Java课内实践教学改革

Java课内实践教学改革摘要：针对目前应用型高校计算机专业学生就业较难的现象，就教学内容的实用性与学生编程技能培养、促进学生就业的问题，强调重视课内实践教学，同时改进实验内容和教学方法，并以Java语言课程为例，分析课内实践教学中所存在的问题，阐述课内实践教学的要点以及改革实践的过程。关键词：Java；实践教学；教学改革Java在培养学生面向对象编程和JavaEE系统平台构架的学习过程中起到了非常重要的作用。目前众多应用型高校均将其作为计算机专业的必修课程，使学生具备一定的面向对象程序设计能力、掌握使用Java进行软件开发技术的能力，为毕业后顺利就业奠定基础。但是实际教学效果不甚理想，学生就业状况也并不乐观。究其原因，教学过程中存在学生实践能力培养薄弱、教学与实际应用相脱离等问题。计算机科学是一门对理论性和实践性高要求的学科，必须理论与实际相结合，重视实践对于理论学习与技能培养的作用。而实践能力的培养，则首先应重视课内实践教学（也称课内实验教学）。课内实践是指与理论教学并行实施的实践教学，即嵌入到专业基础课或专业课内的实验实践教学，能够加深学生对理论知识的理解以及培养学生的动手能力，特别是运用所学知识解决实际问题的能力。同时，课内实践也是一项探索性和创造性很强的实践活动，能培养学生的创新意识和探索精神。1课内实践教学中存在的问题长期以来，由于受到重理论、轻实践思想的影响，课内实践教学没有得到应有的重视。与此同时存在着较大的问题：学生实际操作能力不足，离开了实验的教材和教师的帮助便很难独立完成实验，更谈不上实践技能得到提高。1.1验证性实验多。综合性、设计性实验较少在大多数的实验教学中，教师通过根据大纲和教材内容所编写的实验指导书，让学生上机编写小程序从而对一些知识点加以验证、理解和吸收，但这些知识点之间往往没有建立相关的综合串联。另外，在大多数教学中一定程度上忽视了Java具有需要极强实践性的特征，不利于对学生实践能力的培养，也不易于激发出学生对于学习的积极性、自主性和创造性。1.2与软件企业的实际需求脱节软件企业要求Java程序员所具备的编程知识与技能有哪些？如何完成相关知识、技能的准备和培养？这些问题是教师在教学中较少关注的，课堂上只是按照课本的内容来进行理论教学，对于相关知识和技能没有补充和拓展，课内实验也主要是依托课本内的实验，缺乏创造性，没有将理论知识的学习与解决实际问题能力的培养相结合。1.3对教学方法的运用把握不当近年来，程序设计课内实践教学中提倡较多的方法主要有任务驱动教学法、案例教学法或案例任务驱动法等，但是教师常不能准确把握对于这些方法的运用，课堂体现为学生照搬书中实验指导要求，按部就班地将一些程序代码输入计算机中进行验证。教师很少以启发或研讨的方式指导实验进行，而是在课堂中设置难度不当的任务，提供缺乏模拟真实问题的情境，又或者是对要解决的（案例）问题的设置较为随意，缺少分析讨论、解决问题的思路指引。1.4教学流于形式一部分学生由于基础不扎实或缺乏学习兴趣，对于实验作业采取应付的做法，完成的质量不高或者抄袭他人作业；一部分学生偏重理论学习，对上机实践的重视程度不够，认为实验目的只是为了通过作业检查并得到不低的实验分数；一部分学生虽然学习态度端正，但编程能力不足，独立完成作业难度较大；还有一部分学生虽然基础扎实，但认真完成实验之余却缺乏对于实验过程的思考和总结。2把握课内实践教学的几个要点成功的课内实践教学是内容、设备、手段及师生互动等诸因素共同作用的结果。对Java课内实践教学而言，以学生为本，使学生通过完成精心安排与设计的实验，从而实现理论知识与实践能力的提高，使学生编程技能与素质培养获得实效性进步。2.1实验内容应有明确的指向编程实验教学的最终目标是培养学生的编程技能与素质。Java涉及教学内容广泛但课内实践学时毕竟有限，实验内容的选择须有针对性，即从实验内容的实用性和学生编程技能与素质培养的两个角度考虑。2.2实验内容应凝练且与教学实际相适应实验内容要凝练，应该与理论教学内容、实际应用以及学生素质相适应。实验内容多而杂，会导致学生为了做实验而做实验、无瑕进行思考总结，对于提高编程能力与素质的帮助并不大。将最能展现Java精髓、有助于学生进行理论学习和提高实践能力的部分，凝练成几部分精品实验内容，学生对面向对象的思想、方法和技术才能够认真领会、熟练掌握，同时也可以锻炼学生解决实际问题的能力。2.3实验内容应模拟相关实际问题。并以问题的形式提出和解决“实验内容来源于工程实际，反映工程的实际问题，令实验更有趣味，更具现实意义”。近年来，教育界大力提倡和推行PBL（problem-basedlearning，基于问题的学习）教学模式，把学习置于复杂、有意义的问题情景之中，通过学习者间的合作来解决真正的问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。我们可以就其教学思路和教学方式的内涵，依托任务驱动教学法、案例教学法等教学法的运用，有选择地吸收采用。如将学生分成若干小组研讨问题，实验内容以问题的形式进行设计，利用趣味性和应用性激发学生的学习兴趣，调动其学习的积极性、主动性。在问题的解决过程中，教师尽量处于观察和引导的位置。2.4教师应对实验完成情况予以成绩公布，并对实验作业进行点评教师对每次实验完成情况予以成绩公布，可以督促学生认真进行实验。通过对部分实验作业进行点评，有助于对不同程度学生编程能力的提高。激励和鞭策是一种行之有效的促进学生学习的手段。3课内实践内容改革Java教学涉及的内容多而较杂，而且“面向对象”的教学本身就有一定的难度。在实验内容的选排上，一方面，我们应注意抓住重点、突破难点，使学生对课程学习有一个整体的把握；另一方面，也应注意满足软件企业对Java程序设计的实际需求，从而体现Java的应用性。Java教学的重点是面向对象的基本概念、基本原理、关键技术和主要方法，难点是多线程设计、I/0操作和网络通信程序设计；软件企业要求Java程序员具备的编程知识与能力有类与对象的概念（如何抽象）、面向对象的三个特征、抽象类与接口（设计）、多线程、I/0操作、Java集合框架、一些简单常用的设计模式。找出这两方面内容的交集，Java课内的实践教学一共选排了8个实验（见表1）。4教学实践教学改革需要通过实践检验实施效果、目标。以“实验2：抽象类与接口的设计和使用”为例，简要介绍其教学实践内容。4.1选取与设计实验内容抽象类作为多个子类的共同父类，体现的是模板式设计；接口适合为不相关的类别提供通用功能，体现出的是一种规范。典型的面向对象设计原则“开放一封闭原则”与“依赖倒置原则”是许多设计模式的基础，两者的核心思想都是针对抽象类和接口而不是针对具体类和实现编程（这也是软件工程的基本原则之一）。抽象类和接口是Java语言教学的重点内容之一，同时，掌握抽象类和接口技术也是未来从事软件开发工作的学生所必备的专业基本功。因此，应当选取抽象类与接口相关内容作为实验内容。问题设计之一：某闯关游戏中有一闯关角色，游戏刚开始时只具备人的基本本领如“行走”和“跳跃”等。一次闯关成功，则根据闯关成绩可增大本领如“天上飞”、“水下游”或“力如牛”等而逐渐成为强大的“超人”。请分析如何编程模拟游戏主角闯关成为“超人”并实现之。问题的解决基于“开放一封闭原则”和“依赖倒置原则”，涉及了抽象类与子类、接口与实现类，以及装饰模式使用的内容，具有趣味性和技术实用性，能调动学生的积极性并提高编程技能4.2进行实验教学教学采用课内和课外相结合的方式，以2～3人为一组，提倡学生在实验课外自主探究和合作解决问题，在实验课内着重问题交流、解决，作业检查、督促。实验内容应于实验的前一周发布，给予学生一定时间的思考和准备。实验课内，教师随机点取部分小组检查实验完成情况，采用答辩的方式，先由小组汇报实验内容，包括问题的解决（设计）方案、过程和结果。教师引导学生对此实验小组的工作提出问题或进行分析讨论，并且除在必要时使用启发式教学之外应处于旁观者和促进者的位置，促进和指导问题的分析与讨论，而非直接教学。相关知识与技术通过问题的解决从而被学生学习和掌握，设计原则在引导学生寻求问题的解决办法时被自然采用，设计模式在教师进行总结时结合问题的解决方案被介绍。为配合课外教学，我系还安排了两个开放实验室，供学生课外学习以及教师检查作业和答疑用。通过以上教学改革，不仅激发了学生学习的积极性和主动性，并且促进了学生对抽象类与接口语法以及使用的理解和掌握，使学生能从语法定义和编程两个角度来区分和选择接口与抽象类，获取实践知识，并进一步加深对抽象类与接口及其应用的认识，锻炼应用抽象类与接口解决实际问题的能力、提高专业素养，达成实践能力培养目标及部分达成实践通识教育目标。学生实验后的心得体会是“实验内容比较有趣，收获不小，原来有好多自己不知道的知识。”以及“‘纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行’，现在对这句诗体会很深。”和“实验有压力，但感觉能力提高不少。”5结语Java课内实践教学改革，锻炼和提升了学生的编程技能。以近两年我系学生参加Java竞赛和毕业就业情况为例，在2014年第五届“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛（Java软件开发本科B组）及2014年“凯通杯”广东省Java程序员竞赛中，我系学生共获一等奖1项，二等奖2项，三等奖4项、优胜奖2项；在2015年甲骨文杯全国Java程序设计大赛中，我系学生共获广东省赛区及全国赛区一等奖1项，二等奖2项，三等奖2项；百分之七十的毕业生在广州、深圳等地的IT企业从事与Java相关的软件开发工作。Java系列课程教学目前已成为我系的教学特色。