、兴趣小组和项目小组学习方法、任务驱动法等。（1）启发式教学方法。在学生的教学中，我们舍弃传统“满堂灌”的刻板教学方法，尽可能地使用能够启发学生思维、让学生主动去思考的教学方法，进一步引导学生培养学习的主动性、积极性，进行探究式的学习，而不是强制性的将知识灌输给学生，避免让学生在课堂上似乎听懂了，而课下由于不知其所以然而又全部不懂的情况。（2）建立学习兴趣小组和项目小组。在学生班上由学生自愿组合，建立起4-5人的兴趣小组和项目小组，进行协作式的学习，培养好的集体学习的氛围。这种协作式的学习非常重要，能够让学生在有限的课堂时间之余，对不懂的问题可以充分的互相询问和学习、交流和讨论，对于比较困难的问题可以一起攻关解决，也培养了学生团队合作精神。可以从多方面都能够促进学生的学习效果。（3）任务驱动方法。任务是驱动法，就是让学生通过“任务分析――相关知识――任务学习”这一思路，让学生在完成任务的过程中，学习到相关知识[2]。传统的考核机制是总评分等于理论成绩（一般为70%）加上平时成绩（一般为30%）的方案来对学生的学习效果进行考核。但是Java程序设计课程是一门实践性极强的课程，传统的考核方式，重理论轻实践，没有办法对学生的专业技能进行考核，没有办法体现学生的工程实践能力水平的高低。所以我们改革了考核的评价机制，特别突出了对学生实践动手能力的考核，把理论成绩的比例降到了30%，平时成为30%，而实践上机考核为40%。实践考核又分为两部分，平时的上机课程中完成的上机实验占20%，而最后以项目小组形式完成的项目成绩占20%。对于项目小组的项目的评分，要进行答辩，项目成员的评分可以采取项目小组根据各成员完成的工作进行内部评判，?Y合答辩中教师的评分以及其他项目小组的评价的方式给出，尽可能做到公正评判。
六、加??实践基地建设，为学生实训提供良好的环境
实践基地分为校内实验室和校外实践基地两块。在校内，我们建立了硬件配置优良、软件配备完善的Java软件开发实训室，实训室可以100%开出为了达到教学目标规定的所有验证性、综合性和设计性的实验，为培养学生的工程实践能力提供了有力的硬件保障。
【关键词】Java课程;教学改革;项目开发
Java作为目前功能强大、最流行的网络编程语言之一，因其具有面向对象以及平台无关等特性成为当今应用软件开发的首选技术。由于Java语言“一次编写，到处运行”的特点，使其在国内外软件开发企业中的使用比例排名第一。Java编程人员的需求市场广阔，仅以51job人才招聘网2013年7月的消息为例，关于Java招聘的岗位信息多达4万余条。在企业级应用方面，据W3Techs公司2013年6月统计数字显示[2]，服务器端最为流行的5种常用计算机语言中，Java是企业级高访问量网站的首选。
1.Java课程现状分析
鉴于Java的迅速普及和良好的跨平台特性，Java已成为当代成长最快的软件产品之一，受到大约150个许可证颁发机构、200所大学和50万开发者的拥戴。从1997年起，美国麻省理工学院就设置了Java作为必修课。2002年，美国加州大学伯克利分校开设了25门Java相关课程。世界计算机排名前列的高校，均开设有Java及其相关课程，详见表1。
表1国外一些高校的Java开设情况
在我国最新教育部计算机基础课程教学指导委员会制定的白皮书中，Java课程被列为核心课程之一。国内高校从1997年开始陆续开设Java相关基础课程，在原有的C和C++基础上，新增Java编程课程;2012年国内已有近80%的高校开设了Java及相关课程，国内高校Java课程开设情况，详见表2。
表2国外一些高校的Java开设情况
2.Java课程体系的规划
在Java市场和人才培养需求面前，如何合理组织和安排Java课程的整体教学，已成为我们急需探讨和解决的问题。国内外高校的Java教学中，基本上把整个Java的课程设置为1年，分为Java程序设计基础知识部分与Java程序设计高级开发部分，其中基础部分以Java程序设计为主，而高级程序开发部分则以J2EE以及J2ME课程为主。学生经过第一个学期对Java基础知识的掌握后，可以在下一学期开始高级开发部分的学习。在一些高校中，课堂上老师除了授课之外，课程设置中还专门安排了一些Tutorial的授课安排，相当于课堂讨论课。老师会预先给出教学中的重点、难点，同学们可根据自己的情况及时发言或讨论，从中获得自己想要的东西。参照国内外多所高校的Java教学计划，依据吉林大学最新教学大纲的编程类语言教学内容，笔者所在团队提出了Java课程教学体系构建方案，如图1所示。
图1以JavaSE为核心、企业应用
与移动开发为拓展的Java教学体系探索
在高级语言程序设计和面向对象程序设计的C和C++语言基础上，依托算法设计和数据结构课程，从第4学期开始Java课程教学;以JavaSE为核心，侧重理论结合实践，注重程序和架构的设计，突出实践对于Web企业应用和Android移动开发的重要作用;在任务和项目驱动教学理念下，制订实践教学内容，详见表3;
表3任务与项目为驱动的实践教学设置
强调数据库应用在其中的重要地位，融入架构设计和团队开发等实际软件工程内容，为学生实际操作提供支持。
3.Java课程教学思路改革
以就业为导向，提高施教的针对性。分析就业市场需求，定位课程岗位能力培养目标。Java技术在J2EE、J2ME、4G、物联网以及移动互联网等领域处于举足轻重的地位，这些专业岗位（群）都需要Java程序员，这些专业岗位（群）也正是计算机相关专业学生的主要就业领域。此课程要求学生掌握Java基础、Java数据库开发和JavaWeb编程等模块的基本理论、知识和技能，并能熟练掌握Java软件项目开发的各项技术，使其具有Java项目的设计、开发和测试的职业能力。
对应职业岗位，整合设计课程内容。Java程序员的市场需求量稳居第一，它对学生的要求也较高，传统的教学很难达到企业的需求。因此Java教学不能仅仅满足于完成教学任务，而应该以企业需要为出发点，重新整合设计教学内容，对学生进行强化训练，使学生能够达到企业用人的基本要求，提高学生的就业能力。为了到达这个目的，我们根据软件职业岗位能力需求来设计课程内容，按照软件企业岗位需求，对Java教学内容重新设计，分别设计了Java基础、Java数据库开发和JavaWeb编程等学习任务，并以软件项目开发及管理流程来培养学生。
针对教学存在的忽视交流能力、管理能力的问题，以就业为导向，对Java课程进行项目化教学改革。在教学设计时主要突出对学生的专业技能、项目经验、职业素质等方面的训练。在专业技能方面，首先，通过教师的案例示范、大量的上机练习、代码阅读、规范化检查，训练学生编写程序的熟练度和规范性;通过学生项目设计提高了学生的项目经验;通过项目开发过程中小组成员的分工合作，培养了学生的团队精神、协调能力与良好的职业习惯。
4.改革课程教学内容与结构
根据就业岗位要求和职业领域可持续发展的要求，重构课程教学内容，形成模拟实际工作过程的模块化课程体系（如图2所示）。
图2Java项目化课程体系
改革后的Java课程体系以“工学结合”的学习项目为知识载体、以程序员的职业发展规律为主线开发课程内容，以项目导向的课程活动作为课堂教学的主要组织形式，突出在具体项目开发过程中让学生学会做人做事，以项目过程中人的行为表现和项目评分作为主要的考核评价手段。
5.课程教学方法改革
吸取以往的教训，将课程教学改革为以学生为主体，教师为主导，采用“任务驱动教学法”，通过实际项目开发（如图3所示）实施教学。
图3项目教学流程
在项目开始前，教师就该项目用到的相关技术进行概括式介绍。在项目开发过程中，教师只负责巡回指导，细心观察各组学生在实现软件项目过程中遇到的问题和解决问题的方法，不必过多地干预学生的项目完成过程;学生模拟软件开发流程，分成若干学习小组，每个小组由5～6人组成，学生确定各自在项目小组中的分工，分别担当项目管理员、系统分析员、程序员、测试员、文档编写员和界面设计等角色。在项目开发过程中，学生的开发学习活动必须与任务或问题相结合，以探索问题来引导和维持学生的学习兴趣和动机，创建仿真工作任务，让学生带着任务学习，以使学生拥有了学习的主动权。
6.课程考核方法改革
项目成绩评分包括项目成员组内评分（30%）、项目组间相互评分（30%），老师对项目评分（40%）。完成上述评价后，再组织教师和学生共同讨论，指出在项目工作中出现的问题，归纳出学生解决问题的方法和学生在整个项目中的学习行为特点，并将教师和学生的评价结果进行对比，寻找出评价结果差异的具体原因。这样，对学生的综合素质的考核就是理论考核（25%）、职业技能考核（45%）、创新能力（5%）、团队合作（5%）和出勤（10%）等。
7.结束语
改革后的Java课程打破传统教学模式，以一个完整项目贯穿整个教学过程的始终，以工作过程为导向，通过软件工程方法将课程内容进行重构。Java语言作为跨平台的面向对象语言，在近10年的流行开发语言排名中位居前茅，在Web企业级应用和移动设备开发中更是发展迅猛。在庞大的Java市场和人才培养需求面前，需要教师提供合理的课程讲授体系和实践内容支撑，构建以提高学生能力和素质为目标的Java人才培养教学体系架构。
参考文献
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