人工智能时代下“Java程序设计”课程教学改革探析

【摘" 要】 基于人工智能时代背景，文章针对“Java程序设计”课程教学中存在的问题，对标金课建设标准，提出围绕OBE教学理念设定“Java程序设计”教学目标、调整教学课时量的思路，提出引入线上线下混合教学模式、闯关式学习模式的建议，旨在提升学生编程能力，让Java教学能够高度契合企业需求。

【关键词】 Java程序设计；人工智能时代；混合式教学；OBE教学模式；闯关式教学模式

“Java程序设计”课程包含内容庞大且繁杂，具有一定的理解难度和学习难度。为了满足企业单位的Java人才需求，要求所有学习Java语言编程的学生都能够对Java语言及内容进行深入了解和应用。而想要实现上述目的，就必须正视当前“Java程序设计”课程教学存在的问题，并以人工智能和OBE教学模式为改革依据，探讨“Java程序设计”课程教学改革实践，提出“Java程序设计”课程教学改革策略，以深入扩大“Java程序设计”课程的范围。

一、“Java程序设计”课程概况

“Java程序设计”课程是软件工程专业等相关专业的学科技术课，该课程的开设能够让学生充分掌握面向对象的思想，形成规范的编程风格，养成良好的编程习惯。Java是一种面向对象程序设计的设计语言，具有代码质量较高、需要跨平台以及网络软件设计功能突出的特性。Java语言具有广泛应用性，是一种跨平台、简单的健壮性和分布式动态语言。目前，被广泛应用于手持式电子消费产品、手机智能卡、互联网等行业领域。而作为计算机专业的重要课程，“Java程序设计”面向对象为软件开发课程，要求学生能够通过学习Java语言编程与设计，掌握软件创新设计能力与独立编程能力。随着Java编程技术的不断发展，大数据、人工智能以及高级J2EE框架被融入了“Java程序设计”课程，这进一步增加了“Java程序设计”课程的教学难度和压力。

二、“Java程序设计”课程教学问题

（一）教学内容滞后

以往在开展“Java程序设计”课程教学工作时，其主要教学内容围绕课本教材以及大纲入手，整体教学知识涉及范围存在局限性。再加上教学大纲以及课本教材更新不及时，难免会引发教学内容的滞后性。在这种情况下，教师教学讲解环节容易出现“学生问，教师答”的情况。虽然能够提高学生问题解决的针对性，但从客观上来讲，没能结合企业当前所面临的实际问题，即教学内容不具有先进性和应用性，容易降低教学效率并延长教学进程。

（二）教学形式单一

“Java程序设计”课程教学具有一定难度，如果学生不具备良好的专业知识基础，多数教师在讲解相关知识时，为了保证整个课堂的秩序以及学生能够学有所获，会沿用“教师讲，学生听”的被动教学方式，而引发教学形式单一问题。受到单一化教学形式的影响，以及Java语言编程实操练习的缺乏，学生会逐渐失去自主学习的能动性与主动性，甚至会逐渐弱化自身独立编程与软件开发的潜力。

（三）教学主体缺乏主动性

作为一门计算机专业的前沿课程，“Java程序设计”课程教学目的为依托课程体系培养学生日后在Java领域独立开发、创新软件的能力。但事实上，教师在展开课程教学时，通常会以理论知识讲解为第一课程，即先向学生传递课程理论及原理，而这部分知识具有晦涩难懂的特点，学生在被动接受知识的过程中，无法更为直观地理解“Java程序设计”相关概念，也难以有效激发对“Java程序设计”课程的学习欲望和学习兴趣。长此以往，容易限制学生创新思维的发展。

除此之外，“Java程序设计”课程教学还体现在实践课时不足、授课内容趋同、课程评价标准落后等多个方面。上述问题直接影响了学生实际动手能力、学生个性化学习程度、学生实践创新能力的培养有效性。

三、“Java程序设计”课程改革思路

在教学体系中，OBE教学模式强调体现整个课程的教学目标，是指基于学生应取得关键成效展开的教学工作。针对当前“Java程序设计”课程教学中存在的挑战，文章提出基于人工智能与OBE的“Java程序设计”教学内容与课程目标调整方法，旨在有效强化学生知识的掌握程度，确保遵循企业实际需求展开“Java程序设计”教学工作。但需要注意的是，在人工智能以及OBE教学模式下的“Java程序设计”课程教学改革要点如下。

首先，获取人工智能程序中的信息。在OBE教学模式下，学生能够以目标网站为信息获取源，利用人工智能程序完成数据信息的搜集，并从中获取重要的Java语言编程资源。其中，目标网站信息获取是指应用虚拟浏览器加载算法的获取方式，从大型招聘网站以及招聘指导性网站的用人需求信息。在获取信息的过程中，可参考如下关键词：Input：URL对应网页的链接；Begin：获取页面数据流；BrowserLoad：虚拟浏览器加载算法；Output：DocummentStream浏览器内容数据流对象等。

其次，调整人工智能时代下的“Java程序设计”教学内容与教学目标。在调整“Java程序设计”课程教学内容与教学目标时，有必要根据OBE教学模式与人工智能，评估学生学习状态，然后根据学生状态表现及评估结果，有针对性地调整教学内容及课程目标，借此有效适应学生的学习进度和学习情况。具体可按以下步骤完成教学内容与教学目标的调整。第一，设定OBE课程目标，抽取目标技术关键词；第二，构建人工智能程序；第三，根据关键词权值计算可调整的课时量，并将其设定为“基础课时+可调整课时”。需要注意的是，在构建人工智能程序时，要结合采取BrowserLoad算法抽取Java测试信息、网站需求信息中的文本数据，然后对Java关键词进行加权。通常来讲，按照以上流程计算出当前企业所提出的Java编程人才需求，能够在保证教学、就业与工作一致的前提下，设置最恰当的教学目标权重及课时量。

最后，设定人工智能下的“Java程序设计”课程教学目标。人工智能下的“Java程序设计”，应结合考虑OBE教学模式关注问题，设定课程教学目标。具体而言，教学目标设定内容包括对“Java程序设计”基础知识、Java的面向对象、Java程序结构以及运行方式、Java数据处理这四个方面的理解与熟悉。第一，掌握“Java程序设计”基础知识。主要是为了培养学生掌握网络系统构成与计算机构成，并解决软件工程复杂问题的能力，其涉及内容包括了解安装、设置、运行Java虚拟机的方法；调用、存储、编译、发布Java程序的方式；掌握Java基本语法结构等。第二，Java的面向对象。主要是为了培养学生了解软件开发过程管理模型，掌握软件生命周期元素，适应软件研发企业CMMI软件评价标准、ISO国际质量标准，其涵盖内容包括掌握基于Java的类、接口的设计，构建标准Java模板类的方式，内部类、抽象类等使用方法，Java的字符串处理方式等。第三，Java程序结构以及运行方式。主要是为了培养学生独立设计能力与开发系统能力，着重引导学生形成收集、分析、设计、测试、编码与维护资料的能力，其主要内容有掌握调试Java程序的方法，可分析程序错误，掌握运行与调试异常处理与多线程处理的程序及模式等。第四，Java数据处理。主要是为了培养学生了解项目管理软件、开发平台、配置管理软件、测试平台等现代软件开发工具的使用方法，其包括内容有通过Java访问数据库，执行SQL语句并获得结果，基于流的结构，构建文本文件以及二进制访问程序等。

四、“Java程序设计”课程改革策略

为着重提高“Java程序设计”课程的创新性、高阶性与挑战性，循序渐进地引导学生学习，并将整个课程教学模式转变成以学生为主体的教学模式，教师有必要结合企业需求，打造线上线下混合模式以及闯关式学习模式，在增加“Java程序设计”课程互动性的同时，有效激发学生编程兴趣，提高学生学习效率，促进学生的个性化学习。

（一）探索线上线下混合式教学方式

在人工智能时代背景下，为进一步结合企业需求，强化学生的创新能力与实践能力，教师在开展“Java程序设计”课程教学工作前，应以课题组的方式从课前、课上、课后以及实验四个环节，探索与尝试混合式教学方式。首先，在课前阶段，教师可利用雨课堂向学生提前推送预习资料，例如，通过雨课堂将练习、视频、音频、PPT以及网页等资料，推送到学生微信，帮助学生消化理解课堂上的一些知识内容。其次，在课上阶段，教师也可结合雨课堂动态化把握学生的学习情况。例如，学生开启雨课堂授课方式后，能够按照讲授进度将教学PPT主页发送到学生微信，并通过现实练习的方法掌握学生在教学环节对知识的理解情况。同时，还可利用讨论、弹幕等功能，向学生提问，以便于教师精准定位学生理解难点和要点。再次，在课后阶段，教师可结合POJ平台实施挑战练习与自主练习，即将课后时间练习转移到POJ平台上，以最大限度帮助学生补充课内练习的不足。在此期间，教师可按学生不同级别给出练习要求，用来满足学生的个性化练习需求。最后，在实验阶段，教师可利用POJ平台达到强化编程练习的效果。即将实验练习转移到POJ平台上，然后通过在线测试等方式查看学生提交作品，了解学生编程习惯以及代码特点。

总体来说，利用以上四个环节实现“Java程序设计”课程的改革，可以达到教学资源立体化和教学手段综合化的要求。其中，教学资源立体化是指呈现出了多元立体的教学资源体系，例如，利用纸质教材构建网络学习平台，结合线上及时答疑以及个性化实践平台等手段，完成教学工作。而教学手段综合化是指整个教学过程利用信息化以及网络化技术手段，实现了教学资源的获取、教学评价的落实，尤其是实践教学的网络化，不仅有效提高了实训的质量和效率，同时也打破了实训的时空限制。

（二）探索闯关式学习模式

教师在推进“Java程序设计”课程教学改革工作期间，结合实际教学经验，发现学习结果受教学形式的影响。如果教学形式更加互动和先进，学生编程兴趣也会更加浓烈，那么学习结果则更具有个性化和探究性，学生的学习效率提升得也就越快。所以，为了契合学生富有挑战和激情的这一学习特性，教师可采取设置“闯关式”实践练习的方法，增加课后练习环节的探索性。具体来说，教师在探索闯关式学习模式前，需要针对性梳理“Java程序设计”课程知识点，并从中选取“里程碑式”知识点，用来在POJ平台设计并建设相应题库。在此期间，可应用html5设计页面，实现对不同过关难度等级知识点的呈现。然后，可通过设计具有互动性特质的做题游戏形式，增强学生闯关交互体验感，让学生动态化掌握自己的学习程度与学习进度，继而实现个性化学习。

五、结语

Java语言被广泛应用于Web应用程序建立、企业级软件设计、物联网设备访问等方面，课件学习Java编程技术对学生毕业后参与就业和创业起着十分重要的作用。但事实上，在大学教学期间，由于教学课时量有限以及Java所涉及的内容较为广泛，教师无法将所有知识内容传递给学生。针对这一问题，围绕人工智能与OBE教学模式提出调整“Java程序设计”教学内容与课程目标的方法，旨在设定更加有效的教学目标安排、更加合理的教学课时量，促使教师能够结合企业需求实现知识的讲解与传递。

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