賈宗維，張超群

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，山西 晉中030801）

一、引言

《Java Web程序設(shè)計》是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，通常在高年級開設(shè)，其先導(dǎo)課程涉及《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《數(shù)據(jù)庫》《軟件工程》等多門課程，主要針對企業(yè)級應(yīng)用需求，運(yùn)用Java語言和Web技術(shù)開發(fā)Web應(yīng)用程序。該課程相關(guān)的理論基礎(chǔ)較多，專業(yè)技術(shù)層次鮮明，綜合實踐性強(qiáng)，是培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計思維能力、編程能力、團(tuán)隊協(xié)作能力的一門難度較大的專業(yè)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠具備運(yùn)用HTML、CSS、JSP、Servlet、JavaBean、JDBC等層次遞進(jìn)Web技術(shù)開發(fā)具有MVC或DAO設(shè)計模式的Web應(yīng)用系統(tǒng)的能力，為未來采用不同設(shè)計框架的企業(yè)級Java EE項目開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)共同創(chuàng)造[1]。CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[2]。基于CDIO教育模式對Java Web程序設(shè)計課程進(jìn)行教學(xué)改革，就是以企業(yè)項目需求驅(qū)動為主線，Web技術(shù)遞進(jìn)的知識體系為基礎(chǔ)，實踐動手能力培養(yǎng)為本位，企業(yè)高薪就業(yè)為導(dǎo)向，進(jìn)行一系列的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計。

二、Java Web程序設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀

《Java Web程序設(shè)計》課程的學(xué)習(xí)是通過理論與實踐相結(jié)合的方式培養(yǎng)學(xué)生具有開發(fā)Web程序的能力。大多數(shù)院校傳統(tǒng)授課過程中多由教師占據(jù)主導(dǎo)地位，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，極大地制約了學(xué)生的主動思考及動手能力，雖然部分教師就此問題進(jìn)行了諸如項目驅(qū)動法[3]、案例法[4]的教學(xué)改革，讓學(xué)生很好地理解知識點，但培養(yǎng)出的學(xué)生在工程能力方面大多與企業(yè)需求不一致，往往得不到企業(yè)的認(rèn)可。

1.編程能力不足

編程能力是衡量學(xué)生對本門課程掌握程度的重要指標(biāo)，它和教師的教學(xué)環(huán)節(jié)的執(zhí)行方式有著直接的關(guān)系。傳統(tǒng)課堂教學(xué)，教師大多采用PPT進(jìn)行“說教”式的教學(xué)，實驗教學(xué)在教師指導(dǎo)下完成簡單的驗證或設(shè)計實驗。雖然學(xué)生對單個理論知識得到了充分的掌握，但對于企業(yè)所需的實際編程能力還是缺乏針對性的鍛煉。

2.工程能力缺乏

教師雖然通過項目驅(qū)動、案例驅(qū)動等教學(xué)改革對學(xué)生的編程能力進(jìn)行了一定的鍛煉，學(xué)生也可以通過編程解決諸如數(shù)據(jù)庫連接、接口、排序等小問題，但大多數(shù)學(xué)生沒有進(jìn)行過系統(tǒng)全面的企業(yè)項目需求訓(xùn)練，缺乏大規(guī)模系統(tǒng)開發(fā)和團(tuán)隊協(xié)作的工程能力。

三、基于CDIO的《Java Web程序設(shè)計》教學(xué)改革

《Java Web程序設(shè)計》課程涵蓋技術(shù)知識點廣且層次逐步遞進(jìn)，各技術(shù)知識在企業(yè)項目中往往都是綜合運(yùn)用。如何鍛煉學(xué)生Web技術(shù)綜合運(yùn)用的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及工程系統(tǒng)能力，成為本門課程改革的重要目標(biāo)。

1.技術(shù)知識層次遞進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容改革

《Java Web程序設(shè)計》課程涵蓋了網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)、設(shè)計框架技術(shù)、數(shù)據(jù)庫及服務(wù)器技術(shù)和集成開發(fā)平臺技術(shù)等。這些技術(shù)之間存在先后和相互支撐的關(guān)系。筆者所在的教研團(tuán)隊在近年來教學(xué)研究的基礎(chǔ)上，對課程知識內(nèi)容進(jìn)行了重新梳理，設(shè)計了各技術(shù)知識遞進(jìn)關(guān)系圖，如圖1所示，相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容也按照此路線圖執(zhí)行。

圖1 Java Web技術(shù)知識遞進(jìn)路線圖

Java Web課程的最終目標(biāo)就是學(xué)生實踐編程能力的顯著提高，我們在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實施等方面，打破傳統(tǒng)教學(xué)實施中以知識傳授為主的授課模式，根據(jù)CDIO工程教育理念，以企業(yè)項目開發(fā)過程為主線，Web技術(shù)知識逐層遞進(jìn)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，綜合實踐編程能力培養(yǎng)為本位，學(xué)生高薪就業(yè)為導(dǎo)向，進(jìn)行了大范圍的教學(xué)改革。結(jié)合執(zhí)業(yè)崗位需求、技術(shù)知識前后銜接設(shè)置以及軟件行業(yè)發(fā)展趨勢，選用企業(yè)真實項目為載體，以CDIO理念貫穿實施整個教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.企業(yè)項目驅(qū)動的教學(xué)組織形式的改革

CDIO教育理念在《Java Web程序設(shè)計》課程中標(biāo)志性地體現(xiàn)以企業(yè)項目驅(qū)動為主線，將Java Web課程所涵蓋的技術(shù)知識、應(yīng)達(dá)到的工程能力、應(yīng)具備的素質(zhì)等培養(yǎng)目標(biāo)融入項目，由此可見項目的選取在課程教學(xué)改革中占有極其重要的地位。對項目的難易度、技術(shù)知識的涵蓋廣度均進(jìn)行了深入的研究和甄選。通過綜合評估，我們決定采用“農(nóng)資公司W(wǎng)eb管理系統(tǒng)”作為課程教學(xué)項目。它是針對企業(yè)開發(fā)的綜合信息管理系統(tǒng)，包括公司組織管理、OA辦公子系統(tǒng)、新聞公告管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、日志管理等功能模塊。

選擇“農(nóng)資公司W(wǎng)eb管理系統(tǒng)”項目作為CDIO教育理念教學(xué)方法實施驅(qū)動項目的原因在于：①項目是從企業(yè)實際需求出發(fā)，滿足了教學(xué)內(nèi)容與社會需求的無縫對接；②項目所需的技術(shù)難度適中，能夠體現(xiàn)對學(xué)生分析問題和解決問題能力提升的目標(biāo)；③項目可依據(jù)Web技術(shù)層次分解為若干個簡單的子項目，培養(yǎng)學(xué)生建立解決復(fù)雜科學(xué)問題的編程思維；④項目開發(fā)采用業(yè)界廣泛使用的開發(fā)框架和集成開發(fā)平臺，便于學(xué)生實習(xí)或就業(yè)時更快融入企業(yè)團(tuán)隊。

四、CDIO教育模式的企業(yè)項目驅(qū)動、技術(shù)遞進(jìn)的教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計過程依據(jù)CDIO教育理念，分別在構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運(yùn)作四個階段進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。CDIO教育模式是以企業(yè)項目研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、技術(shù)知識綜合運(yùn)用的方式進(jìn)行教學(xué)實施的學(xué)習(xí)模式。在Web前端設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、集成框架配置、編寫代碼、測試維護(hù)等工程實踐能力方面進(jìn)行整體設(shè)計，逐步提升學(xué)生自我學(xué)習(xí)、團(tuán)隊協(xié)作和創(chuàng)新實踐的能力[5]。

1.CDIO教育理念教學(xué)設(shè)計

構(gòu)思階段:①學(xué)生分組，按照Web技術(shù)知識側(cè)重，將學(xué)生進(jìn)行分組并對項目初步分工，指定實踐動手能力較高、組織協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)的成員擔(dān)任組長。②確定課題，組內(nèi)成員通過討論分析、查閱資料、教師指導(dǎo)等途徑確立階段項目課題。③需求分析，圍繞實際問題和用戶需求進(jìn)行分析，組員共同討論編制項目需求分析報告書。

設(shè)計階段：①功能設(shè)計，遵照軟件工程理論方法，組員在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)項目需求報告，協(xié)商分析、不斷完善，確立階段項目的功能框架。②數(shù)據(jù)庫設(shè)計，學(xué)生通過對Access、MySql、SQLServer等數(shù)據(jù)庫技術(shù)的學(xué)習(xí)，選定階段項目所采用的后臺數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建。③原型設(shè)計，通過JSP技術(shù)、CSS技術(shù)、JQuery UI技術(shù)及SSM框架技術(shù)的學(xué)習(xí)，在項目的整體架構(gòu)、前端頁面展現(xiàn)、文字及顏色樣式設(shè)置等方面進(jìn)行原型設(shè)計。

實現(xiàn)階段:①數(shù)據(jù)庫設(shè)計實現(xiàn)，選用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫管理平臺設(shè)計實現(xiàn)階段項目需求的數(shù)據(jù)庫，包括數(shù)據(jù)表、索引、關(guān)鍵字、觸發(fā)器等的創(chuàng)建。②原型實現(xiàn)，利用NotePad、Eclipse等開發(fā)工具進(jìn)行Web系統(tǒng)前端頁面的制作，包括首頁、導(dǎo)航、模板頁的制作，綜合運(yùn)用HTML+DIV/JS+CSS技術(shù)對頁面文字、顏色的搭配等模板內(nèi)容進(jìn)行實現(xiàn)。③代碼實現(xiàn)，利用集成開發(fā)平臺，依據(jù)功能設(shè)計報告，統(tǒng)一進(jìn)行開發(fā)框架的配置訓(xùn)練，然后按照組內(nèi)任務(wù)分工逐一實現(xiàn)各項功能的代碼編制。④測試維護(hù)，小組負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)各組員將各自開發(fā)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來，按照事先設(shè)計的接口規(guī)范進(jìn)行整合。

運(yùn)作階段:①系統(tǒng)測試，在系統(tǒng)整合上線之前，對系統(tǒng)各部分功能進(jìn)行測試，通過不斷調(diào)試優(yōu)化，直至系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)并穩(wěn)定上線運(yùn)行。②撰寫項目報告，學(xué)生根據(jù)軟件工程的開發(fā)規(guī)范進(jìn)行項目報告的編寫，并對自我的階段項目開發(fā)過程進(jìn)行總結(jié)分析歸納。③考核評價，教師根據(jù)學(xué)生平時考勤、任務(wù)完成進(jìn)度、組內(nèi)互評、項目答辯、期末考核確定學(xué)生的課程最終成績。

表1 Web技術(shù)遞進(jìn)階段項目分解

2.技術(shù)遞進(jìn)的階段項目設(shè)計

按照技術(shù)遞進(jìn)路線圖設(shè)計農(nóng)資公司W(wǎng)eb管理系統(tǒng)，階段項目及遞進(jìn)技術(shù)的分解和組合詳見表1。

技術(shù)遞進(jìn)的階段項目設(shè)計，將課程知識內(nèi)容按照不同的難易程度進(jìn)行組合并分散在不同的子項目中，各項目間又相互聯(lián)系，便于學(xué)生更自由地進(jìn)行拓展訓(xùn)練。各階段項目實施過程依據(jù)CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。

3.考核評價設(shè)計

CDIO教育理念遵從的評價方式是不同能力應(yīng)有相應(yīng)的評價考核方式，我們通過Java Web技術(shù)遞進(jìn)階段子任務(wù)進(jìn)行考核，分別在學(xué)生的專業(yè)知識能力、編碼規(guī)范能力、解決問題能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等方面進(jìn)行考核評價，這種多元化的考核方式更能全面地反映一個學(xué)生對這門課程的掌握程度，評價結(jié)果更加客觀公正。

CDIO教育理念在《Java Web程序設(shè)計》課程的成功引入，在技術(shù)遞進(jìn)、企業(yè)項目驅(qū)動的分階段實施下，學(xué)生在分析解決問題、代碼編制、團(tuán)隊協(xié)作、技術(shù)創(chuàng)新等方面都顯著提升。學(xué)生在整個教學(xué)實施的過程中不但拓寬了程序開發(fā)的知識面，同時對軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理等方面知識有了更進(jìn)一步的理解和掌握。通過引入企業(yè)項目的“學(xué)中做”“做中學(xué)”“做學(xué)合一”的實踐教學(xué)方式，避免了技術(shù)理論與實際動手脫節(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。學(xué)生親自設(shè)計、編碼、測試運(yùn)行，自學(xué)能力和自信心得到極大的提升，同時也提高了系統(tǒng)設(shè)計思維能力、人際交往能力、協(xié)作創(chuàng)新能力。