基于项目驱动的《Java程序设计》课程教学设计研究

柴群　唐型基　梁剑波

摘要：根据现有的教学特点，在《Java程序设计》课程中引入基于项目驱动的课程教学改革，以LSN在线教学平台作为支撑，打破原有的“课堂讲授为主，实验辅助为辅”教学模式，以项目形式组织教学内容，从而解决理论和实际脱离的问题。训练学生的编程能力、分析能力、解决问题的能力和团队、协作、创新、探索的精神。

关键词：Java程序设计;项目驱动;教学改革;教学设计

中图分类号：G642   文献标识码： A

文章编号：1009-3044（2022）07-0124-02

1 教学现状

《Java程序设计》是为了教授Java语言而开设的计算机类专业的核心课程，通过本课程的学习，逐步引导学生掌握Java编程语言基础理论知识、开发面向对象程序的基本设计过程和开发技能，重点培养学生编程自学能力。

目前《Java程序设计》仍然采用传统的教学方式，即理论课和实验课分离，理论和实验各2个学时/周，实行理论和实践相分离的教学模式，偏重理论知识而轻实际应用能力的培养，学习内容与实际应用需求有点脱节。学期结束后，学生掌握了理论知识，却难以应用于实践。最终的学习的结果变成了以考试为目的，以及格为结果，因此很有必要对现有的教学模式进行改革，以适应时代发展的需要。

2 项目驱动教学法[1]

为解决教与学相分离的问题，国内外学者以建构主义教与学的理论为基础，提出项目驱动教学法，即利用“项目学习”教学法与“任务驱动”学习法，辅以一定的教学软件进行教与学的研究。

“项目学习”教学法是实施探究式教学模式的一种教学方法，是一种建立在建构主义教学理论基础上的新方法，建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式获得的。“项目学习”教学模式是学生在教师的指导下，通过合作学习，共同实现一个完整的综合项目而进行的教学活动。

对于学生来说，学生看到的是教师发布的一个个学习任务，学生通过“任务驱动”的模式学习知识，掌握相关技能。学生在具有明确的“任务”下，自发地知识学习，完成各项学习任务。在学习过程中，教师也必须转换角色，由“主导者”转变为“辅导者”，辅助学生学习[2]。

3 研究内容

根据学院的现状，在校企合作的教学平台——曙光Sugon_edu  LSN课程管理系统下开展研究：

采用“项目驱动与案例引导教学+校企合作实践教学”教学模式，该模式主要过程是将《Java程序设计》课程按类别分为若干个单元，每个单元作为一个教学项目，实行理論、实验一体式的教学，每个单元教学都以一个作业来结束，考核合格后，可以进行下一个项目的教学。

选定的实验项目放置于LSN课程管理系统上，任课教师利用LSN课程管理系统批改学生提交的作业，与学生交流，答疑，指导学生学习并且记录学生学习过程，为以后利用大数据对学生学习行为进行分析打下基础。学生利用LSN课程管理系统中提供的案例作为引导，完成教师发布的任务，查询相关的资料，完成教师布置的任务，分组或单人进行探究式学习。

在课程后，利用教学实践周2周的时间，与校企合作单位进行合作，由合作企业从企业项目中选择部分模块，由学生开发，企业工程师作为指导，在规定的时间内完成项目，训练学生的编程能力、根据场景解决实际问题的能力和团队、协作能力。

4 课程设计

根据《Java程序设计》教学改革的内容，可以分为3个模块：教学大纲修订，课程教学整合，引入校企合作实践教学。

4.1 教学大纲修订[2]

现有的教学方式是理论和实验、实践相分离模式，考核也是理论、实验、实践分开考核，现有的教学大纲也是在这种模式下制定的，不能满足教学要求。在进行课程改革前，修订现有的教学大纲，将理论、实验、实践教学评价模式融合，确定各部分的比例;根据Java程序设计课程的特点，对知识点进行划分，形成模块化，指定选修和必修模块，指导教学。修订好的教学大纲还应根据研究中出现的问题进行动态修改，研究结束后定稿。

4.2 课程教学整合

（1） 项目设计的原则与教学时间安排

项目是项目驱动式教学中的核心部分，其设置和选取应遵循趣味性和可行性的原则，即采用的项目既能够满足学生的知识水平，又能激发学生对Java的兴趣，还能提高学生的Java程序设计能力。可行性要求对项目的规模需要控制，不能过于复杂或者耗时过长;趣味性则可与实际生活相结合或开发游戏设置相关的问题。

在教学内容的安排上，不分理论教学、实践教学，将课时统筹安排，根据任务需要，分割成一个一个时间单元，用于配合项目驱动教学。

（2） 项目实施过程[4]

项目的实施过程可以分为三步，如图1：项目设计、任务选择、算法设计与编码，均在LSN平台上完成。

（3） 项目的设计阶段[3]

在设计项目时，根据《Java程序设计》课程的知识体系分为基础项目、进阶项目、提高项目、应用项目，涉及的知识点如图2：

基础项目涉及的知识点有Java开发环境配置、Java语法基础知识点，涉及的项目有：配置JDK（涉及的知识点：Java Development Kit，Java开发环境包），输出全部的希腊字母（知识点：基本数据类型，输出语法，数组等），计算二元一次方程的根（知识点：表达式、运算符的使用，输入输出语法、选择结构等），求100以内的素数（知识点：输入输出语法，选择结构，循环结构，break和continue语句等）等内容。学生在学习C语言时已经解决过，把C语言的编程方法迁移到Java语言中，起到一个过渡作用。

进阶项目的知识点围绕类、子类、接口展开。主要涉及类、子类、接口的创建，方法的重载与重新，子类与接口的引用，UML的使用，继承与多态，面向抽象与面向接口的编程等，这些属于Java的核心知识，理论学习有点枯燥。围绕这些知识点，教师可以分别设计一些趣味项目，如机动车的设计（知识点：类与对象），计算银行利息（知识点：子类与继承），计算多边形面积（知识点：类与对象，类的继承、方法的重写，子类的继承，面向抽象的编程思想），电池充电（知识点：面向接口的编程思想）等。学生根据教师发布的项目进行编程，学习Java的核心知识，为将来的进一步提高学习打下基础。

提高阶段的知识点是在完成进阶项目知识的基础上，要求学生学会处理Java异常、使用常用类，组件与事件处理，IO流、集合与泛型、多线程、网络编程等知识点，还要求学生能够阅读JDK中英文帮助文档，根据需要在专业学习网站查找资料。学完这些知识，学生能根据需求设计一些小的应用程序，如飞机大战，五子棋，贪吃蛇，愤怒的小鸟、扫雷等游戏，综合运用所学知识完成一个任务，学生不仅能获得成就感，还可以为进入企业打下实践基础。

应用阶段的项目留给学生在课程设计阶段完成，根据学生的专业特点，选择贴近专业实际的项目，培养学生的应用能力和解决实际问题的能力。如对计算机科学与技术专业的学生，可以设计Java Web项目，如利用Java语言完成购物网站的设计，也可以设计Android应用项目，如Android游戏开发 ;对于数字媒体技术专业学生，可以安排图像优化，音视频播放软件设计等项目;对于物联网工程专业，可以利用Java语言进行嵌入式开发等。通过这些项目，可以让学生根据自己的特长，爱好，选择学习。

（4） 任务选择

在选择任务时，学生根据授课的进度和教师的安排，进行分组探究式学习，学生必须在LSN教学平台上完成必做项目，可以根据自身的特点，选择完成选做项目。分组目的在于培养、训练学生的编程能力、根据场景解决实际问题的能力和团队、协作能力。任务的选择也是在LSN平台上进行。

（5） 算法设计与编码

在算法设计和代码实现时，学生也必须在LSN教学平台上进行算法分析、上传设计思路，然后根据算法完成代码、调试实现。使用教学平台的目的在于记录现代码调试痕迹，教师可以根据痕迹监控学习的情况，避免滥竽充数和浑水摸鱼者出现。

4.3 引入校企合作实践教学[5]

实践教学，是巩固理论知识，加深理论认识的有效途径。为有效地实现理论联系实际，实践教学与校企合作单位进行合作，利用教学实践周2周的时间，由合作企业从企业项目中选择部分模块，由学生开发，企业工程师作为指导，在规定的时间内完成项目。

5 结束语

总之，通过项目驱动与案例引导式教学，不仅在教与学过程中引入项目驱动和案例引导教学，还利用技术条件，记录学生的学习过程，避免出现抄袭，滥竽充数现象的出现，真正实现过程性考查。同时引入合作企业力量，根据专业的特点，选择合适的课程设计内容，提高学生的编程和创新能力。

参考文献：

[1] 胡燕，孔凡哲，陈心浩.实验项目驱动式教学促进四大关键能力的实证研究[J].实验室研究与探索，2021，40（2）：191-196，203.

[2] 刘超，肖宗梁，蔺婷婷，等.项目驱动教学背景下应用型人才培养模式改革研究[J].课程教育研究，2019（49）：244.

[3] 金新娟，郭金旭.项目驱动式混合教学模式在软件课群中的应用研究[J].教育教学论坛，2019（15）：264-265.

[4] 汤淼.软件工程专业“项目驱动”实验教学模式研究[J].实验技术与管理，2012，29（4）：267-268，271.

[5] 姜楠楠，孙璐荣，于晓婷.基于项目驱动的Java程序设计课程教学改革研究[J].科技風，2020（19）：66.

【通联编辑：梁书】

收稿日期：2021-09-15

基金项目：凯里学院教学内容和课程体系改革项目（项目名称：项目驱动与案例引导模式下《Java程序设计》课程教学改革的研究，项目编号：JG202022，项目负责人：柴群）;凯里学院线上线下一流课程项目（项目名称：线下一流课程-Java程序设计，项目编号：xx202009，项目负责人：唐型基）

作者简介：柴群（1979—），男，江苏徐州人，硕士研究生，副教授，主要研究方向为计算机应用技术;唐型基（1984—），男，贵州凯里人，本科，副教授，主要研究方向为算法设计与分析;梁剑波（1982—），男，贵州凯里人，硕士研究生，副教授，主要研究方向为人工智能。