Java程序設(shè)計的教學(xué)研究

1、Java 程序設(shè)計的教學(xué)研究面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是目前程序設(shè)計的主流， 是軟件開發(fā)人員 必須掌握的一項基本的技術(shù)。 Java 是一種典型的面向?qū)ο蟮某?序設(shè)計語言，已在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。如何培養(yǎng)和激 發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、 想象力、 創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力， 更好地進(jìn)行 Java 程序設(shè)計的教學(xué)， 如何培養(yǎng)能夠適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展需要、 具有良 好整體素質(zhì)的 Java 程序設(shè)計人才是很多教師都在思考的問題。1 Java 教學(xué)的定位與內(nèi)容根據(jù)教學(xué)研究型大學(xué)的實際情況， 我們的目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng) 新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。 Java 教學(xué)實現(xiàn)的最終 目標(biāo)是培養(yǎng)合格的軟件工程師， 相關(guān)的教學(xué)就應(yīng)該圍繞

2、這一目標(biāo) 而設(shè)計。 Java 的教學(xué)內(nèi)容一般說來包含如下部分： Java 語言基 礎(chǔ)；Java面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計；輸入輸出流及文件操作；Applet 和圖形用戶界面（ GUI）； Java 的多線程機(jī)制； Java 網(wǎng)絡(luò)編程基 礎(chǔ)； Java 與數(shù)據(jù)庫技術(shù) 1 。從課程內(nèi)容看， Java 內(nèi)容多，知識 點散，沒有一條明確的主線。與傳統(tǒng)的面向過程編程語言相比， 面向?qū)ο蠼虒W(xué)本身有一定難度。 面向?qū)ο缶幊陶Z言提出很多新概 念如繼承、多態(tài)、異常等，這些都需要學(xué)生用心體會和掌握。2 Java 教學(xué)的重點Java安排在C+程序設(shè)計語言之后開設(shè)，學(xué)生已經(jīng)有一定的 程序基礎(chǔ)。 很多學(xué)生受面向過程設(shè)計思想的影

3、響， 首先進(jìn)行函數(shù) 算法等細(xì)節(jié)設(shè)計， 然后把所有的函數(shù)都放入到一個類中， 所有的 函數(shù)都是靜態(tài)函數(shù)，程序雖然有一個類，但是忽略了類的設(shè)計， 沒有體現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想 2 。因此，教學(xué)的重點是側(cè)重于 面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ǖ呐囵B(yǎng)，深刻理解 Java 的核心思想。只 有掌握了普遍的規(guī)律與核心思想，才能把握 Java 技術(shù)發(fā)展的新 趨勢，學(xué)生才具備可持續(xù)發(fā)展的能力。3 提高 Java 教學(xué)質(zhì)量的途徑3.1 明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)不能總是空中樓閣的感覺， 要讓學(xué)生明晰目標(biāo)， 并找到 前進(jìn)的途徑。學(xué)習(xí) Java 程序設(shè)計這門課的最終目標(biāo)是成為 Java 軟件工程師。學(xué)生了解了 Java 軟件工程師的社會需

4、求，明確了 作為 Java 軟件工程師應(yīng)該具備的技能。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程 中，有了方向，有了目標(biāo)，也就有了動力。學(xué)習(xí) Java 的總體路 線是：Java語言基礎(chǔ)J2SE高級特性JSP&Servlet J2EE構(gòu) 架技術(shù)3 。而 Java 程序設(shè)計是成為 Java 軟件工程師的入門條 件，這門課程的學(xué)習(xí)只是其中的第一步。通過本學(xué)期的學(xué)習(xí)，具 體要實現(xiàn)的課程目標(biāo)是要重點掌握 Java 語法以及面向?qū)ο缶幊?的思想和方法。3.2 精選教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)調(diào)知識點的關(guān)聯(lián)性 我們平常選擇教學(xué)內(nèi)容時， 把一些不常用到的知識點進(jìn)行省 略，（如帶有標(biāo)號之類的跳轉(zhuǎn)語句和比較繁雜的表達(dá)式運(yùn)算規(guī)則、 位運(yùn)算等等） ，此方

5、法的運(yùn)用可以節(jié)省課時的同時最大程度的指 引和輔導(dǎo)學(xué)生編寫簡單、 可讀性好的程序代碼。 我們通過多年的 教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為 Java 程序設(shè)計課程的核心內(nèi)容包含以下三方面： （ 1） Java 語言基礎(chǔ)；（ 2）Java 語言的新特性；（ 3）授課時， 把介紹JDK類庫的常用類以穿插的方式融入到上述內(nèi)容中。在講解面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)知識點時， 我們采用的是一個信息分 類的例子來做說明，而這類情況學(xué)生在現(xiàn)實生活中會經(jīng)常碰到， 理解比較容易。比如，現(xiàn)在要把一大類的光盤進(jìn)行分類，首先我 們要抽象出VCD及CD的共性來得出一個基本的類Item，在此基 礎(chǔ)上可以對它進(jìn)行繼承得出一個子類 CD很形象。3.3 將面向?qū)?/p>

6、象程序的架構(gòu)內(nèi)容融入教學(xué)過程 為了提高學(xué)生對面向?qū)ο蟮睦斫猓?在教學(xué)過程中加入面向?qū)ο蟪绦虻募軜?gòu)內(nèi)容， 并對程序架構(gòu)設(shè)計中常見的一些原則進(jìn)行分 析總結(jié)。假如你是個建筑工程師， 那么你在建造樓房的時候， 你會先 搭建好整個樓房的骨骼，然后往里面嵌入磚頭，最后才是裝修。 做 Java 系統(tǒng)也是這樣，先從整體上把握并設(shè)計系統(tǒng)，這就是架 構(gòu)。我們通過這些淺顯的比喻力爭使學(xué)生領(lǐng)悟架構(gòu)的內(nèi)涵。 而程 序架構(gòu)設(shè)計中的原則實質(zhì)其實就是如何分類組織我們編寫的代 碼，就像一個好書架的圖書分類， 讓各種類型的書籍都能分類擺 放，便于瀏覽和查找。3.4 項目貫穿，以線帶點借鑒了案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)的一些做法， 教

7、師在教學(xué) 中將一個小項目“圖書管理系統(tǒng)”的實現(xiàn)貫穿于整個教學(xué)過程 之中。所謂“以線帶點”是以問題和實際項目為主線， 貫穿各個 分散的 Java 知識點，完成 Java 知識點的脈絡(luò)化 5 。實現(xiàn)是分階段進(jìn)行的，在學(xué)習(xí) Java 基礎(chǔ)知識后，讓學(xué)生完 成對圖書數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查找操作等操作。將數(shù)據(jù)放 在數(shù)組中，沒有圖形界面。而在學(xué)習(xí)完輸入輸出后，這時，數(shù)據(jù) 則要求存放在文本文件中， 讓學(xué)生從文本文件中讀取數(shù)據(jù)， 將每 條記錄封裝成對象進(jìn)行各種操作后， 再將其存入文本文件。 學(xué)習(xí) 完圖形用戶界面后，再讓學(xué)生加入友好的圖形界面。最后，在講 授數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計時，將數(shù)據(jù)由文件存放改為在數(shù)據(jù)庫中存

8、放， 采用JDBC5驅(qū)動程序訪問數(shù)據(jù)庫。每學(xué)習(xí)一部分內(nèi)容，就對圖書 管理系統(tǒng)的版本進(jìn)行改進(jìn)， 改進(jìn)的過程就是不斷完善的過程， 也 是學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和提高動手能力的過程， 從而把單純的知識傳授 轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生動手能力的培養(yǎng)和提高。3.5 滲透軟件設(shè)計模式思想，提高學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力 設(shè)計模式是前人總結(jié)的一些經(jīng)驗和良好的設(shè)計范式。 把握良 好的設(shè)計模式能夠理清程序的骨架， 使程序變得更清晰。 要讓學(xué) 生在畢業(yè)后具備可持續(xù)發(fā)展能力， 我們更應(yīng)該注重學(xué)生的編程思 維和思想， 提高學(xué)生的問題解決能力。 為了讓學(xué)生能更好地理解 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，雖然教材中沒有軟件設(shè)計模式的相關(guān)內(nèi) 容，考慮到學(xué)生將來的發(fā)展，

9、 在相關(guān)章節(jié)進(jìn)行穿插講解軟件設(shè)計 模式思想。通過這些 Java 語言的設(shè)計模式，來理解面向?qū)ο缶?程的強(qiáng)大功能以及相對于結(jié)構(gòu)化語言的優(yōu)越性。 對于一個具體問 題，教師用基本的面向?qū)ο笤O(shè)計方法與引入設(shè)計模式后的程序進(jìn) 行對比講解，詳細(xì)分析每種方法的設(shè)計過程。在教師的啟發(fā)下， 學(xué)生比較兩種方法在出發(fā)點、 設(shè)計思想和最終結(jié)果的差別， 領(lǐng)悟 出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的優(yōu)勢以及引入設(shè)計模式后的革新等。最 后，告訴學(xué)生任何模式都只是工具，而作為程序員的職責(zé)，就是 在自己的工作中正確使用這些工具。 3.6 舉辦講座，開 拓視野，提高學(xué)生對面向?qū)ο蠛退惴ǖ睦斫?只有通過編寫高效率的算法才能使得一個實用軟件得到開 發(fā)

10、。因而在 Java 教學(xué)中，算法的設(shè)計是非常重要的。但是由于 課堂時間的限制， 就不能占用較多的課時去彌補(bǔ)學(xué)生在算法方面 的不足和缺陷。 所以， 我們用講座的形式拓展學(xué)生在算法方面的 能力，這樣將非常有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們在講座中針對約瑟夫環(huán)問題用三種方法分別予以實現(xiàn)。 約瑟夫環(huán)問題是指有n個人圍成一圈，按順時針方向編號1到n。 圈中從1到m報數(shù)，凡是到m的人先退出，下一個人接著從1開 始報數(shù)，計算這 n 個人的出圈順序 7 。針對這個問題，分別用 靜態(tài)數(shù)組算法、 arrayList 動態(tài)數(shù)組算法和循環(huán)鏈表算法予以實 現(xiàn)，并對這個三種算法的運(yùn)算時間進(jìn)行比較。通過比較，得到的 結(jié)果是，在數(shù)據(jù)量不大的情況下，采用靜態(tài)數(shù)組、動態(tài)數(shù)組、循 環(huán)鏈表運(yùn)行約瑟夫環(huán)的時間差別不大。而隨著數(shù)據(jù)量的不斷增 大，編寫循環(huán)鏈表代碼顯示出的時間優(yōu)勢對程序員來說更為可 貴。最后，從約瑟夫環(huán)問題的本質(zhì)上來看，這是一個典型的遞歸 問題。除求解遞歸問題的通用方法外，最佳的方案是利用基數(shù) m 到基數(shù) 10 的替換來求解。另外，循環(huán)鏈表及動態(tài)數(shù)組能夠增加 學(xué)生對面向?qū)ο蟾拍畹乃伎迹?從而把相同的算法推