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Java程序设计课程教学模式的探索与创新

2023-04-10岳梦楚

科技风 2023年9期
关键词:面向对象创新教学策略

摘 要:面向对象编程和Java平台技术既是面向过程程序设计过度到面向对象程序设计的模块,也是整个Java程序设计课程中的重难点模块。该文结合以往的课程授课经验和课前模拟预测,对基本教学目标、学生学情、学生遇到的困难进行总结梳理,同时在教学方法、手段、模式、策略上进行探索和创新,将创新手段应用到具体的课程实施中。从实际课时中选取一节,分别从课堂的五大部分进行实例展示。最后通过课后反思诊断提出课程体系中仍旧可以继续改进的地方,以此不断强化教师的授课能力和提高学生发现问题和解决问题的能力。

关键词:面向对象;Java平台技术;教学方法;教学策略;创新

中图分类号:G642

面向对象编程(Object-Oriented Programming,OOP)思想的出现在软件工程领域引起了一场革命,Java语言开发则是当中最为典型的代表,在历年IEEE(电气和电子工程师协会)所发布的最佳编程语言排行榜上Java语言均名列前茅。它的优势不仅限于简单性、分布性、安全性,也体现在其具备并实现了跨平台性。

鉴于Java语言的上述优势及其巨大的市场发展前景,各大高校均开设了“Java面向对象程序设计”课程。本课程体系共分四个单元模块:模块一是Java语言开发基础,主要讲解Java语言的诞生背景,发展历程,如何搭建开发环境,Java的基础语法以及如何创建并运行简单的Java程序;模块二是Java面向对象编程[1],分为面向对象基础知识和面向对象高级部分,在这部分单元中,主要讲解类的定义、类创建对象、方法重载,同时引出类的封装、继承、抽象、多态等特性;模块三是Java平台技术部分,其中有数组与向量、包与常用API、异常处理和输入输出流;模块四是Java平台高级技术,主要运用Java中的GUI进行绘图和数据库编程。

其中,模块二和模块三部分在Java课程中起到承前启后的作用,主要是从“过程性”思考过渡为“对象性”思考。因此,对于学生在其中遇到的诸多问题,比如如何理解面向对象世界中“类”的概念,如何理解“对象”,并理清它们之间的逻辑关系,灵活运用面向对象的特点解决实际问题等。围绕“发展科技力量,弘扬体育精神,实现体育强国梦”这一主题,以面向对象概念应用拓展为核心,以“精益求精,培养大国工匠”为思想引领,以“校企协作、任务驱动、项目分解、实操演练”的教学模式为主导,组建“专职教师+公司导师+学生”创新团队,重构教学内容和情境,紧跟时代和市场需求,提升其趣味性,增强学生的主观能动性和把控自身职业发展方向的能力。本文针对性地提出了解决方案,并将这些方案实施到具体的8个学时的课程教学当中。现将本单元8学时的实施情况进行展示。

1 教学目标

1.1 教学实施

教学活动严格遵循《软件技术专业人才培养方案》《软件技术专业教学标准》《“1+X”职业技能等级标准》《Java程序设计课程标准》《职业院校教材管理办法》等章程,规范课程的教学设计与实施。同时对授课群体进行学情分析,如表1所示。

1.2 教学目标

综合考虑以上人才培养方案及学生学习情况,依据现有教学条件及环境,制定了三维教学目标,分别是知识与技能目标、认知与实践能力目标、课程思政目标,如表2所示。

2 重难点分析

基于上述教学目标、学生在实际操作中遇到的困难以及教学实施过程中遇到的障碍,确定了下述教学重难点:

2.1 教学重点

(1)类和对象的定义及使用;

(2)类的继承和方法的重写;

(3)抽象类、接口、数组的定义及初始化。

2.2 教学难点

(1)构造方法的编写及使用;

(2)杨辉三角形的打印输出;

(3)Java向量的创建和使用。

3 教学策略

依据现实学情,确定了“做中学、学中做”的教学理念,使其贯穿整个教学过程。对于教学中遇到的重点难点问题,抓住主要矛盾,实施各个突破,制定了如下教学策略:

3.1 教学模式

本课程单元采用“校企协作、讲练结合、分组讨论”的教学模式。首先由教师引出预习成果数据分析,接着邀请公司导师结合“1+X”证书要求对学生作业和案例完成情况进行点评,并提出新的要求;教师随后结合当下流行的时政热点引入生活案例,期间提出问题,引发学生分组讨论思考并回答;教师总结后,继续讲述课程新知并发布公司导师提供的实际案例作为课堂练习题,在此节点仍由公司导师进行监督、评价。其次是实操练习阶段,学生分组上机完成编程任务,分别采用三种不同的软件进行设计,教师适时跟踪指导。最后由教师依据学生掌握练习情况做课程总结。在此模式指导下,学生掌握了对接公司一线的项目实践编程能力;教师锻炼了“双师”素养,给课程案例中注入新手段、新规范、新技术;公司则为自身扩充了后备技术研发团队,创造了学校—学生—公司三者“三赢”局面。

3.2 教学手段

本课程单元采用的教学手段及其作用主要如下:

(1)微课动画、案例视频,增强课程趣味性和灵活性,解决课堂氛围古板机械的难处;

(2)雨課堂、传智播客、考试酷平台、超星平台、投屏软件、微信小程序、希沃白板解决师生互动单调单一的痛点;

(3)Processing软件、Viso软件[4]、Scratch软件、Eclipse软件等编程软件相互交叉结合使用,突出编程技能训练,解决设备少而贵的问题;

4 课堂展示

基于上述教学实施原则和具体课程内容,本文采取了一堂课为例进行实际展示。课程主要分为课前回顾、新知讲解、拓展练习、课堂小结、课程思政共五个部分。

4.1 课前回顾

首先利用传智播客平台的预习功能,帮助学生回顾和审视自己在预习中出现的问题,并在其中提取出重点知识进行引入讲解。如图1所示:

4.2 新知讲解

本次课程以冬奥会为主题,在此基础上进行类和对象的讲解。因此,在新知讲解这部分首先引入与冬奥会有关的趣

味视频——《以〈西游记〉的方式打开冬奥会》,加强课堂生动性。在学生们意犹未尽时提问——如何对视频中的事务进行分类,从而引出Java中类[5]的概念。值得一提的是,在提问环节加入雨课堂的随机点名环节,营造紧张、愉悦

的课堂气氛。具体实施流程如图2:

接下来的环节中,通过虚拟人物讲解类和对象的概念:客观存在的事物皆为对象,在Java的世界中,万物皆对象。而类则是现实生活中具有共同属性和行为的对象的集合,类和对象的关系就如同不同事物的设计图纸和实体的关系一样。通过虚实结合、线上线下共同讲解的方式,改变以往理论知识授课方式,学生在生动活泼的课堂氛围中自然而然地掌握了知识要点。

4.3 拓展练习

鉴于本校学生的学习特点——擅动手而拙理论,喜形象而惧抽象,所以我们在课堂中布置了本节相应的编程任务:用Java的类和对象的定义对所熟知的冬奥会运动员或者运动项目进行编程。如图4所示,分别将学生分为建模组、实施组、策划组。建模组用Viso软件进行UML建模图的绘制,策划组用Scratch编程软件进行实物操练,最后由实施组将前两组同学的思路用代码实现出来。分而治之,集思广益,三组同学在讨论和头脑风暴中进一步提升了自己的编程能力。

4.4 课堂小结

课堂的最后十分钟,由教师发起雨课堂的弹幕活动,由大数据分类统计后得出学生对于Java语法的理解和认知,如图4,进一步得出面向对象编程思想的优点。

(1)在程序中把现实世界的具体事物看成一个一个的对象来解决问题;

(2)按照面向对象编程来设计程序:程序代码符合人类思维习惯,更易理解、更简单。

4.5 课堂思政

本次课程以弘扬北京冬奥精神为主要目的,在思政部分激励学生们学习奥运健儿们勇于拼搏的精神,并将这种不畏艰难的勇气用在Java课程的学习当中。课程末尾画龙点睛,课程巧用前后呼应,成就精彩课堂。

5 教学反思与改进

5.1 特色与创新

5.1.1 以冬奥会为主题学习Java程序设计

本課程将传统程序设计语言与时代热点体育强国、体育精神相结合的方式,使课堂教学更贴近生活,学生也易于理解。

5.1.2 使用了各种互动手段活跃课堂

如师生互动、生生互动、小组PK、线上线下、上机实践、公司助力配合使用各种编程软件及在线课程平台、虚拟仿真实验室等,多样灵活地互动方式更能激发学生学习的主动性。

5.2 诊断改进

5.2.1 不足诊断

平台上在线课程的资源不够丰富;学生理解程度参差不齐,仅仅课堂50分钟无法完全使学生理解知识点。

5.2.2 改进措施

多向公司导师和项目中汲取经验,校企合作助力解决软硬设备不足的问题。

结语

技术在不断更新,人类在不断进步,教师在研究授课方法时也要不断地反思改进。以上是笔者对Java中面向对象基础部分教学方法的探索和创新,从课堂学生的反馈以及师生互动的情况来看,教学还是取得了比较理想的效果,真正实现了严肃活泼的课堂氛围,未来我们仍旧会在编程案例、题库方面不断完善,进一步加强学生的实践能力。

参考文献:

[1]许薇.面向对象程序设计[M].北京:清华大学出版社,2009:47-130.

[2]张孝祥.Java就业培训教程[M].北京:清华大学出版社,2003:78-90.

[3]王贺.Java面向对象程序设计案例教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2019:85-185.

[4]化志章.Java面向对象程序设计[M].北京:清华大学出版社,2022:67-89.

[5]殷锋社,罗云芳.Java程序设计基础[M].北京:人民邮电出版社,2021:77-90.

基金项目:国家自然科学基金项目(61966012);陕西工业职业技术学院校级项目(2020YKYB-005)

作者简介:岳梦楚(1990— ),女,陕西咸阳人,硕士,助教,研究方向:机器学习、人工智能、进化计算、软件技术。

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