面向跨专业学生的Java 课程教学改革

黄飞虎，肖逸飞，吉家成

（电子科技大学计算机科学与工程学院，成都611731）

0 引言

Java 语言程序设计是一种面向对象的程序语言，具有广泛的应用场景，例如大型企业级平台，移动应用等[1-2]。在大数据时代，很多大数据平台也都能支持Java语言，例如Hadoop、Spark 等[3]。在高校中，Java 程序语言不仅是计算机专业的主要课程，也是非计算机专业的热门选修课程[4-5]。然而，从教学效果来看，面向跨专业学生的Java 语言课程并未达到预期的效果。

1 面向跨专业学生的Java课程教学现状

课程内容繁多。作为广泛应用的编程语言，Java语言涵盖的知识点很多。从抽象的面向对象，到可视化组件，再到多线程编程，以及数据库和网络编程，这些内容枯燥且抽象。此外，有些知识点还涉及相应的计算机专业课程，例如，多线程编程的理论基础涉及计算机操作系统，网络编程涉及计算机网络的通信协议，数据编程也需要数据库课程的支撑。这些内容增加了学习Java 语言编程的难度，一定程度上减少了非计算机专业学生的学习兴趣和积极性。

学生基础薄弱。选修跨专业Java 课程的学生有工科类专业（例如，电子科学与技术专业、通信专业、数学专业），也有文科类专业（例如，经济管理专业、资源与环境专业）。很多学生只是简单地学过C 语言或者VB语言，有些学生可能并没有接触过任何编程语言。学生的编程基础较弱是面向跨专业学生开设Java 语言程序设计遇到的首要的问题[6]。

面对课程内容繁多，学生基础薄弱的问题，任课教师则趋向于把大部分课时放在理论基础的讲解，实验动手的时间严重不足。一味地进行理论讲解，不仅让课堂变得枯燥乏味，也减少了教师与学生的交流，不利于掌握理论知识和编程能力的培养[7]。

2 OBE概述

以结果为基础的教育（Outcome-Based Education，OBE）是20 世纪90 年代在北美发展起来的教育模式。国内学者姜波在文献[8]中针对OBE 教育模式提出了“两个目标、三个假设和四个原则”，他认为如果不以这四项原则为中心的教育模式就不能被称为是“以结果为基础”的教育模式。这四个原则分别是：

（1）明确地聚焦于最终有意义的结果；

（2）为成功扩大机会并提供支援；

（3）对所有成功寄于较高的期待；

（4）从最终的结果反向设计。

OBE 教育模式得到了很多学者的青睐。针对成人教育学习群体在年龄、技能、学习能力等方面的特点，李小俞以OBE 为基础提出了适用于成人教育的教学方案[9]。李柏林等人提出以OBE 教育模式进行设计心理学课程建设，用学习成果驱动代替以往的教学内容驱动，进一步提高教学质量[10]。在Java 课程方面，余烨等人提出了基于OBE 的教学模式，他们认为针对不同学生的学习目标，可以对Java 程序设计的内容进行模块化设计。这样可以适应不同学生的特点，让每个学生达到自己的目标[7]。

3 基于OBE的Java课程改革

基于OBE 的Java 跨专业课程建设主要包括课程内容改革、教学方法改革和评估方式改革。余烨等人提出的教学模式对于面向跨专业学生的Java 课程设计具有一定的启发。然而，其主要是针对计算机专业或者具有相应编程基础的工科学生。同时，在文章中作者只提出了课程内容的模块划分，并没有给出实验内容的设计。因此，对于面向跨专业学生的Java 课程建设仍需进一步地探索和研究。

3.1 课程内容改革

选修跨专业Java 课程的学生具有不同的专业背景，在本文把学生分成三类：文科类、工科类和专业类。文科类学生主要是经管政法等专业方向的学生。这类学生的编程基础较弱，选修跨专业Java 课程的目标主要是希望了解Java 程序语言的基本语法。工科类学生主要是数学、通信、电子等工科专业方向的学生。这类学生具有较强的逻辑思维，具有一定的编程基础，选修跨专业Java 课程的目标是希望提升编程能力，能进行简单的Java 程序开发。专业类学生是指计算机相关专业的学生，主要包括计算机科学与技术、软件工程、大数据等方向的学生。这类学生具有专业基础，编程思维强，选修跨专业Java 课程的目标是扩展专业知识，提升专业核心竞争力。

图1 给出了传统教学方案中Java 课程的主要知识点。一般来说，一学期课程的总学时是64 学时，其中包括16 学时的实验课程。按照传统的教学模式，教师需要对这些知识点进行全部讲解。由于学时数的限制，课程内容进度安排很紧凑。如果按照传统的教学模式，这样的进度安排对于计算机相关的专业类学生也是有一定的难度，更何况没有编程基础的文科类学生。按照OBE 教学模式，根据不同专业背景的学生，可以设定不同的教学目标。按照不同的教学目标将Java 知识点模块化，本文将Java 知识点分为3 个模块：模块1 为Java 基础知识点，模块2 为Java 应用知识点，模块3 为Java 进阶知识点。基于OBE 的教学模式，对于跨专业的Java 课程内容，教师可以把模块1 作为公共基础内容，是每个学生需要达到的基本目标。模块2 和模块3 可以作为选学内容，学生可以根据自己的专业背景选择学习。

图1 Java课程的主要知识点

在传统的教学模式中，实验内容主要以简单的实验为主，侧重于对理论知识的理解。然而，忽略了对学生解决问题能力的培养，创新思维的培养。对于工科类和专业类的学生而言，他们希望能够通过这门课程，使得自己的编程能力有所提高，而不只是停留在基本知识的掌握阶段。对于文科类学生而言，由于专业的背景不一样，学生希望通过选修这门课扩展自己的知识视野，培养一定的编程兴趣和编程思维，不需要过分地强调编程能力。因此，在实验内容的设定方面，基于OBE 的教学原则，同样需要根据学生的目标设定不同难度的实验内容。本文认为，跨专业的Java 课程在设定实验内容时应该注意以下几点：

（1）基础知识的掌握。在实验内容设定时应该侧重对于基础知识的理解和把握，这是编程应用和高阶学习的基础。

（2）综合能力的培养。在实验内容设定时也需考虑综合能力的培养。综合能力包括学习能力和编程能力。教师可以根据知识点，设置一个综合实验，培养学生运用理论知识解决问题的能力。

（3）实验难度的适度。尽管强调学生编程能力的培养，也需要注意实验内容的难易程度。由于课时的有限性，不用按照综合课程设计的思路设置编程量大的实验题目。

表1

表1 为实验内容设置情况的例子。考虑到基础知识的掌握情况，可以根据相应的知识点设置简单的实验，加强学生对于基础知识的理解。为了训练学生解决问题的能力，培养一定的编程能力，设置一个综合实验。考虑到课时有限的原因，综合实验题目的设置旨在能够让学生综合运用相应的知识解决问题。这样有益于增强学生的编程自信心，激发学习积极性和主动性。

3.2 教学方法改革

基于OBE 的教学模式，考虑到不同学生的专业背景，可以采取混合教学模式，即课堂讲授加微视频的教学模式。对于模块1 的知识点，任课教师可以采取课堂详细讲解的方式，让没有接触过Java 语言的学生能够对Java 基础知识有全面的了解。同时，提供相应的微课视频，让学生课前预习和课后消化。对于模块2和模块3 的知识点，任课教师可以通过微课，以微视频的方式讲述知识点。微视频的利用，有效缩减了教学中理论讲解的课时。任课教师可以充分利用这些课时指导学生完成实验，加深理解，提升编程能力。这不仅增加了师生交流互动的时间，也避免了乏味枯燥的理论讲解。

3.3 评估方式改革

跨专业Java 课程目标在于激发学生的学习积极性，培养实际动手能力和解决问题的能力，并不局限于对理论知识简单地理解和记忆。对于不同目标的学生，采取多元化的考核机制，鼓励学生主动学习动手实践。表2 为基于OBE 的跨专业Java 课程评估方式。考核内容包括平时成绩和实验成绩。

（1）平时成绩占总成绩30%。其中课堂出勤情况占10%，通过签到或者点名的方式进行考核。学习情况，占20%，针对的是课堂的表现（占10%）和课后的微课学习情况（占10%），考核学生的自主学习能力。

（2）实验成绩占总成绩70%。其中，项目实战，占40%。根据不同目标的学生，分别考核基础实验和综合实验的完成情况。项目汇报，占20%。在期末，学生需要总结自己的项目完成情况，按照要求撰写实验报告。实验报告内容包括项目解决方案，实验代码和自我评价。实验报告的语句组织和排版也作为考核内容之一。创新能力，占10%，学生可以根据自己的学习情况和能力，扩展综合实验项目的内容。

表2 基于OBE 的跨专业Java 课程评估方式

4 结语

在“互联网+”时代，Java 程序语言作为大数据平台、企业应用平台和移动客户端的主流开发语言之一，具有庞大的市场和人才需求。在高校的复合型人才培养模式中，不仅要求学生对专业知识的掌握，也注重知识视野的拓展，创新能力的培养和解决问题能力的训练。基于OBE 教育模式探索跨专业Java 课程的教学改革，有益于学生综合能力的培养。同时对于非计算机专业的学生，可以在了解和掌握Java 程序语言的基础上，激发编程兴趣，培养编程思维，提升编程能力。