融合兴趣的《Java高级程序设计》课程教学模式实践

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  摘 要:《Java高级程序设计》是本校计算机相关专业的专业核心课程,主要以企业人才标准作为培养目标,培养学生扎实的程序设计技术、职业素养和能力。现有教学过程中存在学生基础知识不扎实、教师授课内容枯燥、师生互动少等问题,针对现存问题,提出融合兴趣的教学模式,分别从教学内容、教学方式等层面提出了包含丰富教学资源、激发学生学习兴趣等10个具体措施。教学实践效果表明该模式能够有效增加优秀学生比例,能够有效提升学生学习兴趣、实践动手能力以及最重要的学习力。
  关键词:Java高级程序设计;教学模式;兴趣;互动
  
  中共教育部党组发布《中共教育部党组关于加强高校课堂教学建设提高教学质量的指导意见》(教党〔2017〕51号),意见中指出要深化教学改革,提高课堂教学质量。近几年,教育部不断出台新政策,为高等院校的前行指明了方向。提升教学质量,教学改革刻不容缓。
  随着时代的发展,计算机相关专业人才的需求量不断攀升。Java语言以其安全性高、可靠性强、支持跨平台的特点脱颖而出[1],广泛应用于软件开发、大数据等产业。《Java高级程序设计》课程以Java语言为载体,围绕着Java应用程序开发的基本理论和知识点进行学习,让学生掌握Java高级程序设计中的基本工具和方法。单一的授课方式、枯燥的教学内容,教学效果不尽如人意。因此,以激发学生学习兴趣、提升学生程序设计能力为主线的教学模式势在必行。
  1 Java高级程序设计教学现状分析
  影响课程质量的因素众多,比如教学对象、教学内容、教学手段等,教学对象可细分为两种角色:学生与教师。学生是教学的中心[2],是教学环节的主体;教师是学生的引路人,是教学环节的主导者,任何一方出现问题,结果必然受到影响。下面将从这两种身份的视角出发,说明现有《Java高级程序设计》教学中存在的问题。
  1.1 学生基础知识薄弱
  《Java高级程序设计》的先修课程数量众多,相关性最大的是《面向对象程序设计》。《面向对象程序设计》使用的语言是Java,授课内容包含Java语法基础、面向对象编程、数组、高级类特性以及GUI编程,为《Java高级程序设计》打下基础。随着时间流逝,先修课程学习内容逐渐遗忘,两门课程开课间隔大约半年,基础知识所剩无几。
  1.2 学生存在个体差异
  学生先修课程的学习程度略有差异:单纯记住基本概念的学生约为18%;能够编写简单程序的学生约为72%;能够掌握《Java高级程序设计》所需基础知识的学生仅为10%。学生学习能力不同:20%左右的学生可以通过简单复习的方式再次吸收所需知识;剩余80%的学生需要再花大量的课外时间复习,无形中增加了教师的教学难度。学生的自律能力不同,无法有效保证复习质量,因而完全依靠学生自己复习是不现实的。
  1.3 教学知识点多而杂
  《Java高级程序设计》共分为6个章节,每个章节包含知识点众多。如多线程章节,粗分为7个二级知识点,每个二级知识点至少包含2个三级知识点。概念抽象难懂、与其他课程具有关联关系,如《操作系统》中的线程知识点。教师如何将这些大量、复杂的知识点传递给学生成为一大难题。
  除理论知识外,还包含较多编程知识点,如API中的各种方法。上述内容仅以线程章节为例,涉及全部章节时数量与难度陡然增加。6个章节知识点的总量大、涉猎广、难度高、乐趣少,加大了教師的备课及教学难度。
  1.4 教学知识点脱轨
  教师工作的主体环境为学校,对企业常用技术及方法了解甚少。技术更新换代速度较快,教师针对知识点的掌握不够精准,如实践环节涉及的API接口,存在方法弃用、参数变动等问题。教师需要不断更新自身储备,以防止教学内容老旧,与实际脱轨的情况发生。除此之外,教师针对技术应用场景了解得不够全面,导致知识点讲解的侧重点存在偏差。
  1.5 师生互动少
  教师的授课过程以讲为主,以演示为辅,偏向于灌输式,与学生交流少且交流时间限制于课堂,导致学生遇到问题时无人解惑。久而久之,师生关系渐行渐远,交流变得更加困难,导致单向灌输的情况更加显著。
  2 兴趣教学
  兴趣教学指教师针对教学对象、教学内容,采取灵活多变的方法,利用学生的好奇心、逆反心理、求新心理,创造一个和谐温情的氛围,激发学生的求知欲,使学生在情感的愉悦中接受知识,掌握技能,以达到最佳的教学效果[3]。与传统教学模式相比,兴趣教学更能提升学生学习兴致,提高学习能力,增强学习收益。传统教学模式与兴趣教学模式的差异如表1所示。
  由表1可知,兴趣教学模式强调的主体是学生,而不是教师。教学内容重逻辑关联、结合实际、趣味连连;教学方式则突出互动、启发和反馈。备课时间的增加缩短了学生与教师、学生与社会的距离。
  表1中所述问题的存在,主要包含三方面的原因:一是学生学习动力不足;二是教师自身专业技能不足;三是教师与学生之间有距离感,导致教学效果不佳。列夫·托尔斯泰曾说过:“成功的教学所需的不是强制,而是激发学生学习的兴趣”,为了提升教学效果,将激发兴趣作为重点,揉进Java高级程序设计课程。
  3 融合兴趣的教学模式设计与实施
  爱因斯坦曾说过:“兴趣是最好的老师。”兴趣产生的原因各异,如教学内容与职场技能关联程度大:学生既能够了解职场现状,又可以增强就业竞争力;教学内容原理清晰、逻辑性强:学生既能知其然又能知其所以然,逻辑思维得以培养;教学内容层次分明:学生根据自身能力,选择知识掌握程度;教学方式多种多样:学生兴趣自然而然产生。兴趣的培养贯穿课程始终,首先教师需要提前充分且精心的准备教学内容,其次教师需要了解掌握多种教学方式,最后教师需要根据学生反馈及时调整教学内容及教学方式。融合兴趣的Java高级程序设计课程教学模式的设计与实施方案如图1所示。   图1 融合兴趣的教学模式设计与实施方案
  由图1可知,融合兴趣的教学模式促使教师和学生之间形成了闭环,反馈机制是连通闭环的关键。学生及时反馈吸收知识情况,教师根据学生反馈的情况及时调整教学,产生良性循环局面,形成共同促进局势。教师自身存在内循环,即教学内容与教学方式相辅相成。通过两方面的调整,培养学生学习兴趣。大方向作为前进的风向标,具体的措施作为前行的垫脚石。本次教学模式的改革措施共包含10个点。
  3.1 基础知识回顾
  学生基础知识薄弱,教师授课时根据学生的课堂反馈,回顾《面向对象程序设计》中相应知识点。简单的知识点,即刻带领回顾。复杂且不影响《Java高级程序设计》授课的知识点,利用课下时间另行回顾。
  3.2 个性化辅导
  学生存在个体差异,教师利用课余时间,单独串讲知识点或详细讲解单个不懂的知识点。有针对性地讲解编程作业题中存在的问题,根据其能力,适时改变讲解内容。
  3.3 实战案例层次化
  学生存在个体差异,讲解编程案例时要与书上存在不一致的地方,但不宜过多。基础差的学生,理解书上示例即可;基础好的学生,理解教师讲解的案例;基础非常好的学生,掌握讲解案例的同时还应提出新的解决方案。
  3.4 教学内容逻辑梳理
  教师教学知识点多而杂,首先应花费大量时间备课,其次根据教学内容梳理内在关联,最后除需要硬性记忆内容外,其余知识点以解释原理、举例、梳理逻辑的形式整理成讲稿及示例代码。理清内在逻辑,教师备课轻松,学生吸收容易。
  3.5 教学方式转变
  教师教学知识点多而杂,教学内容应注重培养逻辑思维能力同时还应注重教学方式。讲课过程中,穿插有趣的话语,比如网上的段子、网络流行语等;利用漫画、小视频的形式引入或直接阐明知识点;选取贴近生活的案例以便学生理解与产生兴趣。比如讲解TCP协议应用,使用的案例是多人聊天室的实现,该案例需求较简单且与日常生活贴近,学生的学习兴趣浓厚,教师可适时引导学生创新。
  3.6 教学内容实用化
  文献[4]阐明了清楚了解企业情况并与其合作的重要性。教师教学知识点脱轨,解决方法有两种:一是利用教师自身企业经历,给予学生指导,比如根据教师过往的企业开发经历,告知学生各类知识点的重要程度;根据项目经验,告知学生各知识点的高频使用場景以及特殊使用场景;二是利用假期时间,教师深入企业跟随项目开发流程,了解从技术选型到技术应用全流程,内化为实践教学知识。结合学生吸收能力与教师公司实战项目经验设计课程案例,如表2所示。
  由表2可知,每个章节包含至少一个主要案例,案例与二级知识点相对应,表2未列出全部二级知识点。案例数量不等同于案例质量,同一个案例可以对应多个知识点,火车站售票案例应用于多线程章节的线程创建方式对比、线程同步等知识点。通过不断完善编程案例的方式得出当前知识体系下的最优解决方案同时留有空白,等待学生学习新的知识之后再行优化。
  3.7 边讲边练
  师生互动少,采用边讲边练方式,编写代码的过程,随时与学生互动。如分功能编写代码,利用含有相似逻辑或相反逻辑的代码块与学生互动;编写带有逻辑错误的代码,锻炼学生找出问题的能力;包含固定步骤的代码,在敲代码的同时引导学生回忆步骤。
  3.8 启发方式多元化
  单一的提问方式成效较低,需要采用不同的启发方式提问。比如,首先使用直截了当式,直白的抛出问题,学生能够答出时再使用直抒胸臆式,让其表明自身想法,最后评价学生得出的结论;学生能够答出部分内容时根据学生已回答内容使用类似情景启发式,教师或其他学生提供相似场景的解决方案;学生不能够答出时使用比较式,教师提出几种解决方案供学生选择并让学生解释选择原因,通过上述方式增加师生间的互动、了解学生的想法、拉近彼此距离。
  3.9 反馈与调整
  拉近与学生的距离,互动增加,反馈增多,形成相互促进的局面。反馈分为课上反馈和课下反馈。针对课上反馈,教师需要具有对应的知识储备和随机应变能力,如学生未学习过某先验知识,教师既能用简短的语言讲解清楚先验知识,也能做到根据未讲解先验知识的情况即刻调整授课内容。课下反馈分为学生直接反馈、师生沟通反馈及作业反馈。学生的直接反馈(如上节课没听懂某个知识点),教师及时讲解;师生的沟通反馈(如教师向学生询问边讲边练方式的效果),教师根据反馈结果在下节课调整教学方式;作业反馈(如某道代码题编写不出来或者编写错误),教师及时与学生沟通编程思路,帮助其梳理正确的方向。不论哪种反馈方式,当单个知识点反馈人数大于四分之一,下节课统一讲解。
  3.10 课后延伸
  教师的使命是教书育人,使命地完成不分时间地点,课余时光,教师也能不断引导学生。知识固然重要,做人更加重要。课上,教师负责传授知识,学生负责接收知识;课下,教师也应多与学生沟通,做学生的益友,利用自身言行及人格魅力感染学生,帮助他们前行。通过该方式获取学生信任,进而收获更加好的教学效果。
  4 Java高级程序设计教学实践效果分析
  上述措施均在2020年秋季学期的Java高级程序设计课程中实践。为了证实教学实践效果,特对实践效果进行分析。一共分为两部分:中期实践效果分析和末期实践效果分析。
  4.1 教学中期实践效果分析
  融合兴趣的Java高级程序设计教学模式于2020年秋季学期开始实施,为确保教学改革的效果,特进行了中期调研。本次调研共包含38名同学和2名非本学院任课教师,学生分成5组,每组6~8人左右,进行讨论,学生以小组为单位填写学生反馈表,每组有一名学生负责记录对问题的回答,2位老师负责汇总学生反馈并提出自身意见或建议,教学中期实践效果如图2所示。   由图2可知,融合兴趣的教学模式深受学生喜爱,学生对教师的教学内容及方式非常认可,根据2名调研老师反馈,95%以上的学生认同图2所列四方面的教学优点。中期反馈既是对任课教师的肯定同时也指出了不足之处。教师将在后续的课程中不断改进。
  4.2 教学末期实践效果分析
  衡量教学效果的方式不止一种,除学生课堂表现外,成绩也是一种评价标准。考核成绩包含作业成绩、实验成绩、日常表现及考试成绩,其中考试成绩又分为笔试成绩和机试成绩。多维度考核学生,避免造成理论强、实践弱或理论弱、实践弱的局面。成绩大于等于90分为优秀;成绩大于等于80分小于90分为良好;成绩大于等于70分小于80分为中;成绩大于等于60分小于70分为及格;小于60分为不及格。优秀人数占总人数的比率为优秀率;良好人数占总人数的比率为良好率;中人数占总人数的比率为中间率;及格人数占总人数的比率为及格率;不及格人数占总人数的比率为不及格率。2018年春—2020年秋的Java高级程序设计课程的各分数段成绩占比如图3所示。
  2018年春—2020年春的成绩为传统教学成绩,2020年秋的成绩为融合兴趣的Java高级程序设计课程成绩。由图3可知,融合兴趣的教学模式优秀率最高,约为28.9%,比2019年春的优秀率高0.78%,是2018年春优秀率的1.5倍,是2020年春优秀率的3.9倍。前三年的成绩比例最高的分别是良好率和中间率,而本次课程占比最高的则是优秀率,由此可见,学生的学习兴致和学习能力皆有提升。良好率、中间率的下降说明该分数段的學生在向上转变,学习兴趣对于基础薄弱的同学的影响力不大。融合兴趣的教学模式更好地激发了尖子生的学习兴趣,使得其学习能力与编程能力均有所提升。针对中等甚至中等偏下的学生效果并不显著,各分数段人数占比均衡。
  5 结语
  《Java高级程序设计》课程以培养学生软件开发的应用能力为主线,让学生掌握Java高级程序设计中的理论与实践技能。融合兴趣的Java高级程序设计教学模式在完成上述目标的基础上提升了学生理论联系实际的能力,相比于传统模式,教师付出的时间及精力更多,教学效果更显著。
  由Java高级程序设计教学实践结果分析可知,融合兴趣的Java高级程序设计教学模式实践效果明显:学生学习兴趣浓烈,不仅掌握了课程所需技能,还了解了企业中的Java就业情况,更提升了宝贵的学习力,距离实现梦想更进一步。虽然本次教学改革比较成功,但亦存在可提升的空间,比如个性化指导时,未制定学生需要达到的目标,不利于帮助学生更加快速成长。
  参考文献:
  [1]高丽.Java编程语言在计算机软件开发中的应用[J].信息与电脑(理论版),2020,32(18):8082.
  [2]向模军.基于OBE理念的Java课程教学改革研究[J].电脑知识与技术,2020,16(12):169171.
  [3]兴趣教学[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/%E5%85%B4%E8%B6%A3%E6%95%99%E5%AD%A6/10501508?fr=aladdin,20200728.
  [4]仇丽青,张峰,温彦,赵卫东.以企业需求为导向的Java课程群教学改革[J].软件导刊(教育技术),2018,17(11):6970.
  基金项目:内蒙古工业大学教改重点项目(2019108);内蒙古工业大学教改一般项目(2019248);内蒙古工业大学混合课程建设项目(BC2020020,BC2019023)
  作者简介:翟娜(1994— ),女,内蒙古呼和浩特人,硕士,助教,研究方向:大数据技术、边缘计算。
其他文献
摘要:科技竞赛对培养大学生的创新能力和实践能力具有重要意义。不仅为学生提供展示逻辑和创新能力的平台,而且可以进一步提高实践技能,以及增强学生的团队合作感和磨炼自身的抗挫折能力。当前的科学技术竞赛正在逐步发展和完善,但现阶段下高校的创新氛围不足,缺乏对科学技术竞赛参与的支持,评价体系的定位存在偏差。因此,必须积极营造创新氛围,加强创新环境建设,将科技竞赛项目纳入教学改革,加强教师指导,改革和完善考核