Java语言课程实践教学改革.doc

2012-0文7章-编1号3：#16#72#-5#91#3(#20#1#1#)1#3-#01#22#-0#4 #2012-07中-图1分3类#号#：#g#6#42#2#012-07文-献1标3识#码#：#b#java 语言课程实践教学改革李东明，赵伟(吉林农业大学 信息技术学院，吉林 长春 130118)摘要：针对目前本科的 java 语言课程实践教学中存在的不足，提出改革实践教学的内容、开放式实验室建设、考核制度的转变等措施。同时还阐述了课程组教师自主研发的 java 语言上机实验平台，它在改善 java 语 言的实践教学，激发学生学习兴趣，适应创新人才培养需要等方面发挥了良好作用。关键词：java 语言；实践教学；激发教育；开放式实验室java 语言课程是计算机科学与技术专业必修的一门专业课，我们的教学目标是培养学生的软件开发 能力，教学思路是由浅入深、理论与实践相结合，激 发学生的学习兴趣，培养学生的分析能力、实际动手 能力、创新能力和社会竞争力。java 语言的教学不同 于数学和自然科学学科，它更强调动手和实践，更强 调解决工程问题，实践课程应突出基本技能和动手能 力的训练、团队合作能力训练。因此，改革 java 语 言的实践教学势在必行。线程程序设计、数据库访问程序设计和网络编程。在教学过程中，先导课“c+程序设计”中基本语法结 构、面向对象的一般概念和原理与本课程的学习进行 对比，加深教学效果，节省学时，主要以案例的方式 进行教学。通过与 c+课程的对比，来展示 java 语 言的特性和基本语法格式，使学生体会到学习 java 语言的必要性，激发学习兴趣。对于 java 语言中的 gui 图像用户界面部分的知识以项目教学方式进行， 不作为教学的主要内容，因为实际开发中，多数编写 的是基于 b/s 结构的 web 应用程序。java 语言课程学时调整前后如表 1 所示，在总学 时不变的情况下，适当增加实验课时。同时理论教师 在程序代码讲授方式上，有三种方式：幻灯片讲解、 课堂上打开开发工具一边编写代码一边讲解、将编好 的代码导入开发工具讲解。这三种方式有各自的优缺 点，在教学中为了激发学生的兴趣，尽量将要解决的 问题现场编写代码，让学生体会理论的实现过程；如 果处理的问题较复杂，教师在课前用几个小时编写好 代码，课堂上边讲解边演示运行过程，将关键的知识 点总结，尽量用实例解决实际问题。1改革实践教学内容实践教学是 java 语言课程必不可少的环节，是培养学生上机动手操作能力、知识综合运用能力的必 需环节。实践教学的质量直接影响学生的工程实践能 力和就业机会，有足够理由让教师精心设计实践教学 的内容，改进实践教学。我校从 2002 年开始，在本 科教学中开设 java 语言课程，多年来一直在探索实 践教学改革，并取得了一些成果，我们主要从以下几 个方面进行实践教学内容改革。1.1 调整理论教学内容java 语言课程1一般包括 java 程序设计语言基 础、java 高级程序设计两个部分。该课程的重点是 java 语言的面向对象中语言基础、类与对象、继承与 多态、多线程、文件、数据库编程，课程的难点在于表 1 java 语言课程学时调整情况调整前后的状态理论课时实验课时总计调整前的学时分配调整后的学时分配48学时40学时16学时24学时64学时60学时基金项目：吉林省科技发展计划项目青年基金(20100155)。作者简介：李东明，男，讲师，研究方向为系统仿真、计算机图形学与虚拟现实；赵伟，男，教授，研究方向为虚拟现 实技术、图像处理。2012-07-13#2012-07-13#2#012-07-13#李东明，等：java 语言课程实践教学改革第 13 期1231.2构建实践教学体系java 语言教学实践必须形成体系2，学生能力的 培养是渐进的。从 2006 年开始，我们对培养应用型 本科计算机专业人才培养方案进行了调整，以 java 语言为例，对实践教学体系进行改革，其中实践教学内容是构建实践教学体系的一个方面，实验题目的选择非常关键，我们选择具有实际意义的题目，而不是 简单的输入输出处理，从工程的角度，让学生解决实 际的问题，题目主要来源于教师的科研项目。实验教 学内容如表 2 所示。表 2 实验教学内容序号实验题目考查的知识点学时备注计算器程序熟悉开发环境、java语法培养学生综合能力142编写五子棋程序java基础、数组与字符串、类和对象4考查java面向对象部分掌握能力 基于socket的tcp和udp的网络通信程序； ip包的捕捉考查java的网络开发，验证计算机网络课程中的协议包如何编程实现java的网络编程技术364人参病虫害诊断系统的设计与实现java技术的综合应用智能知识6教师国家级课题中的一部分结合农业院校的特点，java数据库编程实现部分功能玉米案例库的建立并实现教师国家级课题中的一部分54近年来，实践教学体系的构建也日渐成熟，我们结合学校的实际情况结合区域经济和发展前景，以及 社会对计算机人才的需求，以培养学生的“创新能 力”、“实践动手能力”、“团队合作能力”为出发点， 将实验课程分为三个阶段：验证性实验阶段、设计性 实验阶段和综合性实验阶段，使三者相互联系、紧密 结合，在安排上由浅入深，逐步与实际应用接轨3，如 图 1 所示。我们从 2007 年开始，为学生提供更好的 实验环境，学院开始进行开放式实验室建设，使学生 有更多的动手机会，激发其强烈的求知欲，给学生足 够的探索空间和创造能力。使用 jdk 环境和 myeclipse 开发环境、编写简单类及对象、ip 地址的读取与转换、文件的读写操作等， 通过此阶段的实验，让学生了解基本的原理、概念、 知识点，培养学生的基本实验能力，以强化基本知识。 java 语言课程的实验课 24 学时，验证性实验占用 46 学时为宜，如果时间不够，让学生在课外实验中完成。2) 设计性实验。 设计性实验是由教师给定项目的题目和需求，学生根据学习的理论知识来设计算法、编写代码、测试、 编写实验报告的过程。学生对项目的需求进一步分 析，建立需求模型，编写算法，最后编写 java 程序 实现，培养学生的动手能力，知识的综合能力，严谨 的治学作风。在整个实验过程中分组进行，学生以每 组 56 人，分模块完成，培养学生的团队合作精神。 另外，我校每年组织学生除参加 acm 大赛外，还可 以让学生以团队合作的方式积极参加每年一次的学 校组织的“大学生挑战杯程序设计大赛”及全国的“大 学生挑战杯”课外学术科技作品竞赛等。在学时安排 方面，设计性实验 10 学时，要求教师给出用到的理 论及技术难点的解决方案。3) 综合性实验。 综合性试验是教师给定项目的可选题目，这些题目主要来源于教师的科研项目和前沿的领域技术，解 决目前急需解决的问题，并且以 java 语言为开发语 言，综合运用与本课程相关的课程知识，比如：数据图 1 实践教学体系1) 验证性实验。验证性实验是教师编写实验指导书，按照应学习 的知识点，有步骤的实验，学生负责验证实验结果或 者填写简单的语句将程序调试通过。例如，学会安装2012-07-13#2012-07-13#2#0#1#2#-07-13#computer education1242011结构、数据库原理、算法设计与分析、软件工程及人工智能等相关学科的知识，来解决问题。培养学生的 软件工程能力，独立进行需求获取、需求分析、规格 说明、编写代码及测试，并编写相应的文档。通过综 合性试验再结合我校的开放式实验室题目，让学生体 会到软件公司中开发项目的流程，这对教师的要求较 高，较难的模块要给学生攻关性的指导，帮助学生进 行需求的可行性分析等。综合性试验 10 学时，再根 据项目的规模增加学时，也可以结合后续的课程设 计，完成最终的成果。4) 课程设计。能力，相继开放了上述的实验室，各门课程的教师根据课程需要向院里提出申请，统一安排实验室的开放 计划。java 课程组的教师根据实践课程的情况，成功 的编写了一套实验室开放计划并得到院里的认可，我 们主要从实验室开放管理模式、开放式实验题目的选 择、对教师的要求几个方面深入研究，提出合理的实 践教学方案，并取得较好的效果。2.1 开放实验室管理模式针对实践教学的具体情况，开放式实验室的管理 模式采用半开放或全开放实验教学形式的多元化管 理。对于验证性试验采用规定开放时间，设计性实验 和综合性试验采用全开放式实验时间，有组织、有计 划的让学生独立、自主、团队的方式进行实验，课程 组教师轮流值班的形式，跟踪实验的全程，而不是学 生放任自流，是让学生在相对宽松的环境下工作，激 发学生自主学习的能力，培养创造能力、团队合作能 力和创新能力。本课程的课程设计为2 周，教师针对性的选取58 个项目，以分组的方式，独立完成。在综合性实验阶段的大型项目可以在课程设计阶段继续完成， 并结合开放式实验室开发项目，在教师的指导下，学 生以团队的方式独立完成整个项目的需求分析、系统 设计、详细设计、编码、测试、编写文档的过程，即 按软件工程的要求，完成课程设计的目的。最后，一 天各组演示开发的系统并制作答辩短片或幻灯片，根 据打分情况排名。1.3建立项目案例库国内很多教师在计算机专业课程的教学中提出 “案例教学和项目教学”，关于案例库的建立常被忽 略，如何建立案例库这一教学中非常重要的资源，我 们将 roger schank 提出“基于案例推理技术(cbr 技 术)”应用在教学中。在实践教学中，我们开发的项 目案例库软件系统，本系统的主要功能是将 java 语 言课程实践中的项目存储在案例库中，定期对案例库 维护包括修改项目案例、增加新的案例、删除陈旧的 案例。将公司中的真实项目有选择地存入案例库，学 生开发的案例、教师的科研项目等都存入案例库，以 此来丰富教学资源，这非常有助于实践教学，实践证 明，案例库的开发提高了实践教学的质量和效率。2.2开放式实验题目设计开放式实验题目的选择是多元的，我院规定每学 期带课程设计的教师必须给出 510 个实践教学题 目，结合教师的科研和案例库中的题目，在 java 语 言实践教学中，将多方面来源的题目作为学生的开放 式实验题目，学生可以自由组合、自由选题，当然主 讲教师还要最终把关，如题目的重复率、难度、分组 的合理性等方面做细微的调整。我校作为农业院校，交叉学科的体现更加明显， 农业专家系统的开发应用到农学等其他专业，这也为 计算机专业学生提供更多的机会帮助其他专业开发 应用软件，并且跨专业的学生团队合作也非常多，学 生的专业能力明显提高。2.3实验平台的开发作为 java 语言课程教师，深深体会到学生软件 开发能力的培养的重要性，为此，开发了“基于 b/s 结构的 java 语言上机实验平台”的功能图，如图 2 所示。本课程实践教学平台的搭建可以辅助教学，为 实验室运行服务提供高效、严格的管理，还可以全面 提升实验室教学功能和开发程度，为其他课程的实验 教学提供参考。2开放式实验室建设随着国家对高等教育投入的增加，我校结合自身的情况，加大对计算机专业设备的投入力度，从 2007 年开始，信息技术学院新增了网络实验室、程序设计 基础实验室、硬件实验室，学院为了提高学生的动手2012-07-13#2012-07-13#2#0#1#2#-07-13#李东明，等：java 语言课程实践教学改革第 13 期125图 2 java 语言上机实验平台功能结构图时间为 2 小时，独立完成教师给定的题目，根据学生3改革考核制度的算法设计的科学性、创新性、代码的质量、测试数据的验证、软件文档编写等方面综合给出评价。 改革后的考核方式更强调实践的重要性，采用以实践为导向的考核方式4，激发学生的学习兴趣，培养其动手能力，对本课程的学习重点更加突出。4结语在 java 语言的教学中，我们虽然取得初步的成 果，但还要不断地实践，探索建设产学研相结合的教 学模式，激发学生的学习兴趣，考虑 java 课程群的 建设，以适应 it 企业对 java 工程师的要求。教师还 要在教学中积极思考与探索，使教学与科研相结合， 深入企业，了解计算机学科的前沿领域。java 语言是实践性很强的课程，原来的考核方式为：课程成绩=理论考试(占总分 70%)+实验成绩(占总分 30%)。其中，实验成绩包括平时出勤 10%、实验完成质 量 10%、课堂表现 5%和课后作业 5%。很明显，重 理论轻实践，这使学生对实践环节不够重视，因此应加大实践考核的比重，激励学生的学习热情，培养学 生的动手能力。对课程成绩评定如下方式：课程成绩=理论考试(占总分 40%)+平时实验成绩(占总分 30%)+上机考试(占总分 30%)。其中，平时实验成绩包括验证性实验 5%、设计 性实验 10%和综合性实验成绩 15%；上机考试要求参考文献：1 叶乃文,王丹. java 语言程序设计教程m. 北京:机械工业出版社,2010:82-90.2 刘松青. 构建“java 面向对象程序设计”实践教学体系j. 计算机教育,2009(8):8-10.3 李小昱,王为,胡波. 研究型实验教学改革的探索与思考j. 实验室研究与探索,2008,27(6):105-107. 4 陈昊. java 语言实验教学改革探讨j. 计算机教育,2009(10):148-150.practice teaching on java programmingli dongming, zhao wei(college of information technology, jilin agriculture university, changchun 130118, china)abstract: because there are some shortcomings of undergraduate course in the current practice teaching of java programming, this article proposes to some measu