林睦綱 趙輝煌 陳堅禎 鄭光勇 唐四薪

摘 要：文章根據(jù)工程應用人才培養(yǎng)目標和網(wǎng)絡編程課程的特點，在CDIO工程教育理念的指導下，從教學目標、內容組織與設計、教學實施等方面，對《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學模式進行探討與研究，提出了知識講解案例化、能力培養(yǎng)項目化、課程考核全面化的網(wǎng)絡編程一體化教學模式。教學實踐表明，該教學模式有效地把教學知識點與工程實踐融合在一起，提高了學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)了學生的網(wǎng)絡編程能力與工程綜合實踐能力。

關鍵詞：JAVA網(wǎng)絡編程;CDIO教育理念;教學模式

中圖分類號：TP311? ?文獻標志碼：B? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2021）04-0045-04

一、引言

網(wǎng)絡編程是網(wǎng)絡工程、軟件工程等計算機相關專業(yè)的一門必修專業(yè)課程。該課程在《操作系統(tǒng)》《計算機網(wǎng)絡》《軟件工程》和《數(shù)據(jù)庫》等課程的基礎上，通過學習互聯(lián)網(wǎng)工作原理、因特網(wǎng)尋址方式、TCP和UDP套接字編程、多線程編程和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫編程等內容，使學生掌握網(wǎng)絡應用程序設計技術，培養(yǎng)網(wǎng)絡編程的能力[1][2]。然而，根據(jù)網(wǎng)絡編程的教學情況與用人單位對畢業(yè)生的反饋信息顯示，大多數(shù)學生有較扎實的理論基礎，但實際編程能力較弱、不熟悉開發(fā)工具、缺乏主動性和團隊協(xié)作精神、難以適應企業(yè)工作環(huán)境，與企業(yè)的要求還存在一定的差距。分析其原因主要有：①網(wǎng)絡編程課程涉及的知識面廣，教學中缺乏知識融合與銜接，導致知識點散亂，學生的學習興趣不濃;②傳統(tǒng)的“以教師講解為主、學生被動接受學習”的教學模式，不利于培養(yǎng)學生的主動性、編程能力和創(chuàng)新能力;③“重理論、輕實踐”，缺乏對學生協(xié)調合作能力的培養(yǎng)，導致學生動手能力差，不能很快地適應企業(yè)工作環(huán)境。

CDIO工程教育模式是由麻省理工學院、瑞典皇家工學院等四所國際著名的工科院校率先提出的工程教育教學模式，它以產品研發(fā)到產品運行整個生命周期中的構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運行（Operate）為主線，構造一個工程教育環(huán)境，讓學生在實踐環(huán)境中主動學習相關的專業(yè)技術知識，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)工程能力、自學能力、組織溝通能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，使學生具備一名優(yōu)秀的工程師應有的知識、能力與素質[3][4]。同時，它創(chuàng)新性地提出了CDIO 愿景、CDIO 大綱和具有很強可操作性的關于能力培養(yǎng)、一體化學習、實施與評估等十二條標準[5]。因此CDIO教育模式符合工程技術人才的培養(yǎng)規(guī)律，已經成為了國際工程教育公認的一種系統(tǒng)可操作的工程教育方法，也是當前高校工科教育改革的重要指導思想[6-8]。

但由于每一門課程的特點及教學內容不一樣，如何把CDIO教育理念與具體課程的教學相結合，設計有效的教學模式，培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力？目前各高校仍在不斷地探索與實踐中[3-9]。筆者主要根據(jù)《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的特點和教學目標，結合該課程近幾年的課程建設與教學實踐，在CDIO教育理念的指導下，從教學目標、內容組織與設計、教學實施等幾方面對《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學模式進行探討與研究，希望能為網(wǎng)絡編程的教學提供借鑒與參考。

二、基于CDIO理念的《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學設計

CDIO教育模式基于“做中學”和“以項目為載體”的教育理念，將教學內容、教學模式、教學實施、評價方式等各個方面融為一體，使學生在工程項目中學習理論知識，提升工程實踐能力。對于實踐性很強的《JAVA網(wǎng)絡編程》課程，在教學過程中，教師可以遵循CDIO的教育理念，采用知識講解案例化、能力培養(yǎng)項目化的教學模式，把教、學、做融為一體，對教學的各個環(huán)節(jié)進行一體化設計。

1.《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學目標

課程的培養(yǎng)目標是教學的依據(jù)和學生能力評估的標準。因此，筆者首先根據(jù)CDIO能力培養(yǎng)的標準與用人單位對網(wǎng)絡軟件開發(fā)人員能力的要求，從知識、技能、能力與素質四個層次確定《JAVA網(wǎng)絡編程》課程培養(yǎng)目標，如表1所示。

根據(jù)培養(yǎng)目標，筆者確定《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學目標是以項目與案例為教學內容的組織形式，在案例講解中學習網(wǎng)絡程序設計的基本原理與模型、常用的網(wǎng)絡編程接口、套接字編程技術與思想。在項目自主實現(xiàn)過程中，通過實踐應用復習回顧面向對象程序設計、操作系統(tǒng)等基礎知識，加深對網(wǎng)絡編程技術與思想的理解和應用，熟練掌握開發(fā)工具的使用，掌握網(wǎng)絡應用程序開發(fā)的流程，培養(yǎng)學生軟件開發(fā)能力與項目管理能力，形成系統(tǒng)的軟件工程開發(fā)觀念和良好的編程習慣，能夠應用所學的專業(yè)知識與技術來分析解決實際問題，具有良好的團隊協(xié)作精神、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

2.《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學內容組織與設計

《JAVA網(wǎng)絡編程》課程與《JAVA程序設計》課程不同，《JAVA程序設計》課程主要是學習JAVA語言的基本語法與JAVA編程思想[9]，而《JAVA網(wǎng)絡》編程，不僅以JAVA程序設計為基礎，還涉及許多操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡等相關知識，如網(wǎng)絡程序中客戶端與服務器端要協(xié)同配合，為了避免在交互過程中出現(xiàn)阻塞要涉及多線程編程。因而《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學內容更豐富、更復雜、實踐性更強?？紤]到《JAVA程序設計》課程在此前已經開設，因此我們根據(jù)網(wǎng)絡編程課程的特點與教學目標，在CDIO理念的指導下，對《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學內容[10-12]組織與安排如表2所示。

三、基于CDIO理念的《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學模式的實施

根據(jù)CDIO的工程教育理念，在《JAVA網(wǎng)絡編程》課程的教學中，教師以項目或任務等形式來模擬具體工程環(huán)境，指導學生進行網(wǎng)絡編程知識的學習與網(wǎng)絡編程能力的訓練。筆者采用了“知識講解案例化、能力培養(yǎng)項目化、課程考核全面化”來組織實施網(wǎng)絡編程課程的教學。在整個教學過程中，教師是知識的傳授者，傳授基礎知識;教師也是項目的布置者、引導者、監(jiān)督者，布置項目、引導并監(jiān)督學生完成項目;學生主動學習教師傳授的知識，同時學生又是項目的協(xié)作者、設計者、完成者，主動設計、相互協(xié)作共同完成項目?；贑DIO理念的《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學流程如圖1所示。

1.知識講解案例化

在CDIO教育理念中，學生掌握基礎知識是工程教育的前提。CDIO教學模式并非是減少基礎知識的學習，而是通過工程項目實踐，加強學生對基礎知識的學習與理解，使之具有更扎實的理論基礎知識和更強的分析解決問題能力。在教學實施中，對每一個教學模塊，教師要選擇好一個難度適當、與教學內容及知識點緊密相關的項目，并把項目拆分成若干個知識點，對每個知識點進行案例化。教師可以把該教學模塊的知識點及案例以翻轉課堂或微課等混合式教學形式布置給學生進行學習。在課堂教學中，教師主要對學生不易理解的知識點進行重點講解，對學生在項目中出現(xiàn)的問題進行答疑解惑，學生對實現(xiàn)的項目進行演示與評估，教師對項目進行點評。

2.能力培養(yǎng)項目化

工程教育最終要回歸到工程實踐。在實踐中，主要培養(yǎng)學生的基本技能、人生態(tài)度、交流溝通、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。項目實踐是工程教育最有效的形式。在《JAVA網(wǎng)絡編程》課程教學中，我們根據(jù)項目“構思、設計、實現(xiàn)、運行”的生命周期，采用能力培養(yǎng)項目化的形式組織教學，其具體實施步驟如下：①教師根據(jù)教學內容選擇設計相應的項目，把項目任務發(fā)布給各項目小組。項目小組一般2—3人，事先通過學生自由組合或指配的形式劃分項目小組。項目小組收到項目任務后，對項目組人員進行分工，每個組員承擔不同的角色，集體查閱相關資料對項目進行需求分析，并檢查自己的知識儲備與不足，及時地反饋給教師（構思階段）。教師對知識點進行案例化講解，并幫助學生指出需求的不足，讓學生進一步明確項目需求。②項目小組根據(jù)需求，擬定設計方案，并提交教師審核;教師幫助指導項目小組修正好設計方案（設計階段）。項目小組根據(jù)設計方案分工合作進行項目實現(xiàn)，并及時反饋項目進度以及遇到的困難給教師，教師指導、督促項目小組完成項目（實現(xiàn)階段）。③由各項目小組自評項目，提供自評報告，向教師與其他項目小組演示項目成果，教師與其他項目小組評價項目的完成情況，教師對項目進行點評，項目小組根據(jù)評價情況反思并完善項目，并把完善后的項目提交給教師，由教師根據(jù)實現(xiàn)情況及各方面的評價給出成績（運行階段）。

3.課程考核全面化

傳統(tǒng)的課程考核模式是以平時成績加期末考試成績組成。對于操作性很強的《JAVA網(wǎng)絡編程》課程，這種考核方式不能反映學生的能力素養(yǎng)，更不能評價學生的學習過程。因此在筆者的教學模式里，形成了全面化的考核評價方式來評價表1所示的培養(yǎng)目標：以平時成績來檢驗學生的學習能力與基本素養(yǎng)的形成;以期末成績來衡量基礎知識與專業(yè)知識的掌握情況;以項目完成情況與質量來評價學生的專業(yè)技能、團隊協(xié)作能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力。其中，平時成績占課程總成績的40%，主要根據(jù)課堂教學的出勤、課堂表現(xiàn)、跟教師的交流溝通、回答問題的情況由教師打分決定;期末考試成績占課程總成績的30%;項目成績占課程總成績的30%，其成績大致為：學生根據(jù)自己在項目中的貢獻與表現(xiàn)自評（占項目成績的20%），項目小組根據(jù)組員在項目中的貢獻情況給予組員評價（占項目成績的40%），其他項目組對項目小組項目的完成情況及文檔進行評價（占項目成績的20%），教師對項目小組項目的完成情況、文檔及成員貢獻情況進行評價（占項目成績的20%）。

四、結束語

經過近兩年的基于CDIO理念的《JAVA網(wǎng)絡編程》教學模式實踐， 筆者從學生的課堂表現(xiàn)、項目實現(xiàn)和考試情況等方面對教學效果進行了觀察與評估。在課堂上學生能夠積極主動地表達自己的見解，提出自己的疑惑，有強烈的學習欲望;在項目中，學生能夠獨立查閱類庫和自學相關的技術編寫程序，能夠獨立地調試程序中的錯誤，嘗試用各種不同的方法去實現(xiàn)程序的功能，而且團隊合作能力、文檔撰寫能力都有了顯著的提升;在項目答辯中，能夠清楚地展示項目的功能，從容地回答問題;在理論學習中，學生不僅知其然，而且知其所以然，考試成績有了較大的提高。教學實踐表明，該教學模式有效地把理論知識與工程實踐融合在一起，提高了學生的主觀能動性和學習熱情，培養(yǎng)了學生的網(wǎng)絡編程能力與工程實踐能力。在后續(xù)的教學過程中，教師還將加強與學生的溝通與交流，不斷改進教學方法，完善教學模式，更好地提高教學效果。

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