基于大數(shù)據(jù)背景Java編程語言創(chuàng)新研究

王振

摘要：大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)的編程教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足我國高職教育發(fā)展的基本要求。文章首先分析了目前高職院校編程課程教學(xué)模式所存在的問題，在此基礎(chǔ)上介紹了線上線下混合模式體系。然后結(jié)合本校學(xué)生的特點(diǎn)，建立了以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)背景的線上線下Java程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐課程模式，并以Java程序設(shè)計(jì)語言中繼承知識(shí)點(diǎn)為例詳細(xì)介紹了該創(chuàng)新實(shí)踐課程模式。最后利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)線上自主學(xué)習(xí)過程和線下教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析，教師合理利用數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀的綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)化教學(xué)資源，從而達(dá)到以學(xué)定教。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);線上線下;數(shù)據(jù)分析;以學(xué)定教

中圖分類號(hào)： TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）03-0101-02

現(xiàn)在是一個(gè)智能化快速發(fā)展的時(shí)代，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的編程語言課程教學(xué)模式也應(yīng)該緊跟時(shí)代腳步，改革迫在眉睫。科技發(fā)達(dá)，信息流通，人們之間的交流越來越密切，這使得高職院校在開展教育教學(xué)時(shí)更加注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)。Java程序設(shè)計(jì)語言是高職院校軟件技術(shù)專業(yè)的必須課程，該課程在計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)教學(xué)中占有非常重要的地位，使其為后續(xù)多門面向?qū)ο缶幊陶Z言課程的基礎(chǔ)，例如：Java高級(jí)程序設(shè)計(jì)，Java Web程序設(shè)計(jì)等，同時(shí)又是升學(xué)或者走向就業(yè)崗位的必備技能。基于大數(shù)據(jù)背景下線上+線下混合的創(chuàng)新教學(xué)模式呼之欲出，新型教育模式應(yīng)借助大數(shù)據(jù)時(shí)代下的新平臺(tái)、新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐課程，即由教師在線上上傳優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，學(xué)生線上和線下同時(shí)進(jìn)行高效便捷的學(xué)習(xí)并完成對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。教師根據(jù)學(xué)生線上線下學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行全面的分析，得到科學(xué)的分析結(jié)果，從而有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，為新時(shí)代學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠基，同時(shí)減輕了老師煩瑣的工作，達(dá)到以學(xué)定教。

1 高職院校編程課程教學(xué)模式存在的問題

隨著科技的迅速發(fā)展，目前大多數(shù)高職校編程類教學(xué)模式中的一些問題被不斷放大，傳統(tǒng)的教學(xué)方式嚴(yán)重影響教育的改革發(fā)展，主要存在以下幾個(gè)方面的教學(xué)問題。

1.1 教學(xué)模式單一

大多數(shù)教學(xué)還是采用教師是主體，負(fù)責(zé)傳授基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受，教學(xué)過程中師生之間缺少互動(dòng)，教師無法及時(shí)有效的了解學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的具體情況。課前和課后學(xué)生不能得到練習(xí)，遇到問題不能及時(shí)得到有效的解決，教師很難有效地的實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教。一些學(xué)生為了應(yīng)付考試而死記硬背程序代碼，從而不對(duì)知識(shí)點(diǎn)做到舉一反三，在實(shí)踐中不能靈活運(yùn)用知識(shí)。

1.2 教學(xué)理念落后

程序設(shè)計(jì)類課程對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力和英語有一定的要求，但是這也正是大多數(shù)高職校學(xué)生所欠缺的。目前，傳統(tǒng)教學(xué)方式采用一味地向?qū)W生灌輸知識(shí)點(diǎn)，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，導(dǎo)致課堂枯燥乏味，學(xué)生們經(jīng)常在課堂上精神渙散，不能集中注意力，學(xué)習(xí)的效果事半功倍。

1.3 學(xué)生綜合能力無法得到訓(xùn)練。

Java程序設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，在教師講授理論知識(shí)后，學(xué)生需要獨(dú)立完成相關(guān)的編程任務(wù)和需要通過大量編程代碼行來提高自身的程序編程技能。部分學(xué)生在課堂上只能完成部分任務(wù)，剩余的任務(wù)需在課后解決，但部分學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)能力，對(duì)枯燥抽象的編程代碼沒有興趣，再加上沒有教師的監(jiān)督與指導(dǎo)，而Java程序設(shè)計(jì)的編程是環(huán)環(huán)相扣的，久而久之學(xué)習(xí)跟不上從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣下降甚至完全缺失。另外，對(duì)于在知識(shí)重點(diǎn)難點(diǎn)理解上，學(xué)生存在個(gè)體差異，當(dāng)學(xué)生遇到問題不愿當(dāng)面咨詢老師或者同學(xué)，這些情況都將影響整體的教學(xué)效果。

2 線上線下混合模式體系

線上線下（Online To Offline，簡稱O2O）混合教學(xué)模式是傳統(tǒng)面對(duì)面課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)的結(jié)合，將學(xué)生、教師、環(huán)境、媒體等各個(gè)教學(xué)要素有機(jī)完美整合，通過融合各類線上資源平臺(tái)和多種教學(xué)方式，符合學(xué)與教規(guī)律，利用在線學(xué)習(xí)和線下課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)更有效的教學(xué)效果和切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。線上線下混合教學(xué)比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和完全在線學(xué)習(xí)具有更深的層次。

目前，線上+線下教學(xué)模式流程主要包括課前線上預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)和課后線下拓展。課前，教師借助線上教學(xué)平臺(tái)推送相關(guān)知識(shí)資料，學(xué)生借助平臺(tái)推送的學(xué)習(xí)資源，觀看知識(shí)視頻或者文字資料并完成預(yù)習(xí)相關(guān)思考題;課中，教師只能針對(duì)學(xué)生單一的預(yù)習(xí)情況，將教學(xué)重點(diǎn)放在課上進(jìn)行講解，然后布置相似任務(wù)進(jìn)行練習(xí);課后，學(xué)生在平臺(tái)中完成課后作業(yè)。通過對(duì)學(xué)生具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分，學(xué)生對(duì)整個(gè)教學(xué)過程中自身存在的缺點(diǎn)和不足進(jìn)行分析，從而切實(shí)提升學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量。

3 基于大數(shù)據(jù)背景Java線上線下新型混合模式課程

迅速發(fā)展的信息科學(xué)技術(shù)在信息化學(xué)習(xí)中也得到了有效的應(yīng)用，當(dāng)前，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為更為人性化的自主學(xué)習(xí)，但是，由于高職校學(xué)生自控能力差的因素，導(dǎo)致線上自主學(xué)習(xí)和在線教學(xué)中，教師無法對(duì)學(xué)生的直接行為進(jìn)行更直觀的觀察了解，對(duì)大量的數(shù)據(jù)不能很好地利用，進(jìn)而導(dǎo)致教師無法有效地達(dá)到“以學(xué)定教”。基于這種普遍存在的問題，在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，充分利用線上教育資源的便利性和線下課堂的交流互動(dòng)性，同時(shí)結(jié)合本校學(xué)生和編程語言的特點(diǎn)，建立了以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)背景的線上線下Java創(chuàng)新實(shí)踐課程模式。此模式在具體教學(xué)中主要分為課前準(zhǔn)備、課中學(xué)習(xí)和課后拓展三部分內(nèi)容。

3.1 課前準(zhǔn)備，診斷分析

課前，老師在教學(xué)平臺(tái)中根據(jù)授課內(nèi)容上傳難易程度不同的網(wǎng)絡(luò)視頻和預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)，借助平臺(tái)個(gè)性化推送的學(xué)習(xí)資源，并完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，并對(duì)有疑問之處上傳到平臺(tái)，同學(xué)之間可以進(jìn)行討論解答。教師通過平臺(tái)對(duì)評(píng)價(jià)、學(xué)生完成預(yù)習(xí)任務(wù)和討論的數(shù)據(jù)信息的詳情分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度。科學(xué)有效的數(shù)據(jù)反饋不僅能直觀反映學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，還能幫助教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)效果有針對(duì)性的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教。

3.2 課中學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)

本文具體以Java程序設(shè)計(jì)課程中繼承這一知識(shí)點(diǎn)為例，詳細(xì)介紹基于大數(shù)據(jù)背景下創(chuàng)新模式教學(xué)的具體應(yīng)用。首先教師播放機(jī)器人對(duì)戰(zhàn)視頻，引出本次課的教學(xué)內(nèi)容并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過觀察繼承使用前后程序復(fù)雜度的對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生初步總結(jié)出使用繼承的優(yōu)點(diǎn)。然后各組學(xué)生在教師的啟發(fā)下繼續(xù)探索類之間的繼承關(guān)系。以往學(xué)生借助流程圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)過早地考慮程序的細(xì)節(jié)，忽略了程序模塊之間繼承關(guān)系。在這里學(xué)生使用Staruml軟件設(shè)計(jì)類圖框架，并且以畫UML類圖的方式構(gòu)建子類和父類的屬性、方法等模塊。軟件模塊化地呈現(xiàn)了程序的基本框架，理清了模塊之間的繼承關(guān)系，幫助學(xué)生宏觀把握總體設(shè)計(jì)。之后，學(xué)生講解類圖框架設(shè)計(jì)，各組學(xué)生進(jìn)行討論、點(diǎn)評(píng)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與積極性及互動(dòng)性。最后借助學(xué)習(xí)平臺(tái)中在線編程闖關(guān)平臺(tái)，通過闖關(guān)的形式激發(fā)學(xué)生對(duì)編程攻堅(jiān)克難的不服輸斗志，每一關(guān)學(xué)生提交的答案和次數(shù)都會(huì)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，幫助老師分析每一關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生掌握情況。

3.3 課后拓展，溫故知新

課后，為檢驗(yàn)學(xué)生能否運(yùn)用學(xué)習(xí)資源將所學(xué)的繼承知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。借助Robocode機(jī)器人對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合應(yīng)用，從機(jī)器人的初探、行走路線的設(shè)計(jì)和作戰(zhàn)智能化三個(gè)層面，通過游戲化的形式，學(xué)生創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出個(gè)性化的機(jī)器人，一步一步實(shí)現(xiàn)自己的編程游戲夢(mèng)。拓展了學(xué)生的編程思路，提高了編程趣味性，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，幫助他們理解所學(xué)知識(shí)的整體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，學(xué)生還可將搜集使用到的學(xué)習(xí)資源推送給他人，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分享。

4 創(chuàng)新型教學(xué)模式的教學(xué)效果

該創(chuàng)新教學(xué)模式教師以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向，淡化Java程序設(shè)計(jì)中枯燥的編碼講解，通過游戲化的方式來解決問題，讓學(xué)生親身感受到編碼帶來的快樂。

依托融合教學(xué)平臺(tái)貫穿課前、課中、課后的每一個(gè)環(huán)節(jié)，給傳統(tǒng)的課堂增加了精密的儀表。教學(xué)平臺(tái)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)“痕跡”，根據(jù)學(xué)生課堂游戲、程序設(shè)計(jì)和在線代碼編寫的教師評(píng)分，以及課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后任務(wù)的系統(tǒng)得分，按照一定比例統(tǒng)計(jì)學(xué)生的總分，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)線上自主學(xué)習(xí)過程和線下教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析。學(xué)生從宏觀架構(gòu)到微觀設(shè)計(jì)的思維路徑，保證了學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)，體現(xiàn)了“做中學(xué)”的教學(xué)理念。信息技術(shù)手段的合理融入提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、課堂參與率及作業(yè)完成率明顯提高。教師合理利用數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀的綜合評(píng)價(jià)，從而發(fā)現(xiàn)教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)資源，從而達(dá)到以學(xué)定教。

5 基于大數(shù)據(jù)背景下Java創(chuàng)新教學(xué)模式的反思

5.1 建設(shè)優(yōu)質(zhì)的線上資源

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行個(gè)性化資源推送，需要大量的教學(xué)資源，這也是推薦系統(tǒng)中“冷啟動(dòng)”的難解問題。所以需要教師掌握各種網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)和整理。教師在制作整理教學(xué)資源中需要從學(xué)生角度出發(fā)，多維度、個(gè)性化差異的開發(fā)整理出符合學(xué)生的優(yōu)質(zhì)Java程序設(shè)計(jì)編程教學(xué)資源。

5.2 構(gòu)建多元化的教學(xué)手段和評(píng)價(jià)體系

基于大數(shù)據(jù)背景下Java線上線下創(chuàng)新教學(xué)模式需要貫穿學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，包括課前的預(yù)習(xí)、課中的學(xué)習(xí)、課后的自主拓展，那么這一過程也需要多元化的評(píng)價(jià)體系貫穿，完備的教學(xué)手段和教學(xué)評(píng)價(jià)體系，并且要完善教學(xué)本身線下+線上的考核體系，激勵(lì)學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)同時(shí)兼顧，才能挖掘出更完備的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，從而做到個(gè)性化，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)體系。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】