基于翻转课堂的Java开发实践课程教学设计

唐琳 李彤 肖大薇

摘要：提出基于翻转课堂分层次的Java实践课程教学设计方法，该方法通过教师个性化培养方案的制订、课前教学视频的学习以及课堂有的放矢的实践、沟通和讨论，达到有效内化基础知识同时提升教学效果的目的，以期有效地解决由于Java开发实践课程学生基础差异大、实践课时有限所导致的教学效果不理想、无法切实提高学生动手实践能力等问题。

关键词：翻转课堂；Java；开发实践

1 翻转课堂概述

翻转课堂同时也被称之为颠倒课堂，其本意与直意相符，即将传统的课堂知识传授和课后的知识内化颠倒，实现了教学模式的创新。

1.1 翻转课堂的历史

2007年春，美国科罗拉多州罗基山“林地公园”高中的两位化学教师，乔纳森·伯尔曼（JonBergmann）和亚伦·萨姆斯（Aaron Sams）首先使用了翻转教学。最初他们是为了帮助缺席的同学补课，取得了一定的效果；后来，两位老师将这种方法推广，让学生在家里看老师通过软件录制的视频，在课堂上完成习题作业并通过讨沦、讲解等方式帮助同学理解和内化所学知识。该方式下，学生能够根据自己的实际情况学习视频，老师也能够迅速发现学生的问题，能够及时予以帮助。这种全新的教学模式得到了学生的欢迎和支持。

2011年萨尔曼·可汗（Salman Khan）在TED（Technology Entertainm Design，美国一家私有非营利机构）大会上的演讲报告《用视频重新创造教育》真正让“翻转课堂”这一教育理念在美国开始流行。由他本人创建的可汗学院（KhanAcademy）如今也成为翻转课堂的重要案例。

如今众多知名学府也在不同程度上引入了翻转教学，如麻省理T学院、耶鲁大学、斯坦福大学等 。大型开放式网络课程MOOC、微课等信息技术也为翻转课堂提供了保障。

1.2 翻转课堂与传统教学模式的区别

传统课堂中，教师是通过课上讲授法、案例法、讨论法等方式实现知识的传授过程，这一过程中讲授法通常占到课堂时间的70%以上，因此，教师在传统课堂上作为知识的传授者。翻转课堂中，知识的传授不再放在课堂上进行，而是教师需要在课前预先录制好视频，视频的学习需要由学生在课前完成。课堂上老师通过案例法，讨论法等方式进一步指导学生的学习和知识的内化。课堂上的主体变成了学生，通过学乍的讨论，提问等主动学习的方式，实现知识的学习

因此，翻转课堂与传统课堂的区别可以总结为：

（1）教师由知识的传授者变为了知识的指导者，学生从被动的学习者变成了主动的学习者。

（2）教学方法以讲授法为主的方式，变为以讨论法，案例法等其他教学方法为主。

（3）教学形式从传统的面授法，转换为视频方式下的远程教学，再通过课上辅导的方式促进学生对知识的掌握和运用。

（4）现代化技术的应用，从单纯的教室教学，融入了当今流行的网络和视频等新的教学技术。

1.3 翻转课堂的优势

传统课堂以授课为主，所有学生的学习时间都是一致的二翻转课堂教学模式，教师根据学生的实际情况，制定个性化的培养方案，真正实现分层次教学。学生学习的自由性和自主性也有一定表现；在课前可以自由选择学习时间，根据自己的实际基础能力在完成最必需的学习视频基础上，挑选视频学习，同时培养了学生自主学习的能力。

课堂授课中不再是单调的教师讲述，学生被动学习，更多的互动和讨论能够更好地激发学生主动学习的热情，这种教学方式下培养的学生更具探索精神和创新能力。

网络视频等新的技术在教学上应用和融合，多形式教学能够提升学生的学习兴趣和学习效率。

2 Java开发实践课程设计

Java开发实践课程是学生最后学习的一门综合开发实践课程，旨在通过一个真实项目的需求、分析、设计、开发和测试全阶段的练习提升学生运用所学的知识解决实际问题的能力。该课程几乎囊括了过去所有软件开发专业方向课程，包括软件工程、数据库、Java相关的开发课程、软件测试等的综合运用。学生通过学习本课程实现学校与公司的对接，从学生角色平稳过渡到公司员工，更好更快地适应未来的工作。

2.1 传统方式下的Java开发实践课程设计

传统方式下的Java开发实践课程设计，课前的准备和预习是学生自主进行的。老师会将课程进度计划告知学生，学生可以根据自己的情况进行准备。课上，老师将一次课程划分为如下3个阶段：相关理论知识讲解，本节课内容案例演示，实践编程及互动。课后分组完成项目作业。

实际操作发现，大部分同学由于缺乏实际开发经验，导致项目开发过程中遇到大量问题，这些问题又缺乏沟通和解决的渠道，越积越多导致项目最后进展艰难。最后提交的项目功能简单，与实际项目相差较远。这些问题的原因主要是：基础知识薄弱，之前的教学过度注重理论，实践开发很少，遇到实际问题很难解决。由于完成作业需要花费大量时间，课前预习的环节几乎变为空白。课上老师需要讲解的内容较多，教学效果不理想。实践课程达不到预期的效果，学生主动学习的热情得不到激发。

课堂任务包括基础理论和实践两个环节。第一部分基础理论讲解，由于学生对于基础理论知识掌握差异较大，所以课堂上定位困难。如果从最基础理论讲起，实践环节时间太少，达不到实践课的目的。如果仅仅是简单复习和扼要讲解理论，基础较弱的同学在实践互动环节根本不知道从何下手。授课教师的这种两难处境，长久以来一直得不到较好的解决，大学课程中的实践教学课程因此教学效果较差，学生满意度一直较低。

2.2 基于翻转课堂的Java开发实践课程课前准备

翻转课堂的教学模式，教师的职责不仅仅是传统课堂中的教学工作，而且增加课前视频等资料的准备工作。为了进一步提升教学效果，借鉴斯坦福大学翻转课堂教学的教学方式引入了测试，可以更加准确和直观地掌控学生的课前学习效果，增加了翻转课堂的支撑学习系统。

1）翻转课堂的支撑学习系统。

翻转课堂的引入需要通过支撑学习系统更好地管理课前学习的视频资料。一个构建良好的支撑系统也可以更好地监督和掌控学生的学习情况。本课程所引入的支撑学习系统主要包括2个部分：①视频的管理和学习进度设定；②记录学生观看视频的信息，并对学习进度统计分析。支撑系统如图1所示。

2）课前学习资料。

翻转课堂的特点之一就是在最大化地开展课前预习的基础上，不断延长课堂学习时间、提高学习效率 。Java开发实践课教师对课前学习资料的准备分为2个部分：教学视频、教学文字资料。

视频来源主要包括教师录制视频和网络上已有学习视频的使用。具体的教学视频以及辅助教学视频划分为6部分内容，具体见表1。

文字资料部分，课程中使用了上机指导书对知识点和案例文字化，契合学牛一贯的学习习惯。教学案例文档则是实际项目研发所需要的相关文档，具体包括需求规格说明书、系统分析与设计文档、项目编码规范、单体测试示例模板、结合测试示例模板和用户手册模板

3 具体实施过程

3.1 课前学习

Java开发实践涉及的主要基础课程包括软件工程、Java程序设计、Java EE开发、数据库原理。因此教师在上课前，将同学们的这些科目成绩提取出来，并计算排名，老师根据实际学习能力调整，最后将学生划分为3部分。排名前1/3的同学实践任务最多、最难，绝大多数同学承担实践开发中组长的职务，这样一来不仅要锻炼学生自己动手实践的能力，还锻炼了学生任务分配，以及组织和协调能力。对于课前视频学习，仪要求必须观看教师录制视频；排名巾问的1/3同学，老师在课前学习计划制定时候，除了教学视频外，教师根据知识点，有针对性地选择部分辅助教学视频学习。成绩排名最低的1/3同学课前视频需要先将所有知识点对应的辅助视频，作为基础知识学习观看一次，再观看老师录制的教学视频，以保证他们有充足的基础知识，完成实践学习=个别同学在整体方案设定的前提下，再做适当调整。学生也可以根据实际情况，在开放的辅助视频目录中，白由挑选一些适合自己的，或感兴趣的视频观看学习。

例如，Java开发实践的第一节课要求大家确定项目并完成需求分析，这一节课程中学生必须掌握的基础知识包括了解什么是需求分析、知道需求分析在软件过程中的作用和意义、掌握需求分析的方法以及如何表达需求分析等。老师在课前录制视频时，是针对知识的实践环节录制，即基于一个案例项目展示需求分析的思考和实现过程，这部分视频是学生课前必须学习的。但是一部分同学因为基础知识薄弱或不牢固的关系，已经对需求分析本身非常陌生，就需要补充这一部分基础知识。

3.2 课堂训练

课堂实践训练划分为3个部分：第一部分为简短的测试，测试方式较为多样。当涉及的基础原理较多的时候，采用笔试的方式；应用较多的时候，采用问答或自主讲解的方式。测试一方面监督学生的课前学习效果；另一方面，更好地发现没有被学生理解和内化的知识点。第二部分是讨论环节，老师根据本节课中的重点、难点预先设计一些话题或问题。例如，课堂中一般用户管理中的删除系统用户功能，学生设计和实现都会采用直接删掉用户信息，但这一问题在实际项目中这样操作就错了。老师可模仿客户质疑学生的设计并说明原因，请大家讨论如何解决，激发学生的创新思维和解决问题的能力。最后一个环节是总结，帮助学生构建知识网络、总结问题，学生更容易理解、运用和融会贯通。

3.3 实践效果

以前，实践课上基础薄弱的同学做不出来，甚至使用实践环境打游戏、看电影，翻转课堂模式教学下，学生的这种情况几乎没有。良好的课堂氛围，激发了学生主动学习的热情。在对翻转课堂和非翻转课堂的班级进行问卷打分时，翻转课堂的学生打分更高，按成绩排名发现基础薄弱和基础优异的同学打分高的情况较为普遍。在关于实践课程中你更喜欢翻转课堂教学模式还是传统课堂教学模式这一问题中，选翻转课堂模式的同学超过80%。在教师反馈中，翻转课堂模式下，老师不再抱怨需要一次又一次去监督大家的课堂秩序，学生的学习氛围更好。因此，翻转课堂有利于重构和谐的师生关系 。

4 结语

随着翻转教学这一教学模式的不断发展，网络电子信息化的不断普及，传统大学的教育模式会发生一定的变革。如何将翻转教学模式恰当的引入到课程中，是所有教师和整个大学教育界面临的挑战。翻转教学改变了教师角色，学生角色、教学与学习时间分配以及知识载体 。笔者通过将翻转课堂引入到Java实践开发实践课程探索中发现，这一教学模式，十分适用于软件实践开发类课程。在授课过程中，能有效地激发学生的积极性和主动性，有效地实现分层次个性化教学，切实地提升学生的实践开发能力，取得很好的教学效果。与此同时，翻转课堂的教学模式对于教师和教学设备提出了更高的要求，增加了教师的工作量，教师不仅需要在课前将所涉及的知识录制好视频，在课堂上教师需要更加精通课程内容，在实践过程中和互动环节准确发现、解决问题，内化知识，进一步提升实践能力。