新工科背景下面向应用型人才培养的程序设计课程教学方法研究

邓竞伟 邓凯英 贾丽娟

摘要：在新工科背景下，作者针对Java程序设计课程体系现状，分析了Java程序设计课程在高校计算机专业人才培养中的重要性，并对该课程教学进行了研究与探讨，提出设计Java程序设计课程的教学目标、教学体系以及教学改进方法，以期能够提高学生的学习积极性和主观能动性，从而达到较好的教学效果。

关键词：新工科;教学改革;程序设计;项目式驱动教学法

中图分类号：G717  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）22-0100-04

● 引言

近年来，随着游戏软件的开发、智能手机、大数据、人工智能等领域的飞速发展，编程语言作为基础的技术支撑，备受人们的关注。另外，在新工科背景下，基于MOOC、翻转课堂、SPOC的混合式教学模式改革实践得到了很多教育人士的重视。

新工科人才培养最基本的问题是能力的培养，即要注重培养学生的自主学习能力，因而高校学生计算机编程能力的培养是新工科人才培养的一项十分重要的工作。[1-3]笔者所在学校是一所民族高等院校，所在学院对学生的培养定位于使学生具有良好的职业道德和综合素质以及扎实的计算机相关理论知识，能够运用所学知识和技术解决实际问题，具有创新、创业和团队精神。学生毕业后能够从事大型软件项目的开发和适应社会需求变化对高素质软件工程专门人才的基本要求。

● 课程体系现状分析

Java程序设计是面向对象程序设计方法，其作为计算机相关专业的实践型和应用型较强的课程之一，在计算机相关专业课程建设中具有相当重要的地位。[4]因此，此Java程序设计是计算机软件开发人员必须掌握的一门基本技术。[5-6]该课程讲述Java程序设计的基本语法、面向对象的三大特性（封装性、继承性和多态性）概论以及关于JDK（Java Development Kit）类库的专题，如I/O流、图形用户界面、多线程程序设计和数据库访问的编程技术等。通过学习该课程，学生可以掌握Java程序开发工具JDK的配置及应用，理解Java中的数据类型、运算符和表达式的应用，掌握运用Java语言编写具有面向对象特性的代码的能力，培养良好的编程、设计风格以及调试技巧，并具有用Java开发项目的能力。然而，Java程序设计课程的教学大多采用理论课堂先在教室授课，从最基本的概念和基础知识（如数据类型、运算符、表达式）开始讲解的方法。[7]因此，Java语言程序设计的教学改革显得尤为重要。

● 课程教学模式

线上教学改变了传统的备课模式、互动模式、教学形式以及心理态势。学生能够主动学习、师生高效互动是笔者多年追求的目标。

1.强化课堂互动

教师要根据专业特点和学生基础等，充分利用网络资源，优选适宜内容提供给学生，要求学生自主观看视频预习并提出问题，让学生带着问题去学习，还可以通过课堂教学与学生探索和交流;同时，学生之间也可以展开讨论与交流，将学生由被动学习变为主动学习，从而提高学生学习的自主能动性。[8]

2.实时查漏补缺

在传统教学模式中，作业都是在课后完成的，讲解作业最快也要在下一次课堂上进行，而线上教学则不同，尤其是客观题，教师可以实时批改和统计作业，这样就可以第一时间掌握学生对知识的掌握情况，并能及时查漏补缺。

● 课程改革

Java程序设计实验课要求学生在实验前认真阅读实验指导书中的相关内容，并明确实验目的和实验任务，在实验前做好预习准备工作，即熟悉程序流程、调试方法、步骤以及对实验结果的分析方法等。教师还要要求学生独立完成实验并做好实验记录，按照实验报告的具体要求写出完整的实验报告。

1.注重理论联系实际，突出实践教学

Java语言程序设计是一门理论性和实践性并重的课程，实验是本课程重要的教学环节，只有通过实验才能加强学生的感性认识，进而使其掌握使用方法，运用所学的理论知识分析和处理问题。

本课程是笔者所在学院软件工程专业的一门专业课程，共48学时，其中理论课有36学时，实验课有12学时。教师在教学中要按照教学大纲的要求，采用理论和实践相结合的方式调动学生学习的主动性和积极性，进而达到教与学的融合。理论与实验教学的具体内容如表1所示。

2.重视课程设计，引用项目式驱动教学法

结合当前企业需求和高校的人才培养目标，教师应重视课程设计，可采取项目式驱动教学模式。

（1）项目式驱动教学法

为了提升学生的动手能力和学习兴趣，在实际教学过程中，教师可以引用项目式驱动教学法，把项目拆分成若干模块，每个模块包含几个知识点，教师主要讲解基本知识，并在学生完成项目过程中起到引导作用。

（2）选择合适的项目

项目式驱动教学法首先要选择难度适中、功能齐全的项目，并且此项目尽可能地涵盖Java程序设计课程所学到的所有知識点。另外，需要注意的是，Java程序设计是基础编程课程，此课程的先修课程是C语言程序设计，大部分学生的综合编程能力不是很强，如果选择太难的项目，学生做不出来会打消积极性。

（3）项目式驱动与小组合作法

为了提升学生解决实际问题的能力，笔者在传统的课程安排基础上增加了此课的课程设计，对学生进行分组，每组分配一个项目，每个组都设有组长和组员，组长负责分配任务，课程设计结束后，每位学生都参加答辩，介绍自己所做的内容。这样不仅能够提高学生对此课程的学习兴趣，而且锻炼了学生解决实际问题的能力，同时也增强了学生的团队精神。

3.加强校企合作，熟悉企业编程思想

为了培养高素质软件工程专门人才和推动培养学生的应用能力，高校必须加强与企业之间的合作。这样一方面可以了解企业需要，熟悉企业编程思想，实时调整培养方案;另一方面可以避免出现知识的滞后性，及时修订适合高校教学体系的教材，以此来配合Java程序设计课程教学改革，使其能够顺利完成。

4.鼓励学生多参加项目开发大赛

要想提高学生的创新能力和实践动手能力，仅凭课堂上学习的知识是远远不够的，应多鼓励和引导学生参加课外实践或者大赛，这是一种很好的提高手段。学生通过参加竞赛不仅可以提高动手能力，还能锻炼团队合作精神，增强自信心，并对后续课程内容的学习有新的目标和方向，从而得到全面发展。

● 考核方式与教学效果反馈

在本课程的考核过程中，需要加强过程考核，笔者进行了如下设置：平时成绩30%（考勤50%和作业50%）、实验成绩20%（包括实验报告70%和实验考试30%）以及期末考试50%。

本次考核内容符合教学大纲要求的范围和教材包括的知识范围，考查了基本理论、基本知识和基本技能，考核的内容难易程度适中，考核方式合理，并且能够较好地反映学生对相关知识的掌握情况。课程成绩分布如图1所示。

除此之外，在正常教学任务完成以后，教师可以给学生布置综合性难度适中的三个小项目，由学生参考上课讲的案例来完成这些小项目，以大作业的方式提交并撰写课程设计指导日志作为期末成绩，最终成绩由三部分（平时成绩20%、项目成绩40%、答辩成绩40%）组成。同时，要求实验目的、实验设备、实验过程叙述完整，言简意赅，对实验结果有具体分析，总结实验收获、遇到的问题和解决的办法，实验报告撰写规范、整齐。课程设计成绩比例分配如表2所示。

课程设计是对学过的所有面向对象的编程思想以及编程方法的总结、回顾和实践，学生确定设计题目后，要明确本次课程设计所要用到的技术点，回顾之前学习的知识点，或者到网上搜索以及查阅相关的书籍来搜索资料。通过编写一个基于Java的应用系统综合实例来掌握Java语言编程技巧。教师可以根据学生提交的设计论文（包括程序主要完成的功能、设计思路和框图、主要代码，程序中有何创新、有何收获和存在的不足以及需要改进的地方，程序功能的实现和平时的表现）进行考核。课程设计成绩分布如图2所示。

图1和图2能够较好地反映学生对相关知识得掌握情况，可以看出大部分学生掌握得不错，个别学生还有待提高，总体达到了预期效果。

● 结论

本文通过分析Java程序设计课程体系现状，提出了对Java程序设计课程进行改革的方式方法，改变了教学手段，并对理论教学和实验教学的学时和内容进行了调整，增加了课程设计，由此突出了项目任务驱动法应用于Java程序设计课程的实践教学模式，提升了学生的编程和解决实际问题能力，取得了很好的教学效果，达到了提高教学质量的目的，更重要的是，使学生的未来就业前景更加广阔。

参考文献：

[1]李金忠，黄雪梅，夏洁武.新工科背景下融合CDIO和翻转课堂的Java程序设计课程教学改革[J].计算机教育，2019，17（11）：58-63.

[2]于波，刘佳，张云晶，等.基于C语言课程的新工科人才编程能力培养支架式教学研究与实践[J].吉林化工学院学报，2018，35（08）：28-31.

[3]孙璐荣，王家宁，姜楠楠.面向“新工科”的Java程序設计课程项目驱动式教学模式改革研究[J].科技经济导刊，2019，27（17）：199.

[4]李雷孝，王慧，邢红梅，等.新工科建设背景下Java软件开发技术类系列课程教学改革研究[J].智库时代，2019，3（47）：238-239.

[5]秦晓燕，郑永爱.高职《Java程序设计语言》分层教学改革探索与实践[J].电脑知识与技术，2018，14（19）：148-149.

[6]程珍，池凯凯，李燕君，等.项目驱动和翻转课堂相融合的教学模式在Java程序设计教学中的应用[J].计算机教育，2018（02）：91-94.

[7]刘长旺.基于工程实践能力培养的Java程序设计课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2017（25）：134-135.

[8]马金霞.“翻转课堂”教学法在C语言教学中的应用[J].信息与电脑，2019（20）：250-251.

作者简介：邓竞伟（1980—），女，博士，讲师，研究领域为复杂网络、教育教学方法研究。邓凯英（1982—），女，博士，副教授，研究领域为软件开发、计算机教学方法研究。贾丽娟（1979—），女，硕士，副教授，研究领域为软件开发、计算机教学方法研究。

基金项目：教育部人文社科规划基金项目（No.19YJAZH010），西北民族大学引进人才项目（No.xbmuyjrc201916，xbmuyjrc201632），西北民族大学一流本科课程（YLKC-106）和计算机文化基础慕课项目。