翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在"Java程序設(shè)計"中的應(yīng)用研究

葛萌 歐陽宏基 張忠

摘 要：“Java程序設(shè)計”是高等院校計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門實踐性和工程性都很強(qiáng)的應(yīng)用型課程。分析了傳統(tǒng)教學(xué)模式在“Java程序設(shè)計”中存在的問題，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用到該門課程的教學(xué)設(shè)計中，從完善課程內(nèi)容、準(zhǔn)備教學(xué)資源、改變教學(xué)場所、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、提升教師軟件實踐能力、調(diào)整評價方式等方面詳細(xì)闡述了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的具體實施過程。實踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、成績、實踐編程和團(tuán)隊協(xié)作等能力均有一定程度的提高，為程序設(shè)計類課程的教學(xué)改革提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：Java程序設(shè)計;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)模式;教學(xué)設(shè)計

Abstract：Java programming is an important professional basic course for computer related majors in colleges and universities. It is also a practical and engineering application-oriented course. This paper analyzes the problems of traditional teaching mode in Java programming， applies flipped classroom teaching mode to the teaching design of this course， From the aspects of improving course content， preparing teaching resources， changing teaching place， designing teaching content， improving teachers' software practical ability and adjusting evaluation method， this paper expounds the specific implementation process of flipped classroom teaching. The practice shows that the implementation of flipped classroom teaching mode can improve students' learning interest， performance， practical programming and team cooperation， it provides a reference for the teaching reform of programming courses.

Key words：Java programming;flipped classroom;teaching mode;teaching design

0 引言

Java語言自誕生至今依然是全球范圍內(nèi)最炙手可熱的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言。憑借其良好的跨平臺性、易于學(xué)習(xí)、完善的生態(tài)圈、豐富的第三方插件等優(yōu)勢，Java語言可應(yīng)用到桌面程序、Web應(yīng)用、移動終端、嵌入式系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等多方面場景的設(shè)計與開發(fā)中[1]。相關(guān)用人單位對Java工程師的需求逐年屢創(chuàng)新高。

各高校計算機(jī)相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了“Java程序設(shè)計”課程，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握應(yīng)用Java語言進(jìn)行面向?qū)ο蟮某绦蚍治觥⒃O(shè)計、編碼等能力，從事相關(guān)的軟件開發(fā)、測試、運(yùn)營和維護(hù)等工作。但高校傳統(tǒng)的授課方式以“課堂理論+程序演示+上機(jī)自主練習(xí)+課后輔導(dǎo)”為主[2]，教師為主體進(jìn)行講授，學(xué)生被動的接受知識。導(dǎo)致學(xué)生對Java語言的理論知識掌握不牢、實踐能力差，從而影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)（例如“JSP程序設(shè)計”、“移動終端開發(fā)與應(yīng)用”、“Java EE企業(yè)級應(yīng)用”等），甚至?xí)绊懙綄W(xué)生的就業(yè)。

筆者從事了多年“Java程序設(shè)計”的教學(xué)工作，結(jié)合咸陽師范學(xué)院計算機(jī)學(xué)院（以下簡稱我院）的具體情況，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對“Java程序設(shè)計”課堂進(jìn)行了教學(xué)改革。從完善課程內(nèi)容、準(zhǔn)備教學(xué)資源、改變教學(xué)場所、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、提升教師軟件實踐能力、應(yīng)用綜合評價方式等方面詳細(xì)闡述了該教學(xué)模式的實施過程，旨在培養(yǎng)學(xué)生Java學(xué)習(xí)興趣，提高程序設(shè)計能力，同時也提高教師的課堂教學(xué)水平，為程序設(shè)計類課程的教學(xué)改革提供一定的借鑒。

1 Java程序設(shè)計教學(xué)中存在的問題

1.1 課時缺乏

目前高校對培養(yǎng)方案的課時安排有很多嚴(yán)格的限制，大多數(shù)高校：“Java程序設(shè)計”普遍采用64（理論40+實驗24）課時或者48（理論30+實驗18）課時兩種。即便是40個課時的理論，也無法把Java SE部分的內(nèi)容講完，可能會導(dǎo)致多線程、反射、注解等內(nèi)容普遍留給學(xué)生自學(xué)。由于缺乏相關(guān)的監(jiān)督機(jī)制，學(xué)生課后自學(xué)的效果無法保證，而這部分內(nèi)容恰恰又是后續(xù)課程的基礎(chǔ)，例如多線程內(nèi)容會在“Java網(wǎng)絡(luò)編程”、反射和注解會在“Java EE企業(yè)級開發(fā)”等課程中用到，所以課時欠缺會影響學(xué)生對“Java程序設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)效果。

1.2 課堂教學(xué)方法落后

理論課時部分一般都是在教室進(jìn)行，教師利用多媒體設(shè)備采用“理論+程序演示”方式進(jìn)行授課。

由于課時本身有限，針對理論的演示程序一般都是課前準(zhǔn)備好的，教師逐行講解代碼并演示程序運(yùn)行結(jié)果。學(xué)生在課堂上也只能隨著老師思路一行一行理解代碼，稍有分心思路就會被干擾，影響聽課的效果，長期以往部分學(xué)生就會產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。

1.3 教師欠缺軟件實戰(zhàn)能力

近年來進(jìn)入高校的博士教師在研究生階段注重的是學(xué)術(shù)理論，缺乏真實的軟件企業(yè)項目實戰(zhàn)。他們不能從需求分析、項目管理、質(zhì)量保證、開發(fā)技巧等方面擴(kuò)充知識內(nèi)容。而以前的一些老教師也很少有軟件企業(yè)項目的鍛煉，他們所講授的還是相對傳統(tǒng)的內(nèi)容，不太愿意花費(fèi)大量的精力去學(xué)習(xí)Java相關(guān)的新技術(shù)（例如高版本JDK新引入的技術(shù)可能不會出現(xiàn)在授課內(nèi)容中）。這就會導(dǎo)致教師授課內(nèi)容與行業(yè)實際需求不符、無法用實際項目經(jīng)驗支撐理論內(nèi)容、無法賦予課程內(nèi)容新意與高度，學(xué)生聽著枯燥、乏味。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式起源于美國科羅拉多州落基山的“林地公園”高中，因取得了良好的教學(xué)效果而備受全球關(guān)注[3]。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂主要在3個方面有較大變化，分別是：教學(xué)形式、教師角色和學(xué)生角色。教學(xué)形式方面：學(xué)生在課外通過視頻、PPT和文獻(xiàn)資料等完成課程內(nèi)容的自學(xué)，在課堂中進(jìn)行問題討論、交流分享和答疑解惑[4]。教師角色方面：教學(xué)由傳統(tǒng)課堂的主體地位轉(zhuǎn)換為教學(xué)過程的指導(dǎo)地位。學(xué)生角色方面：由傳統(tǒng)教學(xué)中知識的被動接受轉(zhuǎn)換為主動學(xué)習(xí)。將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用到“Java程序設(shè)計”教學(xué)中，主要從以下方面開展實施。

2.1 制定合理完善的教學(xué)內(nèi)容

由于“Java程序設(shè)計”是Java技術(shù)系列課程的入門課，所以教學(xué)效果會直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。為了確保Java SE的核心知識點(diǎn)都在課程中有所體現(xiàn)，制定了知識內(nèi)容。其中課時分配是理論+實驗的課時，總計80課時，如表1所示。

2.2 準(zhǔn)備教學(xué)資源

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式突出“以學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)為主、教師課堂答疑為輔”的中心地位。教師提前準(zhǔn)備好課程的相關(guān)教學(xué)資料（課程內(nèi)容簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)視頻和習(xí)題集等）。教學(xué)視頻是教學(xué)資源中的重中之重。包括授課視頻、實驗視頻和習(xí)題視頻。

錄制視頻以知識點(diǎn)為單位，采用微課的教學(xué)形式，每個視頻不易超過15分鐘，語言言簡意賅，要確保學(xué)生在看完視頻后基本能掌握相關(guān)知識內(nèi)容。教師將這些資料上傳到網(wǎng)絡(luò)（自主學(xué)習(xí)平臺、QQ群等），學(xué)生在課外可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)觀看視頻、下載資料、上傳作業(yè)、在線互動等方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師在課堂中對學(xué)生課外學(xué)習(xí)的疑問進(jìn)行解答并布置課后任務(wù)，學(xué)生之間相互交流心得體會。翻轉(zhuǎn)課堂打破了傳統(tǒng)課堂上教師一講到底、課后學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)知識的教學(xué)模式，師生關(guān)系也由主導(dǎo)與服從的關(guān)系變?yōu)檩o助與自主的關(guān)系[5]。

2.3 改變教學(xué)場所

傳統(tǒng)教學(xué)場所包括教室和實驗室，理論部分在教室教學(xué)，實驗部分在實驗室進(jìn)行。由于“Java程序設(shè)計”實踐性強(qiáng)的原因，即使老師在教室通過多媒體設(shè)備向?qū)W生展示了相關(guān)知識的程序代碼，但學(xué)生只是看懂、聽懂，并不能代表學(xué)生自己能動手把代碼寫出來。而一般學(xué)校排課，理論和實驗之間至少有一天時間的間隔，所以導(dǎo)致實驗課前教師又得把理論課的內(nèi)容再重復(fù)一遍，這樣就浪費(fèi)了有限的學(xué)時。所以建議授課場所全部改在實驗室進(jìn)行，教師通過極域電子教室等多媒體軟件向?qū)W生演示完代碼后，學(xué)生立刻就動手重復(fù)老師剛才所講的內(nèi)容，對于不懂的內(nèi)容老師順勢就進(jìn)行指導(dǎo)，這樣就達(dá)到了立竿見影的教學(xué)效果。

2.4 精心設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)

如何確保學(xué)生在課前對視頻資料進(jìn)行認(rèn)真、有效的學(xué)習(xí)是翻轉(zhuǎn)課堂能否順利實施的基本保障。課堂中教師首先要以提問的方式檢查學(xué)生課前自學(xué)的效果，所提問題隨視頻資料提前發(fā)給學(xué)生。這些問題應(yīng)該都是一些與當(dāng)前知識相關(guān)的簡單性問題。如果這些問題學(xué)生大多數(shù)都回答不上來，說明課前沒有認(rèn)真自學(xué)，那么教師要重新講授相關(guān)內(nèi)容。如果學(xué)生自學(xué)效果好，那么教師要布置相關(guān)程序設(shè)計題目，組織學(xué)生進(jìn)行討論，得出解決思路。然后讓學(xué)生動手編程，教師輔助指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生不懂的地方就單獨(dú)進(jìn)行指導(dǎo)，也可以挑選學(xué)的好的學(xué)生幫助教師指導(dǎo)，讓學(xué)生指導(dǎo)學(xué)生，確保每個學(xué)生在每節(jié)課都動手能完成相關(guān)編程題目。最后，教師總結(jié)相關(guān)知識編程的通用步驟或思路，對相關(guān)知識形成高度概括，便于學(xué)生對知識的鞏固。同時再布置難度稍高一些或者另外編程思路的題目，讓學(xué)生課后練習(xí)，達(dá)到舉一反三的目的。以字符串相關(guān)內(nèi)容為例，教師可以按照所列內(nèi)容設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，如表2所示。

2.5 提升教師軟件實踐能力

教師不但要具有扎實的理論基礎(chǔ)，有較強(qiáng)的教研素質(zhì);還要具有較強(qiáng)的軟件實踐能力。可以通過以下方式進(jìn)行培養(yǎng)[6-7]：（1） 利用寒暑假參加有實用價值的專業(yè)技能短期培訓(xùn)班;（2）進(jìn)入軟件企業(yè)掛職鍛煉，重點(diǎn)在軟件開發(fā)、軟件測試崗位實際經(jīng)歷真實項目的鍛煉;（3）考取專業(yè)技能證書，例如參加全國軟件專業(yè)資格水平考試。（4）進(jìn)入高校訪學(xué)，參與知名院校的科研實踐項目。（5） 通過校企合作，向企業(yè)實踐經(jīng)驗豐富的工程師學(xué)習(xí)。

2.6 采用多元化的考核方式

對課程采取多元化考核方式，實施過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合的綜合評價模式[8]。測評內(nèi)容包括：（1） 在課前按時完成網(wǎng)絡(luò)課程的自學(xué);（2） 課堂表現(xiàn)與討論成績;（3） 課后完成在線練習(xí)與測試成績;（4） 項目答辯成績;（5） 期末考試成績。綜合成績的計算方式可以是上述成績按權(quán)重的累加合，例如：在線練習(xí)與測試成績*20%+課堂表現(xiàn)與討論成績*20%+項目答辯成績*30%+期末考試成績*30%。

3 應(yīng)用效果

對我院軟件工程系軟件工程專業(yè)2017級學(xué)生采用翻轉(zhuǎn)

課堂教學(xué)模式進(jìn)行“Java程序設(shè)計”課程的教學(xué)，在相同教師授課情況下，17級學(xué)生的平均成績比16級學(xué)生的平均成績提高了8分，大多數(shù)學(xué)生的動手能力普遍都有所提高，部分學(xué)生表現(xiàn)出將來從事與Java開發(fā)相關(guān)工作的意愿。2017、2018年各有1名學(xué)生獲得“藍(lán)橋杯”軟件設(shè)計大賽（Java技術(shù)組）國家級三等獎，2019年1名學(xué)生獲得“藍(lán)橋杯”軟件設(shè)計大賽（Java技術(shù)組）國家級二等獎。同時，通過翻轉(zhuǎn)課堂的實施，學(xué)生的表達(dá)能力也普遍得到了提高，進(jìn)一步增加了學(xué)生之間的團(tuán)隊協(xié)作精神;另一方面

也為教師提供了深入了解學(xué)生的機(jī)會，根據(jù)學(xué)生對知識掌握的差異性提供針對性的輔導(dǎo)，促進(jìn)每位同學(xué)的進(jìn)步。

4 總結(jié)

本文研究了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并在“Java程序設(shè)計”課程中進(jìn)行了實踐探索。從完善課程內(nèi)容、準(zhǔn)備教學(xué)資源、改變教學(xué)場所、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、提升教師軟件實踐能力、調(diào)整評價方式等方面詳細(xì)闡述了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的具體實施過程。通過在我院近年來的探索與實踐，該教學(xué)模式有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)Java語言的興趣和學(xué)習(xí)效果，為后續(xù)“Java Web開發(fā)”、“軟件設(shè)計模式”等課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)，同時也提高了教師的課堂教學(xué)水平，并為相關(guān)課程的教學(xué)改革提供了一定的借鑒。

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（收稿日期：2019.09.05）