以调试技术提升Java程序设计能力的教学方法讨论

唐型基 柴群 李韦鹏

摘要：Java程序设计是一门应用实践的课程，在实践教学中存在一些问题，学生学习效果不太理想，不会编程，理论与实践脱离，作者提出以加强调试技术来提升的Java程序设计能力的方法，并运用到教学实践中。

关键词：调试技术;Java;程序设计能力

中图分类号：G642        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）35-0096-02

Java编程语言是目前流行的开发语言之一，具有跨平台、易开发、安全和软件产品健壮等特点，被广泛应用于网络程序开发、手机程序开发和普通桌面程序开发等多个领域。Java 语言是全国高校计算机专业的核心专业基础课程之一，是培养学生面向对象程序设计能力的主干课程之一[1]。作者结合多年的软件开发经验和教学经验以及学生的反馈情况，对在Java 程序设计教学中加强调试技术以促进提升学生实践能力进行了一些探索。

1 目前Java程序设计教学现状及存在的问题

近年来，在培养应用型人才的号召下许多高校对各专业的各课程都进行了改革和尝试，趋向于培养学生专业技术的实践运用能力。Java程序设计课程的改革也如此，从教学内容、教学方法、考核方式都做了相应的改革和尝试：从重理论轻实践改革为理论与实践并重;从填鸭式的满堂灌改革到了以学生为中心的教学方式;从笔试考核改革为上机考试等。但作者通过调研、与兄弟院校同行教师交流以及教学实践发现目前Java程序设计课程的教学还是存在一些问题。

1.1 理论与实践脱离

Java程序设计课程一般都开设有理论课与实验课两部分，通常理论与实践的比例是按1：1开设的。在实际教学过程中，理论与实践如何联系起来却是大多的教学中难以处理好的问题。并不是所有的知识点都是听教师讲解就能理解的，主要还是靠学生通过自己动手实践才能收获。但是目前大多数教师的教学中不重视调试技术的讲授，学生在实践过程中遇到各种问题，无法顺利地完成实践，导致无法理解理论知识，从而理论与实践相脱离。

1.2不会发现错误和改正错误

许多的学生在听了教师的讲授之后已经能写出程序的大概了，但是最终却不能把程序完整地编写出来或者运行得不到正确的结果。其主要原因是学生不会发现程序中存在的错误和将错误改正。如果学生不掌握调试技术，当程序出现问题时，就会束手无措，或者寻求指导教师的帮助，缺乏自己主动探求问题的能力，编程能力自然大打折扣[2]。

1.3自學能力弱

大多数的学生在课余时间想自己学习Java程序设计语言知识或者尝试编程，将课本上的知识在开发环境中尝试“体验”和理解程序设计的知识，但实际情况是学生把一些课本上的代码输入到开发环境中却不能运行，学生便会在学习积极性上会受到打击，会产生挫败感，久而久之对学习Java编程生产厌烦情绪，因此而放弃学习。据作者多年任教经验得知，这主要的原因是学生输入源码错误导致的，但学生不会调试，课本上的代码或知识得不到运行验证，因此学生无法理解程序设计的知识，这体现为学生自学习能力弱。

这些表现出来的问题，归根结底是学生动手实践能力弱。据作者多年的软件开发和教学经验，提升动手实践能力的一大强有力的手段便是调试。

2 调试技术在Java程序设计教学中的作用

调试是运行程序并发现和纠正程序中错误的过程。调试技术中重要的一个环节是可以把代码指令一条一条地单步执行，并停下来让学者观察程序中指令的执行效果，理解代码指令的功能，从而提升程序设计的能力。

2.1 通过调试使理论联系实践

调试技术是沟通理论课和实验课的桥梁[2]，通过调试技术，将指令的执行结果呈现出来，让程序学习者不再仅限于对指令的想象，而是直观地观察到指令的执行效果，结合课本的介绍更好地理解程序代码，使书本上的理论与实践结合起来。

2.2 通过调试学会写程序

编写程序的一般过程是编辑源码、调试、运行。其中调试是非常重要的一步，它不仅起到修正程序的作用，重要的是它能让程序编写者在调试过程中体会编程思路和程序指令运用的情况。经过长时间的调试可以使程序编写者能够准确灵活地运用指令编写代码，从而增强程序编写的能力。

2.3 通过调试发现和改正错误

调试技术的最基本的目标就是发现程序中的错误，从而改正错误。在大多数的教学中老师并没有教学生调试技术，不重视调试技术。学生对调试也是一知半解，写出一个源程序后上机运行得不到正确结果，也不知道错误出在哪里，更不知道如何去修改。如果学生掌握了调试技术，在没有老师的情况下也能通过调试自己找到出错的地方，从而改正错误，编写出得到期望结果的程序。

2.4 通过调试提升自学能力

学生掌握了调试技术，在遇到书本上看不明白的程序代码，就可以将程序放到开发环境中调试运行，在调试过程中不断地修正输入源程序的错误或者课本上原来代码的错误，并且逐渐理解程序代码，达到消化课本上的知识的作用，逐渐提升学生自学的能力。

3 eclipse中基础的Java调试技术

Java 课程是一门应用的实践性的课程。只依靠教师讲解和演示是不行的，可能教师“圆满”地完成了教学任务，但是能够自己动手编写程序的学生少之又少。关键是得让学生动手实践，以学生为主体，动手实践为载体，教师只是引导和辅导。作者在带学生动手实践时学生问得最多的问题就是出现了错误怎么办？这类问题本质上反映了学生不会调试。下面结合eclipse介绍基础的Java调试技术。

目前Java程序设计中使用得较多的集成开发环境主要是eclipse。Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。在eclipse环境中的右上角的透视工具栏中点击“调试”按钮可将eclipse工作模式切换成为调试模式，如图1。

3.1设置断点

学会设置短点，通过设置短点可以使程序在执行到某一点时暂时停住[3]。在源码编辑窗口中左边的相应行号位置双击鼠标即可在相应行上添加了断点，在相应行号左边多了一个蓝色的小圆点。如图2。

3.2启动调试

在eclipse中使用按下快捷键F11或者在工具栏上按下<E：＼知网文件＼电脑＼电脑34＼4xs201834＼Image＼image3.png>按钮即开始了调试。程序会在调试模式下从main方法中运行到断点处停下来。下一条将要执行的代码会加上草绿色的底纹，如图3。

3.3单步调试

单步调试是调试中非常重要的一个功能。它可在变量窗口中直观地反映出一条语句执行后的效果，既可以用于检查程序中的逻辑错误，又可以让学生理解其中程序结构和程序中变量的情况[4]。在eclipse中使用F5键和F6键可使程序单步执行。其中F5是会进入方法内部的单步执行，而F6单步执行不会进入方法内部。

3.4监视变量

在变量窗口中可以观察变量随着每个步骤的执行的变化效果。

3.5程序调试实例

如程序段：“a=a+b;b=a-b;a=a-b;”，对于不熟悉的同学来说，可能一时看不出来程序段的功能，但是加上变量的定义及赋初值之后，放到eclipse环境中去通过单步调试，从变量窗口中很容易就看出上述程序段的功能。

第一步，编辑源程序。在源码窗口中输入源程序，如图4。

第二步，在第5行的最左边行号位置上双击鼠标，添加断点。

第三步，按下F11启动调试，程序执行到第5行处停下，如图5。

第四步，在变量窗口观察变量a与b的值，目前是a=3，b=5。

第五步，按下F5键或者F6键单步执行程序，在变量窗口中看到此时b的值不变，a=8，再次按下F5，在變量窗口中观察到a=8，b=3，第3次按下F5，此时a=5，b=3。如图6。

通过以上对于程序的调试，不难总结出上述程序段的功能是实现变量a与b的交换。

4 结论

eclipse中Java程序的调试基本的步骤就是述过程，请别小看这是小技术，它却有着大作用，许多的学生正是因为不会调试而没有学好程序设计！教会学生调试技术不仅仅只是免去教师总在课堂上帮助学生修正程序，正所谓授人以鱼，不如授人以渔。学生学好调试，有助于学生将理论与实践紧密结合、加强发现程序错误和修改程序的能力、提升程序设计能力、增强自学能力。

参考文献：

[1] 戴长秀.Java语言课程教学实践研究[J].教育现代化，2017（12）：113-115.

[2] 王楠，赵占芳.调试技术在程序设计实验教学中的应用探讨[J].教育现代化，2017（2）：46-47，53.

[3] 丁春芳.“C 语言程序设计”教学中程序调试探析[J].邢台职业技术学院学报，2010（6）：19-21.

[4] 岳俊梅.单步运行调试技术在C++语言教学中的重要性研究[J].计算机教育，2008（4）：91-93.

【通联编辑：朱宝贵】