CDIO模式下基于云班課的對分課堂教學模式在Java程序設計教學中的應用研究

李惠 孫新杰 陸孟

摘要：目前，計算機類的課程的教學改革大都采用CDIO模式。高校中很大一部分學生都存在基礎知識掌握不牢固、動手實踐能力較差、編程語言雜而不精等問題。因此，針對學生的情況，文章提出了一種基于云班課的對分課堂的教學模式。該模式以CDIO理念為指導，使用藍墨云班課，把傳統課堂分為對分課堂，給學生提供個性化資源。該模式不僅提高了學生的積極性，建立了多元化的考試機制，同時也加強了師生之間的互動，培養了學生的計算思維和創新能力。

關鍵詞：CDIO；云班課；對分課堂

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）31-0135-03

1 研究背景

六盤水師范學院計算機科學學院的計算機科學與技術、軟件工程、物聯網工程和大數據四個計算機專業都開設面向對象程序設計Java該門課程。通過對2019級、2018級的學生的問卷調查，發現很多學生反映Java基礎知識掌握了，但是不會運用到具體的項目中；一寫代碼就報錯等問題；有時候遇到問題無從下手。造成上述問題主要是由于在教學中存在以下問題。

1） 學習需求與教學目標不清晰

六盤水師范學院的計算機專業開設的面向對象程序設計Java的教學目標過于籠統，課程目標并未針對專業進行設置，這樣導致學生學習的需求混亂。四個專業的教學大綱設置的內容和培養目標都一樣，無區分度，并且有些內容過于陳舊，跟不上技術的更新。例如：在JDK1.8版本中引入Lamda表達式，在該課程的教學大綱中并未涉及該內容。此外，GUI編程在實際的項目開發中使用得不多，該部分內容比較簡單，但是在本院的課程大綱中，該部分內容的課時較多。

2） 教學模式單一，師生缺乏溝通和交流

基于CDIO 的工程教育模式雖然已成為教育發展的新趨勢，但課堂授課依然是大學授課的主要模式[1]。大部分教師理論課堂上都是采用PPT講授、實驗課使用上機實踐。由于該門課程使用面向對象的編程思想，概念比較抽象，實踐性很強，因此在教學過程中普遍采用“填鴨式”式教學。教師課堂上很少與學生進行溝通交流，學生有疑問，教師不能及時答疑，學生只能繼續跟著教師進度聽課，這樣，導致教師無法掌握學生的學習情況，在學習中積累的問題越多，學生學習的興趣越來越小。由于計算機課程的特殊性，很多學生利用網絡教學資源獲取知識，導致學生對電子設備的依賴性比較強，因此，部分學生上課的時候也在“低頭”，教師無法及時監管[2]。

3） 教學內容相對滯后，并且缺乏系統化

市場上關于Java的教材很多，但是很多教材內容都是相對滯后的。因為，教材從編寫到出版要經歷幾個月，但是Java中JDK版本、框架技術在不斷更新，導致學生無法及時了解當前技術的發展和市場的需求。此外，部分教材內容不全，缺乏系統化。例如：很多教材中對于Java的泛型、枚舉類、注解、反射等內容講解得比較簡單，學生對該部分知識點掌握得較差，導致后期的專業課Web開發技術、JavaEE框架與開發課程進度較慢。

4） 教學案例項目設計不合理

在Java程序設計課程中，教師會針對相應的知識點設計一系列的案例小程序，這些程序大多是為了配合語法知識的講解而設計出來的，一般無實際應用價值，并且這些項目缺少設計環節，大都是按照教師的思路講解，學生只會依葫蘆畫瓢寫代碼，即使學生運行出程序，但是不理解里面的邏輯，忽視了學生設計能力的訓練。

5） 考核方式單一

在高校中，大多數的課程仍采用試卷考核方式，這種考核方式注重理論而忽視實踐，很難考核出學生的真實水平，尤其是不能考查出學生的動手能力的高低，從而導致考試的不公平，這樣不利于培養學生的計算思維和創新能力，不能激發學生學習的積極性，不能提高學生的動手實踐能力和編程能力。

因此，基于上述事實，對于Java課程的教學改革與實踐勢在必行[3]。

2 CDIO模式下基于云班課的對分課堂教學模式的構建

為了培養具有創新精神和實踐能力的應用型人才，綜合考慮六盤水師范學院的實際情況，本項目以CDIO理念為指導，以培養與市場結合的應用型人才為目標，使用藍墨云平臺和課程的網絡教學平臺，把傳統課堂分為對分課堂。該項目將從以下幾個方面對該六盤水師范學院的Java課程進行改革。

2.1 教學目標的改革

首先要明確學習需求與教學目標。根據不同專業的人才需求，制定該專業的面向對象程序設計Java課程的教學目標。例如：在物聯網專業的Java課程中，利用接口和多態的特點，引入物聯網的相關內容。大數據專業主要是掌握Java的底層開發，為后期的大數據開發打基礎，在設計大綱的時候要融合數據挖掘的思想。

2.2 教學內容和教學案例項目設計的改革

教學內容要逐漸轉變為以開發設計實際項目為主、講解所用知識點為輔助的方式[4]。并且根據企業的需求定期地更新教學內容，根據各個專業的要求加入與專業相關的 Java 技術內容。課程教學中要選取典型的教學案例項目。在該項目中設計了一個綜合性、貫穿教學全過程的教學案例項目。案例項目分解為不同的模塊，每個模塊有機地包含相應章節的知識點，而學生在編程實踐環節也基于此項目，這樣既可以加深理論知識的掌握；又可以帶動實踐操作。例如：在2018級面向對象程序設計Java中，設計了一個O_DMS_Weather系統，主要是針對六盤水天氣信息采集，然后進行帥選、分析進行重構。把該項目按照模塊分成六個部分，然后貫穿在本課程中的各個章節中。

2.3 教學手段和教學模式的改革

本項目把藍黑云班課和課程網站作為教學平臺，把傳統課堂改為對分課堂教學模式。項目采用線上與線下緊密結合的方式，分為課前預習、課堂講授、課后在線學習、內化吸收、課堂討論、課后知識拓展六個步驟。具體過程如圖1所示：

首先，教師在電腦上或者手機上安裝藍墨云班課平臺軟件，然后在該平臺上創建班課。接著教師要把教學大綱、教學計劃、教學案例項目，及其學生需要在線自主學習的學習資料上傳到藍墨云班課中的資源庫內。使用“通知”的功能，提前發放“學習任務單”，并給學生布置學習任務。課堂講授中主要使用對分課堂教學模式。在使用對分課堂的時候，教師需要先利用云班課中的“作業/小組”功能根據學生的情況進行分組。分組完成后在課堂上實施教學。教師在課堂上可以根據學生的實際情況可以采用不同的對分方式，例如使用9分鐘對分。教師先給出案例項目，然后給學生 3分鐘的時間思考項目實施的步驟；然后給 3 分鐘的時間，讓小組內的學生進行討論該項目實施的思路和過程；接著使用最后的3分鐘，抽取部分小組進行交流、發言，并讓各小組進行相互評價。教師可以根據學生回答的情況，進行簡單總結。根據授課內容的難度，教師可以把時間擴展到 15 分鐘（5+5+5） 、或更長的對分。為了激發學生的學習興趣，教師可以在云班課的成果區發布優秀的作品，并對每個小組的內容進行點評。為了及時地掌握學生的學習效果，教師在課上可以發布單元測試，對學生進行在線測試。課后也可以發布問卷調查，收集學生學習的反饋意見。這樣可以及時地掌握學生學習情況，調整教學計劃，以此類推，循環重復。

2.4 考核方式的改革

按 CDIO理念，應該選擇合適的考核方式，才能真正地體現學生水平[5]。針對不同層次的學生，應該用不同的方式進行考核，因此，該項目在改革中建立了多元化的考試方式?？己朔譃榫砻婵己撕瓦^程性考核。過程性考核更能考核學生的實踐能力。過程性考核包括學生的平時成績、項目成績，卷面考核主要是期末考試的成績。

1） 平時成績

平時成績包括學生的考勤、課堂表現和作業成績。

教師通過云班課中的“發起簽到”記錄學生的考勤。教師通過云班課可以實現課堂選人、搶答、舉手，小組表現等。云班課會記錄學生的整個學習過程，并且根據教師設置的比例進行打分，這樣學生可以得到公平的平時成績。

教師通過云班課或者網絡教學平臺可以發布作業。作業可以是填空、選擇等類型的客觀題，也可以是編程之類的主觀題。學生在平臺上提交自己的作業后，教師可以評閱，學生之間也可以互評，真正地做到以學生為中心。

2） 項目成績

以小組為單位進行成績評定，包括項目開發、答辯、項目報告三部分。具體考核方案如表1所示：

3） 期末成績

期末成績主要是指卷面成績。期末成績根據教學目標主要考核學生基礎知識、編程能力、綜合運用能力?？荚嚨膬热菀采w教學大綱中的知識點。在設置期末考試的時候盡量地設置客觀題的比例小一點，主觀題的比例多一點，這樣可以更加真實地反映學生的真實水平

3 教學改革效果

對2018級2班和2019級1班兩個年級實踐該教學模式，并取得了一定的成效。通過這兩個年級的學生分析，發現學生動手編寫代碼的能力提高，一部分學生學習的積極性提高，積極地參加大學生創新創業訓練項目，并取得了相應的成績，還有部分學生積極參加系部里的項目開發小隊，在教師的指導下成功完成了兩個實際項目。在后期的專業課中也起到了積極帶動作用。

課程結束后對2018級2班進行了問卷調查，調查結果如圖2所示。

從問卷結果看到，學生對該門課程還是比較滿意。根據問卷調查針對學生的意見（如圖3所示），教師及時地調整教學，總結教學經驗，為后面年級的教學調整做準備。

對2017級、2018級（2） 班和2019級（1） 班的成績進行分析（如表2所示），2017級未使用該教學模式。

從表2中的數據可以分析出：2018級的平均成績和及格率都明顯高于2017級。說明該教學模式有效地提高了學生的成績。

4 小結

實踐證明，CDIO模式下基于云班課的對分課堂教學模式解決了傳統Java程序設計課程理論教學抽象、學生學習積極性不高、比較被動、理論內容和實驗內容脫節、考核方式不合理等問題。該教學模式不僅充分調動了學生的學習積極性，還讓學生主動地參與學習中，實現了以學生為中心，并且學生的動手能力和編程能力得到加強，教學取得了好的效果，達到本項目改革的目的。

參考文獻：

[1] 劉鑫，邵林，徐琳宏，等.CDIO模式下Java系列課程關聯性與差異性的研究與應用[J].電腦知識與技術，2019，15（2）：152-153.

[2] 索望，昌燕，何林波.CDIO模式下Java程序設計課程教學改革探索[J].計算機教育，2016（9）：111-114.

[3] 李滿.基于藍墨云班課的對分課堂教學方法改革探索——以《程序設計基礎》為例[J].電子測試，2018（20）：130-131，77.

[4] 劉乃麗.基于CDIO理念的移動開發課程改革探索[J].科教導刊（電子版），2020（5）：7.

[5] 徐完平，夏躍偉，杜效偉.對分課堂在Java程序設計教學改革中的探索[J].現代計算機，2019（31）：65-67.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2022-05-16

基金項目：六盤水師范學院2019年度自然科學項目大數據下基于碎片化學習的高校個人知識管理平臺的設計與實現（No.LPSSY201905） ；六盤水師范學院2019年教改項目CDIO模式下基于云班課的對分課堂教學模式在Java程序設計教學中的應用研究（No.LPSSYjg201915）

作者簡介：李惠（1985—） ，女，山東泰安人，副教授，碩士，主要研究方向為軟件開發技術、大數據。