面向应用型人才培养的JAVA程序设计教学方法研究①
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0196-02
Java面向对象程序设计是计算机等专业的必修课，该课程的教学目的是使学生掌握面向对象程序设计的基本方法，能够熟练地使用java语言进行程序设计并具备独立调试程序的能力。[1]而传统的教学方式存在一定的弊端，不能适应高校应用型人才培养的目标，主要表现为：教学模式过于呆板，学生被动接受知识，只会简单模仿，没有独立分析和解决实际问题的能力。如果面向对象程序设计课程仍采用传统教学模式，而不采用新的教学模式，那么以上问题就得不到较好的解决，从而成为相关课程教学乃至整个专业的瓶颈。
1 问题分析
Java语言是一种复杂的语言，教师在讲授过程中使用面向过程的语言的教学方法，学生也习惯此方法，往往把教学过程和学习重点放在java语言的语法和算法上，忽略了java面向对象的编程思想的理解，无法培养学生独立编程的能力。
面向对象程序设计课程的实践意义要远大于理论意义，目前大多数教师在讲授过程中采用验证式教学方式，即每讲授一个知识点后用一段程序去验证该知识点，然后继续讲授下一个知识点，这种授课方式会让学生把精力集中在这些具体的知识点，无法将知识结构有机的贯穿起来，缺乏对课程的整体概念，最终无法让学生将所学理论知识与要解决的实际问题联系起来。
大多数学生都是被动学习，实践机会较少，只能依赖于课堂教学，教师与学生之间缺少必要的交流和课外学习和辅导平台。
考核方式采用试卷方式，重理论轻实践，考核内容教材化，学生往往通过死记硬背即可通过考试，因此阻碍了学生知识运用、科学思维和创新能力的培养。
总之学生在学习完课程后，往往只能编写一些简单的小程序，无法独立分析和解决一些实际问题，不能满足应用型人才培养的需求。
2 面向对象程序设计教学改革探索
以上问题是影响面向对象类教学方法的主要因素，为提升教学效果，研究者在借鉴国内外面向对象程序设计教学方法和模式的基础上，提出了以应用型人才培养为目标的教学方法改革。
2.1 选择简单的语言环境，激发学生学习兴趣
在20世纪70年代，斯坦福的研究生Rich认为，在程序设计基础教学中，如果学生可以在某种简单的环境中，摆脱大多数编程语言复杂的特性，学习基本的编程思想，可以取得更好的效果。后来，Rich设计了一个入门编程环境，让学生教一个机器人来解决简单的问题，这个机器人叫卡雷尔。卡雷尔的世界中，通过给它一组命令，直接让卡雷尔执行某些任务。制定这些命令的过程称为编程。卡雷尔的编程语言和java语言具有相同的结构和基本元素，这样便于顺利过渡到java语言，相对于java语言来说，卡雷尔的编程语言非常的小，更容易掌握，通常教授卡雷尔语言只需要几个小时。
通过卡雷尔语言的学习，可以使初学者从简单的语法开始，使学生把主要精力集中在要解决的实际问题，而不是编程语言的语法细节，同时在卡雷尔的学习过程中，能够激发学生的创造力和想象力，增加学生的学习乐趣。卡雷尔设计得完全兼容Eclipse编程环境。
2.2 了解java底层机制，加强编程思想的培养
我们不仅仅教授一门程序设计语言，而是学习一种编程思想。在教学过程中，让学生能够了解Java的底层机制，不是仅仅停留在表层语法，也不是抄书上的例子运行出结果就可以。而是要启发学生举一反三，使其知其然，更知其所以然。要注意，即便对一个简单的例子也要有耐心去琢磨、调试、改动。此外，在学习的过程中一定要动手做、写代码，最好能参与一些实际的项目。
面向对象的程序设计符合现实生活中解决问题的思维过程，从问题出发，把解决问题的思维方式逐步转变成计算机实现的过程，java编程的核心是抽象化。在编程时，将解决问题相关的业务逻辑和问题实现相关的业务流程先区分出来，将解决问题的过程抽象成一个框架，集中精力思考如何解决主要矛盾，然后在解决问题的过程中，再把问题的细节分割成一个一个小问题，再专门去解决细节问题。在教学过程中，通过设计案例，引导学生分析、思考和讨论问题，提出解决方案并验证方案的可行性。通过反复实施上述思维过程，逐步加深和巩固学会对面向对象思想的理解。
设计模式是针对面向对象系统中重复出现的设计问题，提出一个通用的设计方案，并予以系统化的命名和动机解释。它描述了问题，提出了解决方案，并指出在什么条件下使用该方案以及其效果。该解决方案是一组精心安排的通用的类和对象，再经过定制和实现就可用来解决特定的上下文中的问题。简单来说，设计模式就是一个常用的方案。为了使学生更好地理解面向对象的编程思想，在教学过程中引入设计模式模块，良好的设计模式能够理清程序的框架。在讲解时，通过采用设计模式的java程序与采用基本面向对象设计方法的程序进行对比，详细分析两种方法在设计思想、实现过程、运行效率和运行结果的异同，充分了解面向对象和设计模式的编程思想。
2.3 采用研究性教学方法，引导学生自主学习
研究性教学强调以学生自主学习和探究为基础，通过个人或小组合作方式参与研究专题，获取直接经验，从而调动学生自身参与知识构建的自觉性和积极性，培养学生研究能力，提高综合运用知识解决实际问题的能力[2]。研究型教学方法与传统的灌输式教学的最关键的区别是，研究型教学的整个过程都是围绕“问题”来展开的，“问题”始终贯穿在整个教学过程中，充分发挥教师和学生在教学过程中的主导地位。 研究性教学方法具体实施时，首先，由教师根据教学内容，提出需要学生解决的问题，教师要充分抓住学生的心理特点，挖掘教学内容中的新奇的教学素材，利用多种形式和手段创造问题情景，充分调动学生思维的积极性。其次，教师要围绕提出的问题来开展教学活动，在这一过程中，教师主要扮演引导者的角色，要充分发挥学生的主体性，调动其自主解决问题的积极性，最终引导学生找到解决问题的关键和途径；最后，学生在教师的讲解和帮助下，提出解决问题的方案，这一环节中教师对学生解决问题的过程和结果进行评价和总结。
通过研究性教学方法的实施教师通过展示自己对问题的研究过程，让学生学习研究方法、体验研究过程，并通过引导学生自主思考，寻求解决问题的方法，既充分调动了学生的学习的主动性和积极性，又发挥教师在教学过程中的主导作用，培养了学生思维能力和创新能力，使学生具备了解决实际问题的能力。
2.4 利用多媒体辅助教学，加强学生课外学习
随着现代信息技术的发展，教学和学习方式已经发生了巨大变化，不再局限于传统的面对面的教学模式。媒体技术及网络技术的发展使得网上在线学习得到了很大发展[3]。对于面向对象程序设计课程来说，借助网络和多媒体技术开辟课外学习和辅导平台对学生进行课后复习和提高具有重要意义。
为了给学生在课外学习面向对象程序设计课程提供帮助，我们专门开发了一个网络平台，在该平台上整合了所有与课程相关的学习资源，主要包括视频教学、在线答疑、作业管理、在线测试等功能。
该课程的教学过程中，教师经常需要演示某些操作过程，由于课堂学时的限制，学生不可能即时练习，因此，我们将这些演示过程制作成视频文件，这些文件可以在网上在线播放，学生可以随时进行观看，为了控制视频文件的大小，使其便于在网上播放，我们选择了占用空间较少的Flash文件格式，学生在观看时只要客户端上安装了支持flash文件格式的播放器就可以直接观看了。
课后答疑对于教师控制学生短期学习行为具有重要作用，答疑的形式大都采取电话、电子邮件、课程论坛等形式，但这些方式存在交互慢，不直观，效率不高等问题，只用来解决一些简单问题，因此我们采用在线视频模式，开展以学生为核心的远程教学模块，教师通过远程电子白板进行在线解答，同时可以分发参考文件给在线学生。另外可以利用QQ、微博和微信等工具构建公共学习平台，学生可以在该平台上进行交流和讨论。可以针对某一问题进行讨论，或者通过协作共同完成一个项目；教师也可以在该平台上发布作业，上传学习资源，对学生进行辅导和帮助，通过这些平台，可以最大化地实现学生之间的的互动以及学习成果的交流，充分发挥学生自身学习的主动性和创造性。
为了及时掌握学生的学习状态，网络平台提供了在线测试模块，学生可以随时进行测试，及时查漏补缺，该测试模块还提供了对学生测试成绩的统计分析信息，教师可以查看分析结果，可以了解学生对每一章节，每一个知识点的掌握情况。
另外鼓励学生加强自主学习能力，让学生阅读一些经典的java开放源代码程序，这些程序是由专业的java设计人员所编写，这些源码设计合理，语言精练，并且有广大java编程爱好者的参与，所以读源码可以很好地提高编程水平。其中必读的两个开源项目就是Jive和PetStore.。Jive是国外一个非常著名的BBS程序，完全开放源码。论坛的设计采用了很多先进的技术，如Cache、用户认证、Filter、XML等。PetStore（宠物店）是SUN公司为了演示其J2EE编程规范而推出的开放源码的程序，很具有权威性。还有就是要经常上一些好的Java论坛，遇到不会不懂的问题随时向别人提问，这样可以大大减少闭门造车浪费的时间。
3.5 改革考试机制，加强编程能力考核
为了适应应用型人才培养目标的要求，强化实践技能和综合能力的培养，实现对学生学习全过程的监督与考核，客观完整的评价学生的学习效果。通过考试改革，进一步推动教学内容和教学方法的改革，充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学习成绩，降低不及格率。
课程考核机制应充分考虑课程的性质以及学生具体情况，在此基础上以考察学生的综合素质为原则，强化学生编程能力的培养，加强学习过程的考核，加大平时考核在学生综合成绩中的比例。制定严格的考核标准和考核则执行方案，以公平、公开、公正的原则评定每位学生的成绩。
根据各章节知识结果和特点，采用不同的考核方式，理论知识采用笔试，而学生编程能力的考核则采用上机方式，学生可以根据自己的能力从上机题目列表中选择具有不同难度系数的题目，难度系数越高，分值越高。
通过改革考核机制，可以引导学生将学习的重点转移到自身编程能力的学习和培养上，最终使其掌握利用面向对象解决实际问题的能力。
3 结语
该文结合面向对象程序设计课程多年的教学实践，从程序设计的语言环境、教学方法、教学内容、多媒体辅助教学等方面对面向对象程序设计课程的教学提出了一些建议，并应用于实际教学中，充分调动了学生的积极性，激发了学生的兴趣，培养了学生分析和解决问题的能力，为今后学生就业奠定了良好基础。
