迭代式項目教學法在高職教學中的應用

迭代式項目教學法在高職教學中的應用

在傳統(tǒng)的計算機教育過程中，高職學生軟件課程的知識點非常大，知識點分散在不同的教育單元中，知識點之間的聯(lián)系并不緊密、不完整和不一致，這不僅影響學生的學習效果，也使教師在傳遞知識時缺乏一種正直的感覺。通過這種方式，很難培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決實際問題的能力。為了適應社會對高職人才的需求、適應計算機課程的教學要求,針對高職學生的特點,筆者將迭代開發(fā)法用于計算機軟件課程的項目教學,在實踐中取得了良好的教學效果。通過在課堂教學中營造軟件項目開發(fā)環(huán)境,不斷引導學生采用多次迭代開發(fā)的方法完成一個真實項目。課程的教學內(nèi)容被分解到每一次迭代中,課程的教學目標在迭代中逐步實現(xiàn)。在項目由簡到繁的迭代開發(fā)中,學生不僅學到了課程知識,設(shè)計出功能完善的軟件系統(tǒng),同時,對實際項目開發(fā)也有了切身體驗和實踐,開發(fā)技能得到了充分的訓練。1采用迭代開發(fā)方法進行項目教育的概論1.1迭代開發(fā)的階段性目標迭代是數(shù)學上的一種求解方程的方法,也叫逐次逼近法,是一種通過求近似根的序列收斂,最終得到較為精確解的過程。迭代的過程是不斷重復的,但每次迭代的初值不同。現(xiàn)代軟件工程中的迭代開發(fā)法原理同樣采用多次重復開發(fā)的方式,每次遞增地實現(xiàn)開發(fā)任務,直到最終產(chǎn)品被完成。迭代開發(fā)中,開發(fā)任務被分解成一些更容易實現(xiàn)的階段性目標,每個目標有其定義明確的階段性評估標準,迭代就是為了完成給定的階段目標。通過漸進的開發(fā)過程,階段目標形成一系列功能遞增的軟件版本,在循環(huán)往復中逐步完善軟件系統(tǒng)。1.2基于迭代案例的主導與劃分在項目教學中采用迭代開發(fā)的方法的關(guān)鍵是根據(jù)課程目標選取一個典型而功能完善的教學項目。通過將該教學項目劃分為能夠覆蓋課程主要知識點的一系列迭代案例。課堂教學中模擬軟件項目的開發(fā)流程,以迭代案例為階段目標,由淺到深、由易到難循序漸進的推進教學進度,不斷實現(xiàn)階段性案例,增強軟件項目的功能,最終實現(xiàn)軟件開發(fā)的階段目標和教學目標的同步進行直至教學任務和軟件最終版本的完成。2重復項目的設(shè)計2.1案例要具有體現(xiàn)整理、設(shè)計的區(qū)域性在計算機軟件類的項目教學中,項目要體現(xiàn)出迭代特征,從最初的雛形經(jīng)過一系列迭代演化,由部分到整體,最終形成一個功能完整的系統(tǒng)。項目教學作為高職院校實踐技能教學的重要方法,不僅要滿足真實性和典型性,還要符合以下要求。(1)項目的可分解性。采用的教學項目可分解成多個獨立的案例,可以映射教學目標中不同教學單元的主要知識點。在整個教學過程中始終以教學項目為導向,根據(jù)項目分解的案例進行相應教學單元的教學,能夠激發(fā)學生的興趣,引導學生深入思考,啟迪學生的思維,加深教學內(nèi)容的理解。(2)項目的迭代性。在采用的教學項目分解為獨立案例的前提下,要求多個獨立案例之間呈現(xiàn)出功能從弱到強的特征,隨著該順序推進教學進度,形成的案例功能越來越完善,直到課程教學任務的完成,完整的教學項目才最后實現(xiàn)。同時,學生通過對教學項目的親身實踐,能夠體會到知識的連貫性和螺旋上升性。2.2案例的宏觀分析和微觀目標運用迭代項目教學法,要遵循如下基本原則:在宏觀層面,案例的迭代漸進與教學單元的安排次序相對應;在微觀層面,案例的階段目標與覆蓋了教學單元的主要知識點。設(shè)計原則如圖1所示。3迭代式項目教學法本文以編程邏輯-Java程序設(shè)計教學為例,選取“超市購物管理系統(tǒng)”作為迭代式項目教學法的開發(fā)項目,說明在高職計算機軟件課程教學中迭代項目教學方法的實施過程。3.1購物管理系統(tǒng)項目超市購物是學生接觸的真實環(huán)境,在學生熟悉其功能的前提下讓學生自己動手開發(fā)一個超市購物管理系統(tǒng),很容易引起學生的好奇,并提高其對課程的學習興趣。同時,該項目涉及編程邏輯中的核心知識要點,經(jīng)分解和細化各項功能,可作為迭代開發(fā)的教學項目。超市購物管理系統(tǒng)功能分解如圖2所示。3.2編程邏輯-web程序設(shè)計課程的教學單元編程邏輯-Java程序設(shè)計的教學目標是:讓學生掌握基本的JavaApplication的基本結(jié)構(gòu),熟練運用各種運算符、表達式以及常用流程控制語句和數(shù)組的使用,注重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,養(yǎng)成良好的編程規(guī)范,提高學生的職業(yè)素養(yǎng)。因此,編程邏輯-Java程序設(shè)計課程的主要教學單元是:(1)Java起步;(2)Java變量;(3)Java操作符;(4)Java表達式、語句和代碼塊;(5)Java流程控制語句;(6)Java數(shù)組。3.3次迭代,引導學生實現(xiàn)正確的學習行為超市購物管理系統(tǒng)的6個子模塊涵蓋了編程邏輯-Java程序設(shè)計課程的核心知識點,因此,教學項目與課程教學目標的總體思路是基本一致的。根據(jù)迭代開發(fā)的原則,項目分解為更易實現(xiàn)的獨立案例。下面介紹項目的分解及迭代開發(fā)過程。根據(jù)“超市購物管理系統(tǒng)”的設(shè)計,編程邏輯-Java程序設(shè)計課程的教學過程中實現(xiàn)進行了六次迭代。每次迭代開發(fā)均涉及不同的教學單元和知識點,并逐步推進課程教學,實現(xiàn)的“超市購物管理系統(tǒng)”功能也在不斷增強。(1)第一次迭代,案例目標(任務1):超市小票的打印功能,對應“Java起步”和“Java語句”教學單元,涉及主要知點:JavaApplication的基本結(jié)構(gòu)和Java開發(fā)工具包的常用命令。作為項目迭代的啟動階段,要通過“超市購物管理系統(tǒng)”的實際演示來讓學生對教學項目有個總體認知,同時了解課程總體的教學目標。然后師生共同分解出第一次迭代案例的任務,打印輸出超市小票。將學生引入編程領(lǐng)域,熟悉JavaApplication的基本結(jié)構(gòu),會根據(jù)真實的超市小票進行打印輸出,會使用Java命令編譯程序,會使用Java命令執(zhí)行程序。同時,在實踐過程中要提出程序名的行業(yè)命名規(guī)則和程序代碼的編寫規(guī)范。(2)第二次迭代,案例目標(任務2):超市購物結(jié)算功能,對應“Java變量”、“Java運算符”和“Java表達式、語句和代碼塊”教學單元;涉及主要知識點:使用變量的三個步驟、基本的數(shù)據(jù)類型(String、int、double、char)、基本的算術(shù)運算符(+、-、*)、賦值運算符(=)。在這一階段,教師引導學生學習變量的作用及其使用的三個步驟,使用算術(shù)運算符對超市購物進行簡單的邏輯計算,無形中學會運用表達式,使第一次迭代中超市小票的輸出具有一定的現(xiàn)實意義。這樣,讓學生先體會到原來在超市管理系統(tǒng)中的結(jié)賬功能用很簡單的算術(shù)運算就可以實現(xiàn),再輔以形象生動的多媒體動態(tài)演示,讓學生輕松掌握數(shù)據(jù)類型的作用以及變量存在的必然性及變量使用的三個步驟。同時,在實踐過程中要強調(diào)變量的行業(yè)命名規(guī)范和提出對程序編碼規(guī)范的要求。(3)第三次迭代,案例目標(任務3):錄入會員信息功能,包含“Java起步”、“Java運算符”、“Java表達式、語句和代碼塊”和“Java流程控制語句”教學單元;涉及主要知識點:算術(shù)運算符(/、%)、比較運算符(<、>)、邏輯運算符(||)、在命令行模式下與程序互動(Scanner)、next()、nextInt()、nextDouble()、if-else語句。在這一階段,我們引導學生可以對程序輸入一些數(shù)據(jù),作一些傻瓜式的互動。在JavaSE5.0以后,可以使用java.util.Scanner類取得使用者的輸入,要求錄入會員的卡號和積分。在該階段,要求會員的卡號為四位整數(shù),引導學生會對變量和字面常量進行簡單的比較、會使用簡單的if-else流程控制語句。在第一次迭代中,學生對給變量賦值在程序的情形不符合現(xiàn)實生活中的情形發(fā)生質(zhì)疑,此時應該引導學生將固定值升級為用戶與程序的互動,而且引導學生使用/和%計算出會員卡號的所有數(shù)字之和,復習剛剛學過的比較運算符,如果卡號所有數(shù)字之和大于20,可以獲得超市的精美禮品一份。(4)第四次迭代,案例目標(任務4):真情回饋抽獎功能,“Java起步”、“Java運算符”、“Java表達式、語句和代碼塊”和“Java流程控制語句”教學單元;涉及主要知識點:if-else語句、switch語句、Math.random()函數(shù)。根據(jù)超市為了鼓勵顧客使用會員卡,對會員積分的不同等級設(shè)置相應的打折優(yōu)惠,此時引導學生編寫復雜的if-else語句,并且學習switch語句實現(xiàn)同樣的功能。在第三迭代的基礎(chǔ)上,引入Math.random()函數(shù)生成一個0-9之間的隨機整數(shù),判斷顧客卡號十位數(shù)字是否等于隨機生成的整數(shù),如果相等則贈送精美禮品。這樣就降低了獲得贈品的幾率,既符合現(xiàn)實生活中的實際情形又能使得學生很容易接受新的知識點。(5)第五次迭代,案例目標(任務5):讀取物品條碼模塊,對應“Java起步”、“Java運算符”、“Java表達式、語句和代碼塊”和“Java流程控制語句”教學單元;涉及主要知識點:switch語句、while語句、for語句。因為超市的物品都是通過讀取條形碼來獲取物品的名稱和價格,所以在第五次迭代中引導學生使用while語句和switch語句的結(jié)合來模擬通過用戶連續(xù)輸入物品的條形碼來獲取物品的名稱和價格。然后,演示for語句、do-while語句也可以實現(xiàn)同樣的功能。(6)第六次迭代,案例目標(任務6):系統(tǒng)管理菜單,對應“Java起步”、“Java運算符”、“Java表達式、語句和代碼塊”和“Java流程控制語句”教學單元;涉及主要知識點:do-while語句、for語句、boolean類型。在前面迭代的基礎(chǔ)上,使用do-while語句、if語句結(jié)合隨機函數(shù)編程實現(xiàn)禮品饋贈的活動。要求使用if語句和for語句來編程實現(xiàn)超市會員中年齡超過30的會員數(shù)量的統(tǒng)計。同時啟發(fā)學生使用do-while語句和if語句編程實現(xiàn)相應的系統(tǒng)管理菜單,根據(jù)用戶選擇不同的菜單,執(zhí)行相應的功能。該授課理念避免了注重學習的循序漸進和積累的老套路,不再按照教學內(nèi)容的從易到難的順序,而是以完成一個又一個緊密相銜接的任務來驅(qū)動學生學習,從而達到教學目標。這樣,隨著教學內(nèi)容的逐步深入,學生在課堂上經(jīng)歷了項目的迭代開發(fā)過程,逐步實現(xiàn)了一個功能完整的“超市購物管理系統(tǒng)”。4重復項目的組成4.1迭代開發(fā)可激發(fā)學生的創(chuàng)新意識在迭代式項目教學中,課程的教學內(nèi)容緊緊圍繞著項目的迭代案例開發(fā)而逐步展開。每一個迭代案例的初期,可促使學生溫習已掌握的知識點,同時在本次迭代開發(fā)過程中,案例即將完成的新功能能夠激發(fā)起學生的求知欲和創(chuàng)新意識。通過循環(huán)漸進的階段案例教學,學生能夠充分熟悉所學內(nèi)容,了解教學內(nèi)容在教學項目中的作用。4.2提高學生的實踐技能教學項目在不同教學單元中反復出現(xiàn),能進一步加深學生對所學知識的理解和掌握,并不斷強化學生采用Java進行軟件開發(fā)的技能。5迭代教學