龙丹　刘欣　杨呈永

关键词：应用型人才培养；Java 技术；综合实训课程；案例设计；CDIO 模式

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0131-03

1 前言

随着“双一流”计划的推进，提升课程质量，引进先进教学理论进行课程建设，成了高校教学改革的方向。应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才类型。应用型本科院校学生的培养，既不同于研究型高校，又不同于高职高专类院校[1]，介于工程研究型和技能应用型之间，其培养原则是坚持理论科学教育与实践训练并重，还注重学生的后续发展。考虑到社会对应用型高校软件人才的需求，集中在掌握某种熟练编程语言的系统分析和设计类的软件工程师，并要求其具备良好的职业素养和团队合作能力。因此，应用型本科院校所培养的学生应具有一定基础的专业理论知识，同时，需具有较强的实践动手能力，并能综合运用所学的知识分析新情况，解决新问题[2]。

Java 是一门优秀的编程语言，具有四个显著特点：1）简单易用。只需掌握一些基本的语法和概念，就可以实现一些可用的应用程序；2）跨平台。可通过Java 虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）实现在Win?dows、Linux等不同操作平台上的运行；3）面向对象。Java将现实世界中的事物抽象成对象，对象是面向对象程序设计的核心；4）可靠安全。由于Java经常会应用在网络环境中，故Java也提供了相应的安全防护机制保障程序的正常运行。因此，Java受到广大IT行业从业者的欢迎，并在行业和企业信息化、电子政务及办公自动化、嵌入式设备及消费类电子产品和辅助教学等领域有着广泛的应用空间，在各行各业进行数字化智能化转型的过程中占有主导的地位。

目前，国内大多数高校都开设了Java 的相关课程，例如，本校开设了Java 程序设计、JSP+JavaEE （Web）网站程序设计、Java EE项目开发及应用等，从事与Java技术相关的软件开发、测试、运营和维护是当前本科高校计算机相关专业毕业生的一个就业热点，如何更好地让学生掌握Java技术来解决实际问题成为教学中的重中之重。综合实训教学将以前置课程知识内容为基础，并加以综合运用，以学生的动手操作实践能力培养为核心。通过综合实训，在“学中做，做中学”，实现将理论知识从“我懂得”到“我用会”的跳跃，让学生掌握理论与实践相结合的知识体系，培养学生的职业素养，这一过程，亦是提升学生发现问题、解决问题的能力的有效途径。

2 当前教学存在的问题

Java+SQL综合信息管理系统开发实训（以下简称Java综合实训）为期3学周，是本校计算机科学与技术和软件工程专业的一门专业必修课，目的是综合运用Java技术、数据库原理和软件工程理论等完成软件的开发与调试，从而提升学生软件应用开发能力。该实训课程的先修课程是Java程序设计、数据库原理及应用等课程，在与实训最为紧密的Java程序设计教学中，围绕Java的基础程序设计、面向对象程序设计和事件处理三大块核心领域，对Java的基本数据类型、运算符、表达式和语句、类与对象、子类与继承、接口与实现、内部类与异常类、常用实用类、组件及事件处理、输入和输出流、BC与MySQL数据库、Java多线程机制、Java网络编程等内容进行了细致讲解。原有实训存在以下不足之处：1）部分教师未能将课程发展观应用于实训教学中，致使实训内容与行业发展脱节；2）在原有要求中，只是强调学生的对Java技术和相关软件理论的应用，但缺少进行软件开发过程中，对分析和设计方面的能力培养，学生的工程意识不强；3）学生遇到问题时，第一反应不是自主地分析思考，而是过度依赖老师解答；4）缺少语言表达能力和团队合作能力的培养，“闭门造车”的情形比比皆是；5）偏重结果轻视过程，致使学生在需求发生变更时，无从下手。因此，对Java综合实训课程进行教学改革是必要的，也是必需的。

3 课程改革方案

由于Java综合实训课程是一门综合实训类课程，具有实践性强、知识点多、扩展性广等特点。为了进一步提高学生使用Java语言解决实际问题的能力，课程组应用型人才培养要求，以及从精通Java技术、熟练掌握数据库基础SQL语句、存储过程和触发器等功能应用、了解软件工程思想与软件设计开发流程、有较好团队合作能力和沟通交流能力等岗位需求入手，对课程目标、基本要求、实训内容、教学设计过程和考核方式进行了改革，引入CDIO模式，培养学生在交流沟通、团队合作以及时间管理等方面的职业素养，从而更好地提升学生的工程意识和工程能力[3-5]。实训的整体流程如图1所示。

3.1 课程目标和基本要求

根据改革的要求，本课程的目标在原有的提升学生使用Java语言进行编程的基础上，设置让学生“跳一跳，够得着”的实训难度，增加了采用面向对象的设计方法对软件系统进行设计，并使用开发工具（IDEA）实现系统开发的能力的目标要求。此外，本门课程的基本要求调整为：1）要求学生能用Java语言环境针对自己所选择的课题结合实际的业务和操作流程进行详细的需求分析，要求符合软件工程学的规律；2）能在需求分析的基础上进行数据库的概念结构、逻辑结构和物理结构设计，要求给出相应的ER模型、逻辑模型；3）要求软件系统的界面简洁友好，功能完整；4）需要进行必要的测试，并给出一定的测试用例；5）根据自己的软件系统和各阶段的成果，完成能清晰表达个人成果和观点的综合实训报告。

3.2 实训案例设计

根据应用型人才培养的要求和Java开发工程师所对应的岗位需求，实训题目以案例的形式给出，案例由指导老师设计，案例的题目主要分为两个大类：管理类软件和游戏类软件[6]。管理类软件主要是开发一个小型管理系统，该管理系统以对数据库的增、删、查、改为主要操作，如学生成绩管理系统、飞机订票系统、超市销售系统、个人记账系统等，将Java技术和数据库理论进行了结合，为后续进行Java Web的进阶开发打下基础。游戏类软件主要是推箱子游戏、弹球小游戲等，在游戏制作过程，通常以图形界面编程为核心，需引入数据库技术以存储游戏过程中的必要数据，以小游戏作为项目，可以激发学生的学习兴趣。

3.3 教学过程设计

1）引入情景式教学法

情境式教学法指的是充分利用形象、创设以形象为主体的生动具体的场景，从而引起学生的态度体验，激起学生的学习情绪，把认知活动和情感活动结合起来的一种教学模式，即把对知识和技能的使用放到应用情景中[7]。情境教学法的核心在于激发学生的情感。情境教学是在对社会和生活进一步提炼和加工后才影响于学生的。例如，在学生成绩管理系统的开发过程中，创建相关的情境，安排不同的学生，分别扮演学生、老师和管理员的角色，并进行相关的业务操作，从而对实训项目的业务对象、业务逻辑和业务流程有深入的理解。

2）引入CDIO模式

教学过程中还引入了CDIO模式，CDIO模式是国际工程教育改革的新型成果，该模式致力于“项目教学”“做中学”等新型教育模式，是麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队自2000年起，经过4年探索研究的产物。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体。构思（C）阶段是根据项目内容的需求描述信息，撰写需求分析文档；设计（D）阶段是根据需求分析文档的内容设计相应的软件结构和功能；实施（I）阶段是根据设计结果和界面要求，用Java实现系统中的各项功能；运作（O）阶段是根据软件的功能需求运行系统，通过软件测试方法，验证软件功能和界面跳转是否符合既定要求。

实训改革中通过引入CDIO模式，强化了学生自主学习和创新思维能力的培养，形成了任务内容具体化、教师指导个性化、学生交流多元化的教学特色。为确保实训过程的顺利进行，要求学生在进行每一阶段，均需生成相应的文档（如表1所示），指导老师对每个阶段的文档进行审核，作为学生平时成绩的主要评分依据。

3）对标工作岗位能力的场景设计

根据在近几年在上海、杭州、广州、南宁、桂林等地的计算机行业企业进行专业调研时，企业对学生在团队协作、沟通交流等职业素养方面的反馈，结合企业对Java技术工作岗位能力的要求，为学生设计工作场景，多角度培养学生的实践应用能力。除了在前述环节中安排学生进行角色的扮演，还安排学生在不同的组中承担不同的角色，例如，在A组中，参与进行需求分析等业务的讨论，在B组中，参与功能模块分析的讨论，在C组中，参与详细设计的讨论，在D组中，参与测试的讨论。这样，通过大量交流和沟通，可以增加学生的课程参与程度，也增加了学生在完成自己的实训题目时思考的宽度与广度。

4）考核方案

Java综合实训考核方式考虑多方面的因素，最终的总评成绩包括了学生平时表现、考核成绩和实训报告成绩三大块，其中，学生平时表现包含了学生在任务实现过程中与他人交流的情况、协作情况等；考核成绩由指导老师对学生进行一对一单独考核，学生对实训成果的实现过程及细节进行答辩，答辩形式不限，但要求内容是实训项目的完成情况、问题解决的情况、实训体会等，从而了解学生对Java技术、数据库原理和软件工程理论等知识的掌握和熟悉程度，并作为实训成绩的主要依据；实训报告则重点考核学生的文档撰写能力。

4 结束语

本文提出的改革模式已在本校信息工程学院进行了实际应用，CDIO工程教育理念也非常符合社会对应用型人才的需求，通过综合实训改革，学生逐渐变得敢说、敢辩，使用Java分析和解决计算机应用问题的能力得到提升，项目实践能力也得到了提升。改革的效果在以赛促学方面得到显著体现，近三年来，学生在蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛、中国大学生计算机设计大赛等学科竞赛中获广西省区级一等奖以上奖项近30项。

在“双一流”建设的大背景下，如何提高Java技术应用人才的培养是计算机相关专业人才培养模式中需要解决的一个重要问题，实践类课程的教学已成为培养学生提升实践能力的主要途径。虽然，文中所述的Java综合实训改革取得了良好的成果，但依然存在着不足之处，比如，校企合作不够深入[8]，未能及时将企业的案例项目及时转化为实训内容，未能在实训环节安排企业一线软件开发人员参与指导等。随着新理念和新手段的不断深度引入与融合，实训改革将会持续进行，实训内容将不断进行调整，教师教学水平也会不断提升，以便更好更快地適应科学技术的快速进步和社会经济的飞速发展，为国家培育高质量应用型人才。