面向工程應用能力培養的Java多維度混合教學模式探討

袁利永，倪應華，于 莉

（浙江師范大學行知學院 工學分院，浙江 金華 321004）

0 引 言

Java面向對象程序設計課程（以下簡稱Java）在計算機專業學生工程應用能力培養體系中具有十分重要的地位。工程應用能力培養是應用型本科獨立院校教育的最主要目標，尤其是工程應用背景非常濃厚的計算機專業，工程應用能力培養的重要性顯得更為突出[1]。計算機編程能力是計算機專業學生工程應用能力的核心體現，是學生應用技能和創新思維的重要表現。作為一門程序設計類基礎性課程，Java的課程地位十分突出，在最新修訂的浙江師范大學行知學院相關專業的教學計劃中，Java不僅是學校計算機普通生專業、計算機三校生專業和計算機專升本專業的必修課程，也是電信、電子技術等專業的選修課程，它對后續課程的學習具有十分重要的影響?？傊?，Java對計算機專業學生工程應用能力的培養具有十分重要的意義[2]。

然而，對照計算機專業工程應用能力培養目標要求，傳統Java教學主要存在以下幾個問題：第一，傳統教學模式不利于工程應用能力培養。傳統Java教學采用“語法規則或知識點講解→案例演示→實驗練習”的教學模式。首先，這種以教師講授為主、學生練習為輔的教學模式影響了學生學習的興趣和積極性，限制了學生創新能力的發展，阻礙了教學質量的提高，不利于學生分析問題、解決問題以及工程應用能力和創新意識的培養。其次，由于理論課與實驗課之間存在一定的間隔，理論課堂上教師講授的內容到上機實驗時學生往往已經忘記了很多，因此這種理論與實驗分離的教學模式效率較低。第二，教師和教學案例缺乏工程應用背景。一般的Java任課教師缺乏Java項目的開發經驗，目前的Java教學及實驗案例一般來源于教材，或教師根據知識點設計的簡單案例。這些教學和實驗案例的主要目的是為了驗證語法知識，或實現一些經典算法，具有一定的針對性和典型性，但往往缺乏工程應用背景，這使學生對相關知識點如何應用到實際工程中缺乏深刻的認識，不利于學生工程應用能力的培養。第三、教學活動缺乏課外延展。學生要想學好程序設計語言，必須要進行大量的學習和實踐，需要走出課堂、甚至深入企業進行學習。然而，目前的Java教學活動僅局限于理論課堂和實驗課堂，還沒有把教學活動延展到課堂之外，不利于拓展學生的視野，也不利于培養學生的工程應用能力。

企業兼職教師為提升學生的工程應用能力提供了一種新的渠道[3]。然而，由于他們缺少教學理論和方法，也沒有教學經驗，教學效果往往難以保證。相反，學校的專職教師一般都具有豐富的教學經驗，但缺乏實際項目開發經驗。如何以學生工程能力為導向，實現專任教師和企業兼職教師的優勢互補是值得研究的問題。

另外，慕課作為一種新的教學形式，具有工具資源多元化、不受時空限制、易于使用、課程受眾面廣等優點，越來越受到國內外高校與教育機構的重視[4]。但慕課也存在如學習過程管理不嚴、課程缺乏系統性、缺乏與教師的直接交流等缺點[5]。如何結合傳統教學模式和慕課的優勢，以提升學生工程應用能力為目標，實現傳統教學模式和慕課教學的有機融合，是非常值得研究的問題。

1 Java多維度混合教學模式

鑒于Java在計算機專業學生工程應用能力培養課程體系中的重要地位，筆者以學生工程應用能力培養為導向，對Java多維度混合教學模式的相關內容展開討論。

第一，校企合作的Java慕課資源建設。要進行線上線下混合模式教學，首先要做好Java慕課資源建設。Java慕課（線上）資料主要包括課程教學視頻、課程大綱、課堂講義、單元練習、單元測試、課程項目、補充教材等內容。程序設計語言課程一般采用案例教學、任務驅動教學法，教學案例、單元練習、綜合性課程項目等是進行Java慕課教學的載體，它的質量對于教學效果以及工程應用能力培養具有十分重要的影響。因此，面向工程應用能力培養的Java線上資源改造與建設主要圍繞教學案例、單元練習和綜合性課程項目展開。為了建設有利于培養學生工程應用能力的教學案例、單元練習等線上資源，筆者與一家具有多年Java項目開發經驗的本地軟件公司合作，從實際工程中提煉適合教學與學生實踐的經典教學案例和課程實踐項目。筆者認為好的教學案例必須具有典型性、針對性、實用性等特點，單元練習設計主要關注實用性、層次性和開放性，綜合性課程項目則強調綜合性、實用性和開放性。具有典型性的案例能夠使學生以“任務”為載體，從特殊到一般，舉一反三，實現對學生邏輯思維能力和自主學習能力的培養，而具有實用性的案例能夠激發學生學習的興趣，使學生將探究欲望轉換為主觀愿望。層次性則要求以易到難的案例難度設計，要把案例中新知識點的量控制在合適的范圍，同時適量地引入前面所學的知識點，以便復習和綜合前面所學知識。開放性則是給學生留有發揮的余地，為學生發揮想象力和自由創作留有充分的空間，有利于培養學生分析問題、解決問題的能力?？傊怨こ虘媚芰閷?，對Java慕課中的教學案例、單元練習、綜合性課程項目等資源進行建設是開展混合式教學的重要前提。

第二，線上線下相結合的教學模式探索。線上線下混合教學是慕課教學模式（線上）與傳統教學模式（線下）相結合的一種新型教學模式。這種混合教學能夠結合傳統課堂教學模式和慕課模式的互補優勢。然而，要成功應用這種新的教學模式，還需要解決以下幾個問題：①從有利于培養學生工程應用能力角度出發，如何分配線上線下教學內容；②如何組織有效的、線上線下相混合的教學過程，以進一步提高教學效果，促進學生工程應用能力的培養。因此，以學生工程應用能力為導向，研究探索以Java慕課為基礎、線上線下相結合的混合教學是需要重點考慮的問題。

第三，專任教師和企業兼職教師合作的教學模式探索。專任教師往往具有大量的教學經驗，掌握豐富的教學方法并具有良好的表達能力，但往往缺乏Java實際項目的開發經歷，對一些知識和技能如何在實際工程中應用的理解不夠深刻。來自軟件公司的企業兼職教師往往具有豐富的Java項目開發經驗，對一些知識和技能在實際工程中如何應用有著十分深刻的理解，但并不掌握相關教學方法，缺乏教學經驗。為了更好地培養學生工程應用能力，需要探索專任教師和企業兼職教師合作的線下教學模式，從而實現優勢互補。然而，這種新的教學模式還存在一些問題亟待解決：①如何合理分配專任教師和企業兼職教師的教學任務；②如何實現專任教師和企業兼職教師的優勢互補；③如何解決企業兼職教師教學時間受限的問題。因此，以學生工程應用能力培養為導向，專任教師和企業兼職教師合作的線下教學模式探索也是需要重點研究的內容。

第四，課內教學與課外拓展相結合的教學模式探索。要培養學生的工程應用能力，不僅需要拓展教學內容，還需要將教學活動從課內拓展到課外。例如，帶領學生到軟件公司實地參觀，了解行業動態和軟件公司的企業文化等；引導學生關注Java技術網絡社區，了解Java語言及其他程序設計語言的最新動態；組建Java語言開發興趣小組，組織Java技術沙龍，甚至參與企業兼職教師的項目等活動。通過上述課外活動拓展學生知識面和視野，同時培養學生學習Java程序設計的興趣，提高他們學習的積極性和主動性。

2 Java多維度混合教學模式實施方案

面向工程應用能力培養的Java多維度混合教學模式的總體實施方案見圖1。

圖1 Java多維度混合模式總體實施方案

圖1所示的實施方案主要包括以下4塊內容。

第一，校企合作的Java慕課資源建設。為了更好地培養學生工程應用能力，筆者重點開展具有工程應用背景的Java教學案例、單元練習、綜合性課程項目等資源的建設工作，在設計教學案例時，重點關注案例的針對性、典型性、實用性等特點。第一步，按知識點分解Java內容；第二步，建立便于學生自學的知識點導航地圖；第三步，為每個知識點或若干個小知識點設計具有典型性、實用性的教學案例。在設計單元練習時，重點關注單元練習的實用性、層次性和開放性，以當前單元知識點為主，結合前面已學單元的知識點，同時為引入后續單元知識點埋下伏筆，從而設計出具有實用性、綜合性、層次性和開放性的單元練習。在設計綜合性課程項目時，重點關注學生對所學知識的綜合應用能力，設計項目時重點關注實用性、綜合性、開放性等要求。為了設計出具有上述特點的綜合性課程項目，筆者與從事Java項目開發的軟件企業合作，從其實際開發案例中提煉適合教學實踐的綜合性課程項目，加強學生工程應用能力的培養。

第二，Java線上線下相結合的教學模式探索。第一步，教師準備線上資源，具體需要完成兩個工作：①制作教學視頻等數字材料，明確知識要點和關鍵問題；②將前面準備的資源發布到學校的網絡課程平臺，使學生通過網絡進行線上學習和問題反饋。第二步，學生自主線上學習，具體完成以下內容：①觀看視頻等數字材料，安排時間自主學習和研究，解決視頻和作業題中的問題；②針對自己無法解決的問題，在學習平臺上進行反饋，以便教師合理安排后面線下學習的內容和方式。第三步，師生互動線下教學。線上線下混合模式中課堂活動按如下兩種方式進行：①針對課程基礎知識部分的教學，根據學生在線上學習中反饋的問題，教師在課堂上進行集中講解，引導學生去掌握理解；②針對課程應用性知識拓展部分的教學（如單元練習、綜合性課程項目等），教師先根據課程內容設計出一些跟實際聯系緊密的應用問題，對學生進行分組，分組內部進行分工協作，促使學生更好地掌握和運用課程所學的知識，訓練學生的知識遷移和創新能力。第四步，教師課后教學反思，具體實施方法包括：①對學生進行測試和考核，評價混合模式教學的效果；②通過問卷的形式了解學生對線上線下混合教學的滿意度和看法；③通過線上線下混合教學實施過程中得出的成效和存在的問題進行教學反思，在后續實踐中不斷改進和優化教學方案，進一步提升后續教學的效果。筆者正在對計算機專業2016級和計算機專升本2017級兩個教學班開展不同教學模式的實驗，后面將根據教學效果、調查問卷結果等，分析兩種教學模式下，學生的參與度與主動性、教師工作量、教學效果等方面的差異。

第三，專任教師和企業兼職教師合作的教學模式實踐。為了進一步培養學生工程應用能力，充分發揮專任教師和企業兼職教師各自的優勢，筆者正在實踐專任教師和企業兼職教師合作的教學模式：①從合作軟件企業中遴選表達能力強、有豐富的Java項目開發經驗的工程師擔任Java課程兼職教師；②請企業兼職教師盡可能多地參與課程教學計劃制訂、慕課資源建設與改造等工作；③企業兼職教師主要負責短期綜合性課程項目的指導工作，這樣做主要考慮兼職教師教學時間有限的實現情況。

第四，課內教學與課外拓展相結合的教學模式探索。為了培養學生的工程應用能力，拓展學生的知識面和視野，筆者正在探索課內教學和課外擴展相結合的教學模式：請企業兼職教師到學校給學生作最新Java開發技術發展現狀、就業薪資、行業遠景發展等情況介紹；帶領學生到軟件公司實地參觀，了解行業發展現狀和軟件公司的企業文化；組建Java語言興趣小組，組織相關技術沙龍，組織學生參加藍橋杯軟件設計大賽，遴選優秀學生參與企業兼職教師指導的項目實踐等。重點探索課外拓展活動目標、組織時機、組織形式等內容。

3 結 語

目前，筆者正在針對部分Java教學班開展相關的教學實踐活動。盡管從傳統教學模式遷移到多維度混合教學模式，教師需要付出更多的努力，但從目前的教學效果看，多維度混合教學對于促進學生工程應用能力和素養的培養具有很大幫助。

[1] 阮顯政. 關于應用型人才培養定位問題的思考[J]. 當代教育實踐與教學研究, 2017(3): 89-90.

[2] 盧冶, 劉永良, 張小立. 面向應用型人才培養的Java課程群研究與建設[J]. 實驗室研究與探索, 2017(1): 207-211.

[3] 曹曼曼. 校企合作應用型本科專業Java課程的CDIO教育模式研究與實踐[J]. 計算機教育, 2017(2): 158-162.

[4] 張思, 全婕, 涂英. JAVA零基礎數據可視化教學研究[J]. 中國教育信息化, 2017(10): 21-23.

[5] 唐大仕. Java程序設計慕課教學實踐與思考[J]. 計算機教育, 2017(5): 56-60.