“Java编程基础”应用型示范课程建设

张亚鹏 闫利华

摘 要：Java编程基础课程在计算机专业课程中处于核心地位，本文分析了目前Java编程基础课程教学中存在的问题，在教学过程中引入工程教育思想，对教学内容进行了重构，教学模式上进行有效的改革与创新，同时进行课程思政探索，建立合理的考核评价指标，为应用型课程建设提供新的思路与方法。

关键词：教学模式；
工程教育；
课程思政；
考核评价

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）06-0071-04

收稿日期：2023-04-06

基金项目：内蒙古自治区一流本科课程建设项目

1 引言

随着计算机技术的不断发展，编程语言的种类也越来越多，其中Java语言因其易学易用、跨平台等优势而备受欢迎。在智联招聘公布的《2020年新基建产业人才发展报告》中提到，一季度信息基础设施产业核心技术岗位中软件开发人才缺口最大，其中Java开发工程师的CIER指数最高，为2.73，意味着平均每个Java开发人员大约拥有3个工作岗位可供选择[1]。目前市场上80%以上的高端企业级应用都使用Java开发，Java是软件开发的主流语言。因此，培养Java软件开发人才对经济社会发展显得至关重要。Java编程基础是软件开发的基础课程，在Java软件开发人才培养中具有核心地位，对计算机类专业的学生毕业后“稳就业”起到关键作用。

在实际教学中，Java编程基础课程也存在一些问题。传统的Java编程基础课程教学往往过于理论化，缺乏实际案例的引入，难以激发学生的学习兴趣和动力。同时，教学内容也缺乏与当前行业实际需求的结合，使得学生在学习过程中难以理解Java编程在实际应用中的作用和价值。传统的Java编程基础课程教学大多采用传统的教师讲解、学生听讲的模式，缺乏互动。对于学生来说，这种教学方法容易产生疲劳感，难以持续保持学习积极性。传统的Java编程基础课程教学，更注重基础语法知识的传授和编程技能的训练，缺乏创意方面的训练，导致学生在编程过程只会简单重复已有的代码，缺乏创新思维。传统的Java编程基础课程的教学，更注重个人能力的培养，缺乏团队协作的训练，导致学生在工作中无法很好地与他人协作。

这些问题不仅影响学习效果，也制约了课程的发展。在此背景下，数学与计算机科学学院在2019年启动了“Java编程基础”应用型示范课程建设，通过在教学过程中引入CDIO理念及模式，在教学内容重构及教学模式创新、课程思政教学设计探索、考核评价改革等方面进行了大胆的实践和尝试，目的是提升课程教学质量和教学效果，提高学生的编程实践能力、创新能力、团队协作能力、独立思考能力和综合应用能力，并在此过程中使教师的教学能力得到提升。

2 教学内容重构及教学模式创新

2.1 基于CDIO工程教育的课堂内容组织

课程建设采用CDIO工程教育模式，将教学过程以工程为背景、以工程为线索、以工程为目的，从而更好地实现教学目标，将学生从被动学习转变为主动学习。CDIO教育模式提倡“以工程实践为中心，以能力培养为目标”。

将Java编程基础设置为理论讲授和上机实践并重的课程，注重学生的实践能力的培养。例如，设计一个项目，让学生自行完成项目的所有阶段任务，从需求分析、设计、编码到测试和运维。将设计思维引入程序设计的教学过程，让学生从用户需求出发，考虑如何设计更好的程序。例如，让学生使用人机交互的设计思想，设计出更加符合用户需求的程序界面。

将学生分组进行团队合作项目。通过团队合作，让学生学会协作、沟通和分工，培养学生的团队合作精神和领导能力。将程序设计与实际应用结合起来，让学生了解程序设计在实际应用中的作用，将所学的理论知识应用到实踐中。在课堂教学和实践过程中，教学团队须引入一些企业案例，让学生了解企业的需求和问题，从而更好地理解所学的理论知识，鼓励学生自主学习和探索。教师担当“引路人”的角色，推荐优秀的书籍、学习网站、在线课程等资源，让学生能够在课外自主学习和探索，了解项目管理的相关知识，学习如何进行需求分析、任务分解、进度管理等技能。同时，让学生了解一些工具和方法的基本功能和优势，如UML、Git等，使之具备项目管理和版本控制意识。

提供自由的探索空间，鼓励学生自由地尝试新的编程思路、新的设计方法。在项目设计和实践过程中，可以鼓励学生提出新的创意和想法，如开发新的软件功能、提出创新的应用场景等。激励创新成果的展示和分享，为学生提供机会与其他同学、教师和业界人士交流和分享。在教学过程中，教师适当提出一些开放性问题，让学生自己思考和探讨，以激发学生的思维能力和创新精神。

CDIO工程教育的课堂要明确按照CDIO能力大纲的要求条款，对每章节应该达到的目标进行详细组织。在教学过程中，注重培养学生的创新能力、协作能力、实践能力和社会责任感等，以达到综合素质培养的目的。在课程建设过程中，梳理的课程大纲框架如表1所示，教学内容与CDIO大纲的对应关系如表2所示。

2.2 采用线上线下结合的教学模式

为解决传统Java编程基础课程教学方法单一的问题，在课程建设过程中，采用了线上线下结合的教学模式，提高学生的学习自主性，充分利用网络技术及丰富的网络教学资源，增加了课程学习的互动性，激发学生的学习兴趣和动力。

在线下教学方面，改进了实验教学方式，通过章节案例、综合应用案例提升学生的知识综合运用能力。在实验内容的测评上引入CDIO测评机制，明确工程教育培养目标，为培养优秀的应用型、创新型、复合型人才提供了量化指标。

在线上教学方面，主要使用泛雅平台和U+智慧云平台。泛雅平台主要用于理论课程学习，并记录学生的学习轨迹。在一学期内，平台统计发布任务点43个，章节学习次数6607次（25人班型的学习次数），学生同一任务点的平均学习次数为6次，说明学生有效地利用了线上资源进行学习，线上资源利用率较高。U+智慧云平台主要用于学生实训工作，使用案例由合作企业设计完成，故案例更贴近行业真实应用。目前U+智慧云平台实训项目题目为数据挖掘系统，贴合当前热点技术。在阶段评审中需要学生自行了解数据挖掘技术，这一阶段学生学习积极性非常高，主动阅读大量文献，受益良多。

3 课程思政教学设计探索

***总书记在全国高校思政工作会议中指出，“坚持把立德树人作为中心环节，把思政工作贯穿于教育教学全过程，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”党中央高度重视高校对学生的政治思想培养教育工作。******曾在中国人民大学考察时指出：“为谁培养人、培养什么人、怎样培养人始终是教育的根本问题”。本次示范课建设，尝试在专业课教学主线不变的基础上，巧妙地融入思政元素，做到专业教育和思政教育两手抓，达到1加1大于2的效果，在向学生传授知识的同时使其树立正确的价值观[2]。

通过信息技术的发展历史、国内信息技术的发展现状和发展目标，激发学生的民族情感和爱国情怀。通过我国信息技术公司的艰巨努力和信息领域领军人物的奋斗事迹，让学生更加坚定文化自信，培养学生锲而不舍、知难而进的坚韧品格。通过违反网络安全、数据安全和软件安全等方面的案例，使学生明白软件开发的目的是造福社会和人民，绝不能危害公众利益，包括传播谣言和不良信息、制造电脑病毒和木马、窃取数据、侵犯版权和网络攻击等，鼓励学生积极参与科普活动，参加正规的网络安全攻防演练，通过正规途径报告软件安全漏洞。

通过代码中一个字母、数字、符号的差别，培养学生注重细节、一丝不苟的做事风格，通过程序的不断迭代、算法的不断优化、冗余的不断减少、效率的不断提高，直至完成更精致的作品，培养学生认真、勤劳、敬业、投入、热爱的职业素养。引导学生正确地理解技术的发展和应用，倡导科技创新与科技伦理并重，强调技术应该为人类的福祉和社会进步服务，而不是为了追求利益和破坏社会和谐而存在。强调Java编程在企业和社会的重要性和影响力，引导学生关注社会热点问题和发展趋势，从技术角度出发，思考如何为社会提供更好的解决方案，培养学生的社会责任感和创新精神。在Java编程的实践过程中，注重团队协作和交流能力的培养，鼓励学生主动承担责任，尊重他人的意见和建议，积极沟通协调，培养学生团队合作精神。在Java编程的实践过程中，注重代码规范和质量的要求，强调技术和质量的重要性，引导学生认真对待代码的编写和维护，提高学生的责任心和自我约束能力。

4 考核评价改革

4.1 成绩考核改革

自2016年开始，改革了“Java编程基础”课程的考试方式，利用百科园考试系统、泛雅平台等，在线考试系统改为无纸化考试，提高了考试效率、降低了考试成本、提高了考试质量和公平性。在成绩评定方式上进行了改革，将原来的期末考试评定改为过程评定。通过多种方式对学生的学习过程进行评价，达到了综合评价的目标，学生能发现自身的优势和劣势，有针对性地调整学习方法，从而提高学习效果，并能及时反馈学生的学习成果，激励学生继续努力的同时，帮助教师更好地了解学生的学习情况，及时地发现学生的问题和困惑，有针对性地进行教学调整。

在具体实施过程中，将考核方式分为平时成绩、实验项目考核成绩、阶段性考核几个方面。平时成绩主要依赖泛雅平台各项考评记录，包括签到情况、平时作业完成情况、随堂练习情况、学生参与问答情况等。此项考核结果占总成绩的20%。实验项目考核结合CDIO大纲要求对实验项目进行细化考评，考核结果占总成绩的20%。阶段性考核包括两次阶段性考查及一次期末考核，主要定期考查学生对理论知识的掌握程度，在此项考核结果中，中期阶段性考核占总成绩的20%，期末考核占总成绩的40%。

通过第一轮的课程改革，对Java编程基础课程成绩评定方式进行了指标量化，如表3所示。

在上一轮教学中，在泛雅平台的成绩管理中设置了相应考查项目的比重，其中课程视频学习占20%，章节测验占15%，章节学习次数占10%，作业占20%，签到占10%，课堂互動占25%，最终平均分为88分（占总评成绩的20%），学生完成情况优秀率达80%以上；
在依托U+智慧云平台的实训教学中，参与实训人数50人，提交阶段性文档共150篇，综合成绩平均分为81.1分，项目答辩结果优秀率为70%。通过完成实训项目，学生对理论知识的理解有所加深，实践能力得到了大幅度地提升。

4.2 课程评价改革

课程评价改革重点是根据课程特点，基于CDIO工程教育进行了过程考评的细化。主要分为两大方面，以教师为主体的评价体系和以学生为主体的评价体系。

以教师为主体的考核评价形式为对小组的评价，以问题反馈和小组讨论活跃情况、项目CDIO文档报告质量、项目完成情况和演示效果、项目的小组答辩表现等为评价指标。以学生为主体的考核评价形式为组间评价和组内评价，组间评价指标为问题反馈和小组讨论活跃情况、项目CDIO文档报告质量、项目完成情况和演示效果、项目的小组答辩表现；
组内评价指标为小组单元测试和项目CDIO的个人能力贡献情况及个人评价。

5 总结与展望

根据CDIO工程教育模式的方法和理念进行的课程建设与改革，已取得了部分阶段性成果。经过教学实践证明，本次改革带来了显著变化，即注重工程思想的渗透，使学生时刻意识到工程学科的学习目标，工程开发理念在现代软件开发中的重要性。将课程中各个知识点通过项目和工程的贯穿，形成有机的整体，由学生以团队的形式自主开发，从形式、内容、时间上弥补了课程教育的局限，锻炼了课堂教育缺失的合作能力、沟通能力、领导能力和全局观等。

教学改革永远是进行时，没有完成时。因此，教学团队下一步的工作目标是持续完善线上教学资源，设计更多具有挑战性的项目，增加线上实践训练习题的数量和梯度，将课程思政与CDIO工程教育大纲融合，试验跨学科教学，即将不同领域的知识融合在一起，培养学生的创新思维和跨界能力，根据学生的反馈和评价，及时调整和改进课程内容和教学方法，建设符合高阶性、创新性、挑战度的金课标准课程。

——————————

参考文献：

〔1〕李慧伟.新工科背景下“Java开发”课程改革研究[J].科技风，2023，36（12）：141-143.

〔2〕钟坚成，瞿佐航，胡亚兰.工科类程序设计课程思政教学探索[J].计算机教育，2023，21（04）：102-107+112.

推荐访问:示范 课程建设 编程