“面向对象程序设计”课程建设报告
雷 擎
1 课程概述
1.1 课程意义
面向对象的方法较好地解决了客观世界的问题向计算机世界的程序的映射,它所设计的系统能更加直观地反映客观世界的本来面貌;面向对象的程序的结构、运行机制更好地保证了程序的安全性、灵活性;大大提高了程序代码的可复用性、易维护性和易扩展性。因此,面向对象的程序设计已经取代了面向过程的程序设计,成为当前程序设计的主流方法。
作为面向对象设计的主要编程语言Java语言,1995年诞生于Sun公司。简单、面向对象、自动的内存管理、分布计算、稳定、安全、解释执行、结构中立、平滑移植、多线程以及异常处理等多方面的优点,使得Java语言从跨平台和动态页面显示的最初应用,逐步扩展到的CORBA、WEB服务器后端处理、应用整合和移动服务等IT产业的更多应用领域。Java本身也从一门编程语言发展成为一门技术,包括软件设计模式、软件开发思想、软件体系架构、软件应用框架和软件支撑平台等等。从某些意义上,Java语言的产生对编程语言、软件工程和软件的发展产生了深远的影响。到目前为止,国内外大学中与IT相关的专业,大多数都把Java语言相关的课程设置为专业基础课或专业必修课。
“面向对象程序设计”是以介绍Java技术和编程语言的一门课程,是对外经济贸易大学信息学院本科电子商务专业和信息管理专业的专业必修课。
1.2 国内外同类课程比较
本课程属于面向对象程序设计的基础课。它以Java为例,详细地介绍了面向对象的抽象、封装、继承性和多态等基本特性。重点讲述了面向对象的基本概念如类、对象、消息、继承、多态、重载、覆盖、异常处理等的应用。另外,讲述了常用的Java类、Java小程序、图形界面的程序设计等。
通过本课程的学习,学生能较好地领会面向对象程序设计的基本思想,理解抽象、封装性、继承和多态性等面向对象的基本特性,掌握面向对象的编程基础,能熟练地使用Java语言定义和使用类,能进行简单的程序设计。
通过对国内外同类Java课程的调研和比较,本课程的教学目标和教学内容与大多数同类课程基本类似。
1.3 特色
遵循计算机语言实践性强的教学特点和规律,注重实验实践教学。在教学内容安排上将紧扣Java语言教学进行设计,充分考虑老师的教学需求和学生的学习需要,每个实验都提供实验目的、课时要求、实验内容和实验要求的详细描述,为学生课堂和课下完成实验提供参考。
紧扣Java语言的基础教学,注重基本概念和基础知识。每个教学知识点对应一个实验步骤,具有一个或几个简单的示例代码,帮助学生完成实验要求。学生每独立完成一个步骤,就能够完成一个教学知识点的学习,初步理解和掌握相关的概念或语法。每一章的实验都由易到难,循序渐进。
实验设计时知识点划分明确,指导细致:每一章的实验部分包括多个实验,每个基本的知识点设计一个实验;每个实验包括多个步骤,分别针对基本知识点下相关的基本概念、基本语法或基本应用;每个步骤下包括多个操作指导,每个操作指导具体提示学生应该掌握的基本概念、基本技能和基本语法。
1.4 师资队伍
“一流的教师队伍”,就是要建设一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队。要培养学术造诣高、教学经验丰富、成果显著、年龄和知识结构合理的主讲教师梯队,并使这支队伍成为学科建设和人才培养的主力。
这门课建设初期只有一位教师主讲这门课程,目前这门课程的主讲教师已经增加到了三位,其中两位是博士,一位从国外毕业的硕士,形成了年龄和知识结构合理的主讲教师梯队。
以下是教师的基本情况。
雷擎:毕业于中国科学院计算技术研究所计算机系统结构专业,博士研究方向网络与通信应用。曾在中科院网络与通信应用系统总体部工作,并担任过网络技术的职业培训师。参与国家和部委的多项科研项目的研究,主持或参加学校教学科研项目。现在对外经济贸易大学信息学院从事教学科研工作,任硕士生导师。主要讲授“面向对象程序设计”、“计算机网络”、“数据库设计与应用研究”等课程。
贺宇:毕业于新加坡南洋理工大学,硕士学位。具有丰富的软件开发实践经验,熟悉软件工程,精通软件开发过程,精通面向对象的系统方法,擅长软件体系结构设计、开发过程管理。精通计算机网络,熟悉无线网络,熟悉网络安全,熟悉多媒体技术。熟悉电信业务、电子商务应用。先后开设多门专业课程,包括“面向对象的程序设计”、“面向对象的系统方法”、“高级程序设计”、“多媒体技术基础”、“电子商务系统建设与管理”等。
佟强:毕业于博士学位,中国科学院计算技术研究所计算机系统结构专业,博士研究方向为数据挖掘技术在科学数据库中的应用。参与国家和部委的多项科研项目的研究,主持或参加学校本科教学项目“Web应用程序设计”、研究生教学项目“Web技术及其商业应用”和本科教材项目“计算机系统与实践”等教学科研项目。现在对外经济贸易大学信息学院从事教学科研工作,任硕士生导师。
2.1 指导思想
教育部2001年印发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》,即2001年4号文件,就加强教学工作提出的12条针对性很强的要求;教育部2005年印发的《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》,即2005年1号文件,强调必须坚持科学发展观,牢固确立质量是高等学校生命线的基本认识,把提高质量放在更加突出的位置;教育部2007年印发的《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》,即2007年的2号文件,目的是进一步推动本科教学工作,切实提高本科教育质量。
国家精品课程建设是教育部“高等学校教学质量与教学改革工程”的重要组成部分,是提高教学质量和人才培养质量的关键。常规课程建设是精品课程建设基础和成长阶段。
“面向对象程序设计”常规课程建设,是本科专业课程的常规课程建设。根据教育部“提高高等教育质量,人才培养是核心,本科教学是关键”的思想,我们把提高教学质量,向精品课程建设的标准看齐作为指导思想,希望能够为本科教学和本专业人才培养贡献微薄之力。
2.2 课程定位与项目预期目标
确立合理的课程建设目标,是做好课程建设的重要保证。“面向对象程序设计”是我校信息学院本科电子商务专业和信息管理专业的专业必修课。
本课程建设的目标是提高课程教学的效果和质量。通过本课程的学习,学生能较好地领会面向对象程序设计的基本思想,理解抽象、封装性、继承和多态性等面向对象的基本特性,掌握面向对象的编程基础,能熟练地使用Java语言定义和使用类,能进行简单的程序设计,并为后续课程(“电子商务系统建设与管理”、“面向对象的分析与设计”等)打下良好的基础。
3 教学内容、方法、手段
3.1 课程内容
“一流教学内容”,是指在教学内容上体现现代教育理念和时代要求,深入开展教育理论研究,结合课程的历史沿革和特征,以知识整合为课程体系建设的核心,重在课程的精品内涵建设,始终保持科学性、先进性和系统性,及时反映和吸收本学科领域的最新研究成果,积极整合优秀教学成果和科学研究成果,体现新时期社会、政治、经济、科技发展对人才培养提出的新要求。
“面向对象程序设计”主要针对本科电子商务专业和信息管理专业的学生,根据专业培养目标,主要教学内容注重对面向对象理论基础的学习和Java对面向对象思想的应用。
本课程的教学内容由理论教学和实践教学两大部分组成。
理论教学以课堂讲授为主,并以小的程序实例辅助学生理解,让学生形象理解教师讲授的理论思想,并及时参照实例自己动手编写,取得直接的感受。同时,利用教务处提供的“教学辅助平台”进行课外教学交流和活动。Java技术是一个庞大的系统,经过几年的发展,它的应用已经遍布各个领域,针对各种应用的扩展理论和知识非常广泛,我们课堂内容的理论部分着重于面向对象的基础理论和体系。一方面,我们课堂课时有限,不能面面俱到;另一方面,基础的面向对象的基础理论可以为学生在今后Java应用的学习过程中打下坚实的基础,使他们的学习事半功倍。
实践教学分为实验课程和课程综合设计两个部分。实验平台采用现在商业开发通用的最新平台Eclipse。Eclipse是一个很让人着迷的开发环境,它提供的核心框架和可扩展的插件机制给广大的程序员提供了无限的想象和创造空间。网上流传相当丰富且全面的开发工具方面的插件,Eclipse已经超越了开发环境的概念。目前的Eclipse本身就具备资源管理和外部程序的功能,加上无所不能的插件,将构成一个丰富多彩的工作环境而不仅仅是一个IDE。利用Eclipse作为实验开发平台,不仅仅可以使学生体验真正的应用程序编程环境,而且由于Eclipse是开源的集成开发环境,学生可以很容易地获取资源,根据自己的需要向课程之外的领域扩展。课程综合设计把面向对象设计的思想融合进去,让学生把一学期学习的知识融会贯通起来。
3.2 教学方法及手段
“一流的教学方法和手段”,不仅仅是运用现代教育技术,其核心在于运用学生乐于接受的逻辑形式把教材内容多角度地灌输到学生的脑海中。
良好的教学方法是提升教学质量的有力措施,在本课程的建设中,课程组教师积极探索新颖、先进的教学方法,改革教学手段,优化教学资源,归纳起来有:
(1)启发式教学
启发式教学是教师在教学中依据学习过程的客观规律,充分调动学生学习的自觉性、主动性,引导学生积极思考,使学生融会贯通地掌握知识,并在这个过程中培养学生的独立思考能力和想象能力的教学方法。
在Java技术讲解过程中,引导学生与其他类型的语言技术进行比较。讲解基本思想与理论时,通过程序举例,提出需要解决的问题,从分析问题入手,继而找出Java技术解决问题的方法,再给出Java的算法,编写出完整的程序。在这一过程中,每一步都采用与学生一起探讨的方式,让学生在启发下思考,在思考中解决问题,从而掌握独立分析问题、解决问题的方法。
(2)案例教学
对于每个章节的基础理论,都通过一个个简单短小的程序代码案例来进行说明,使得深奥难懂的理论和思想形象化、具体化,与实际问题结合起来。学生通过对案例代码的模仿,在编写代码过程中的提问和讨论,能够掌握课程所要求的基本概念和理论。(www.daowen.com)
通过案例教学,可以启发学生的创造潜能,使学生在求解答案的过程中获得解决问题的乐趣。Java案例教学实际上是一种“做中学、做中教”的形式,在经验和活动中获取知识,增长知识,体现了“讲练结合,教学做合一”的教学思想。
(3)任务驱动教学法
所谓任务驱动教学法就是在学习过程中,学生在教师的帮助下,紧紧围绕一个共同的任务活动中心,在强烈的问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习,并在完成既定任务的同时,引导学生产生一种学习实践活动。任务驱动是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。它要求任务的目标性和教学情境的创建,使学生带着真实的任务在探索中学习。
在本课程教学过程中,由教师根据当前教学主题通过实验指导书提出任务,针对提出的任务,采取演示或讲解等方式,给出完成任务的思路和方法,然后引导学生边学边练,并完成相应的学习任务的教学方法。也就是说,任务驱动教学法就是教师以任务引路,学生边学边练,完成自主学习任务。
(4)网络教学,培养学生自主学习的能力
利用校园网的优势,我们把该课程的所有教学资源上网,并利用教务处提供的教学辅助平台与学生进行课外交流,为学生提供了更为广泛的沟通渠道与环境。通过网络平台,学生不仅可根据自己的学习情况有重点地选取再学习的内容,并能通过网络进行讨论,大大提高了课程学习的效率。
4 取得的成果
4.1 教学特色方法及作用
(1)以育人为本,以学生为主体
以人为本、促进人的全面发展是科学发展观的本质和核心,是教育工作全面落实科学发展观的核心任务。
我们在教学过程中,注重因材施教,尊重学生的个体差异。通过多媒体教学、实践教学、网络教学等不同的教学方式,满足学生多样化的学习需要。关注学生的心理健康和健全人格的形成,既重认知又重情感,教书同时注重育人。关注每一位学生的情绪生活和情感体验,建立平等融洽和谐的师生关系。
在教学中以学生为主体,努力激发每一个学生参与教学活动。通过实验、讨论、提问等教学方法和手段提高学生的学习兴趣和学习主动性。
(2)强化实践教学
高度重视实践环节,提高学生实践能力。
进行实验内容和实验模式改革和创新,培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题能力。在Java课程内容安排中,加强基础实验、实验、课程设计等实践教学环节。实践所占的实际课时总数超过了50%。
提供先进良好的实验环境,建立Eclipse集成开发环境试验平台。把Eclipse作为实验的工具软件,不仅仅可以使学生体验真正的应用程序编程环境,而且由于Eclipse是开源的集成开发环境,学生可以很容易地获取资源。Eclipse的辅助编程的功能也可以帮助学生更有效率地进行程序设计。
(3)注重教学团队建设
本课程是一门讲授计算机先进技术的课程,并且其体系和内容在迅速更新与发展。因此我们注重教学团队建设,努力建设一支素质高、学习能力强、学术水平高、结构合理、可持续发展的教学队伍。
4.2 教学研究成果
课题组根据“面向对象程序设计”这门课程内容更新较快、技术发展迅速的特点,教学内容着重基础理论,调整教学内容,修改教学大纲。在课程建设过程中,以及课程建设完成的后续工作中,课题组完成并编制了以下教学资料。
(1)教材:2本
(2)教学论文:1篇
(3) PPT多媒体课件:300幅以上
(4)练习题:10套
(5)试卷:10套
(6)实验:12个
(7)辅助教学软件:2个
(8)课堂实例程序:300个
在教学内容修改的过程中,我们参考了上海财经大学、中央财经大学和上海对外贸易学院的类似课程,上网查阅了大量的资料和代码实例。我们希望通过课程建设的工作,能够满足培养方案的需求、后续课程的需求、学生的需求和社会的需求。
4.3 学生的收获与评价
通过课程建设,在教学质量和教学效果方面取得了较好的成果。在教学过程中不仅使学生们较好掌握了本课程的知识,也使年轻老师得到了锻炼和提高,培养了教学队伍。
(1)学生参与校园信息建设
在学校的各个部门,可以看到有信息学院学生在参与信息平台的建设和维护。随着现在信息技术的发展,学校信息平台也逐渐更新,学生在这门课中学到的知识帮助他们在工作和实践中更容易完成任务。
(2)学生参加电子商务专业大赛
近几年学生参加电子商务大赛取得了优异的成绩,曾经取得全国一等奖、三等奖,北京市一等奖等奖项。学生参与大赛的题目都是基于网站建设。本课程的知识帮助学生使用先进技术建设网站,这是取得成果的基础。
(3)学生毕业设计
通过教师的有意识引导和指导,学生们逐渐能在实践中运用Java技术来解决实际问题。
信息管理与信息系统专业的学生要求进行毕业设计。在这几年中采用以Java技术为基础的Jsp和Severlet来开发系统的逐年增加,由原来大多数学生使用Visual basic加Access数据库建立信息系统,慢慢转化成使用Java技术加Sql sever数据库为主。
电子商务专业的学生要求撰写毕业论文或进行毕业设计,进行毕业设计的学生也具有以上的趋势。
(4)教学评价
贺宇老师取得了全校教学评价前十名的成绩。
授课老师在教授本课程的过程中,教学经验和技巧得到了锻炼,讲授本课程的平均评价达到90分以上。
5 课程建设展望
在“面向对象程序设计”课程建设过程中,我们努力规范课程的教学和实践体系,修订、充实和完善了教学大纲、课件、实验教材,进行教学改革,建设实验平台,达到了课程建设的预期目标。但课程建设期间,只是完成一本教材,没有教学文章的发表,这有待后续工作总结和提炼。
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