基于項目驅動的《Java程序設計》課程教學設計研究

柴群　唐型基　梁劍波

摘要：根據現有的教學特點，在《Java程序設計》課程中引入基于項目驅動的課程教學改革，以LSN在線教學平臺作為支撐，打破原有的“課堂講授為主，實驗輔助為輔”教學模式，以項目形式組織教學內容，從而解決理論和實際脫離的問題。訓練學生的編程能力、分析能力、解決問題的能力和團隊、協作、創新、探索的精神。

關鍵詞：Java程序設計;項目驅動;教學改革;教學設計

中圖分類號：G642? ?文獻標識碼： A

文章編號：1009-3044（2022）07-0124-02

1 教學現狀

《Java程序設計》是為了教授Java語言而開設的計算機類專業的核心課程，通過本課程的學習，逐步引導學生掌握Java編程語言基礎理論知識、開發面向對象程序的基本設計過程和開發技能，重點培養學生編程自學能力。

目前《Java程序設計》仍然采用傳統的教學方式，即理論課和實驗課分離，理論和實驗各2個學時/周，實行理論和實踐相分離的教學模式，偏重理論知識而輕實際應用能力的培養，學習內容與實際應用需求有點脫節。學期結束后，學生掌握了理論知識，卻難以應用于實踐。最終的學習的結果變成了以考試為目的，以及格為結果，因此很有必要對現有的教學模式進行改革，以適應時代發展的需要。

2 項目驅動教學法[1]

為解決教與學相分離的問題，國內外學者以建構主義教與學的理論為基礎，提出項目驅動教學法，即利用“項目學習”教學法與“任務驅動”學習法，輔以一定的教學軟件進行教與學的研究。

“項目學習”教學法是實施探究式教學模式的一種教學方法，是一種建立在建構主義教學理論基礎上的新方法，建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式獲得的。“項目學習”教學模式是學生在教師的指導下，通過合作學習，共同實現一個完整的綜合項目而進行的教學活動。

對于學生來說，學生看到的是教師發布的一個個學習任務，學生通過“任務驅動”的模式學習知識，掌握相關技能。學生在具有明確的“任務”下，自發地知識學習，完成各項學習任務。在學習過程中，教師也必須轉換角色，由“主導者”轉變為“輔導者”，輔助學生學習[2]。

3 研究內容

根據學院的現狀，在校企合作的教學平臺——曙光Sugon_edu? LSN課程管理系統下開展研究：

采用“項目驅動與案例引導教學+校企合作實踐教學”教學模式，該模式主要過程是將《Java程序設計》課程按類別分為若干個單元，每個單元作為一個教學項目，實行理論、實驗一體式的教學，每個單元教學都以一個作業來結束，考核合格后，可以進行下一個項目的教學。

選定的實驗項目放置于LSN課程管理系統上，任課教師利用LSN課程管理系統批改學生提交的作業，與學生交流，答疑，指導學生學習并且記錄學生學習過程，為以后利用大數據對學生學習行為進行分析打下基礎。學生利用LSN課程管理系統中提供的案例作為引導，完成教師發布的任務，查詢相關的資料，完成教師布置的任務，分組或單人進行探究式學習。

在課程后，利用教學實踐周2周的時間，與校企合作單位進行合作，由合作企業從企業項目中選擇部分模塊，由學生開發，企業工程師作為指導，在規定的時間內完成項目，訓練學生的編程能力、根據場景解決實際問題的能力和團隊、協作能力。

4 課程設計

根據《Java程序設計》教學改革的內容，可以分為3個模塊：教學大綱修訂，課程教學整合，引入校企合作實踐教學。

4.1 教學大綱修訂[2]

現有的教學方式是理論和實驗、實踐相分離模式，考核也是理論、實驗、實踐分開考核，現有的教學大綱也是在這種模式下制定的，不能滿足教學要求。在進行課程改革前，修訂現有的教學大綱，將理論、實驗、實踐教學評價模式融合，確定各部分的比例;根據Java程序設計課程的特點，對知識點進行劃分，形成模塊化，指定選修和必修模塊，指導教學。修訂好的教學大綱還應根據研究中出現的問題進行動態修改，研究結束后定稿。

4.2 課程教學整合

（1） 項目設計的原則與教學時間安排

項目是項目驅動式教學中的核心部分，其設置和選取應遵循趣味性和可行性的原則，即采用的項目既能夠滿足學生的知識水平，又能激發學生對Java的興趣，還能提高學生的Java程序設計能力。可行性要求對項目的規模需要控制，不能過于復雜或者耗時過長;趣味性則可與實際生活相結合或開發游戲設置相關的問題。

在教學內容的安排上，不分理論教學、實踐教學，將課時統籌安排，根據任務需要，分割成一個一個時間單元，用于配合項目驅動教學。

（2） 項目實施過程[4]

項目的實施過程可以分為三步，如圖1：項目設計、任務選擇、算法設計與編碼，均在LSN平臺上完成。

（3） 項目的設計階段[3]

在設計項目時，根據《Java程序設計》課程的知識體系分為基礎項目、進階項目、提高項目、應用項目，涉及的知識點如圖2：

基礎項目涉及的知識點有Java開發環境配置、Java語法基礎知識點，涉及的項目有：配置JDK（涉及的知識點：Java Development Kit，Java開發環境包），輸出全部的希臘字母（知識點：基本數據類型，輸出語法，數組等），計算二元一次方程的根（知識點：表達式、運算符的使用，輸入輸出語法、選擇結構等），求100以內的素數（知識點：輸入輸出語法，選擇結構，循環結構，break和continue語句等）等內容。學生在學習C語言時已經解決過，把C語言的編程方法遷移到Java語言中，起到一個過渡作用。

進階項目的知識點圍繞類、子類、接口展開。主要涉及類、子類、接口的創建，方法的重載與重新，子類與接口的引用，UML的使用，繼承與多態，面向抽象與面向接口的編程等，這些屬于Java的核心知識，理論學習有點枯燥。圍繞這些知識點，教師可以分別設計一些趣味項目，如機動車的設計（知識點：類與對象），計算銀行利息（知識點：子類與繼承），計算多邊形面積（知識點：類與對象，類的繼承、方法的重寫，子類的繼承，面向抽象的編程思想），電池充電（知識點：面向接口的編程思想）等。學生根據教師發布的項目進行編程，學習Java的核心知識，為將來的進一步提高學習打下基礎。

提高階段的知識點是在完成進階項目知識的基礎上，要求學生學會處理Java異常、使用常用類，組件與事件處理，IO流、集合與泛型、多線程、網絡編程等知識點，還要求學生能夠閱讀JDK中英文幫助文檔，根據需要在專業學習網站查找資料。學完這些知識，學生能根據需求設計一些小的應用程序，如飛機大戰，五子棋，貪吃蛇，憤怒的小鳥、掃雷等游戲，綜合運用所學知識完成一個任務，學生不僅能獲得成就感，還可以為進入企業打下實踐基礎。

應用階段的項目留給學生在課程設計階段完成，根據學生的專業特點，選擇貼近專業實際的項目，培養學生的應用能力和解決實際問題的能力。如對計算機科學與技術專業的學生，可以設計Java Web項目，如利用Java語言完成購物網站的設計，也可以設計Android應用項目，如Android游戲開發 ;對于數字媒體技術專業學生，可以安排圖像優化，音視頻播放軟件設計等項目;對于物聯網工程專業，可以利用Java語言進行嵌入式開發等。通過這些項目，可以讓學生根據自己的特長，愛好，選擇學習。

（4） 任務選擇

在選擇任務時，學生根據授課的進度和教師的安排，進行分組探究式學習，學生必須在LSN教學平臺上完成必做項目，可以根據自身的特點，選擇完成選做項目。分組目的在于培養、訓練學生的編程能力、根據場景解決實際問題的能力和團隊、協作能力。任務的選擇也是在LSN平臺上進行。

（5） 算法設計與編碼

在算法設計和代碼實現時，學生也必須在LSN教學平臺上進行算法分析、上傳設計思路，然后根據算法完成代碼、調試實現。使用教學平臺的目的在于記錄現代碼調試痕跡，教師可以根據痕跡監控學習的情況，避免濫竽充數和渾水摸魚者出現。

4.3 引入校企合作實踐教學[5]

實踐教學，是鞏固理論知識，加深理論認識的有效途徑。為有效地實現理論聯系實際，實踐教學與校企合作單位進行合作，利用教學實踐周2周的時間，由合作企業從企業項目中選擇部分模塊，由學生開發，企業工程師作為指導，在規定的時間內完成項目。

5 結束語

總之，通過項目驅動與案例引導式教學，不僅在教與學過程中引入項目驅動和案例引導教學，還利用技術條件，記錄學生的學習過程，避免出現抄襲，濫竽充數現象的出現，真正實現過程性考查。同時引入合作企業力量，根據專業的特點，選擇合適的課程設計內容，提高學生的編程和創新能力。

參考文獻：

[1] 胡燕，孔凡哲，陳心浩.實驗項目驅動式教學促進四大關鍵能力的實證研究[J].實驗室研究與探索，2021，40（2）：191-196，203.

[2] 劉超，肖宗梁，藺婷婷，等.項目驅動教學背景下應用型人才培養模式改革研究[J].課程教育研究，2019（49）：244.

[3] 金新娟，郭金旭.項目驅動式混合教學模式在軟件課群中的應用研究[J].教育教學論壇，2019（15）：264-265.

[4] 湯淼.軟件工程專業“項目驅動”實驗教學模式研究[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：267-268，271.

[5] 姜楠楠，孫璐榮，于曉婷.基于項目驅動的Java程序設計課程教學改革研究[J].科技風，2020（19）：66.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2021-09-15

基金項目：凱里學院教學內容和課程體系改革項目（項目名稱：項目驅動與案例引導模式下《Java程序設計》課程教學改革的研究，項目編號：JG202022，項目負責人：柴群）;凱里學院線上線下一流課程項目（項目名稱：線下一流課程-Java程序設計，項目編號：xx202009，項目負責人：唐型基）

作者簡介：柴群（1979—），男，江蘇徐州人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為計算機應用技術;唐型基（1984—），男，貴州凱里人，本科，副教授，主要研究方向為算法設計與分析;梁劍波（1982—），男，貴州凱里人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為人工智能。