基于螺旋式教学法的“Java网络应用程序设计”课程改革探索*

鞠凤娟 ， 吴志峰

（1.江西科技学院，江西 南昌 330098；2.江西省科技基础条件平台中心，江西 南昌 330002）

随着IT技术的日新月异，JAVA Web技术在金融行业、电商行业、通信行业、公共服务等诸多领域都有广泛的应用。这种广泛的应用拉动了市场对人才的需求，也给高校的JAVA Web技术相关课程教学带来了新的挑战。如何培养学生理论到实践转化的能力，如何培养学生分析问题、解决问题、不断学习新技术以及蓄力后续提升的能力，都成为教学中要解决的问题。“Java网络应用程序设计”是高校计算机相关专业一门重要的技术类专业课。不同于其他课程的单一技术教学，该课程不仅涉及HTML、CSS、JavaScript、JSP、Java、Servlet、Ajax等众多Web技术，还涉及数据库、XML等其他课程的技术，知识点众多。通过该课程的学习，学生要具有Web开发工程师的知识和素养，掌握众多Web开发的基本技术和简单开发模式，具备开发Web项目的能力。

1 “Java网络应用程序设计”课程的教学现状和存在的问题

1.1 重工程能力，轻软件开发所需基本潜能

软件系统的开发工作往往涉及多个工作岗位，不同的软件企业所设置的工作岗位也不尽相同。据调查，大型软件企业和外包软件企业通常岗位明确、职责分明，而中小型软件企业则往往需要员工完成不同岗位的工作。但是，在高校的应用型人才培养过程中重工程能力的培养，无论是在理论授课、实验授课还是在实训课，甚至校外实训中，都着重于培养学生程序开发的能力。但学生除了需要了解计算机基础理论知识，掌握算法分析及代码编写、相关开发技术，熟悉开发平台的综合应用，还需要具备一定的项目管理能力，需要具备发现问题、分析问题以及独立思考能力，需要具有在项目开发中的沟通协作能力等潜能[1]。这些能力在开发过程中同样会影响着一个软件系统的成败。这些软件开发所需潜能的培养在很多高校的“Java网络应用程序设计”教学中没有得到足够的重视。

1.2 教学问题

“Java网络应用程序设计”课程的特点是实践性强、知识内容多，是软件开发及相关岗位的核心课程，涉及技术多。众多的技术及知识点增加了学生的学习难度，理论转化为实践困难，导致教学效果一般。目前，“Java网络应用程序设计”的教学大多提倡项目驱动式教学，但是因为项目涉及的技术跨度大，传统项目式、案例式教学法在“Java网络应用程序设计”教学中力不从心。很多老师的做法是切割项目中的某一点作为实践内容，导致项目实践内容非常零碎，学生不能从全局把握项目，更感受不到实际工作过程的要求。有的老师安排学生完成某一模块，这样完整性似乎有了，但事实上一个模块也不可避免地存在着技术跨度大、不具有针对性的特点，导致的结果就是学生在学习过程中很难完成任务，老师也很难进行考核。更坏的境地是学生陷入“做不出项目→老师不满意学生没成就感→上课不再认真听讲→继续做不出→……”的恶性循环。

2 螺旋式项目教学法的意义

螺旋式教学理论最早由美国教育家和心理学家布鲁纳提出。该理论强调把课程中的基本概念、原理、技术作为核心，以注重内容的连续性为标准进行编排，重视知识体系的形成过程[2]。知识体系的形成不能靠一次学习就能达到预期的目标，而应该是不断迭代并扩展的，通过科学化的设计在迭代和扩展中加以运用，以达到不断强化已学知识进而达到加深理解并掌握的目的[3]。目前，该教学方式已经得到广泛应用。从已有的研究看，较多的是关注知识的螺旋上升，所用项目材料是在完整项目的基础上进行切割。但“Java网络应用程序设计”课程起点高、内容广且实践性强，一个项目再怎么切割，都很难做到教师授课内容与项目技术的密切吻合，达不到应有的学习效果。

“Java网络应用程序设计”螺旋式项目教法，是在项目式教学中融入螺旋教学理论，以能力模块为驱动，采用相似的情景降低难度，在不同程度的螺旋中培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而实现对学生学习能力、团队合作、应用能力和创新精神的培养，使其成为适应市场需求的高素质应用型人才。

3 螺旋式项目教学法的实施方案

3.1 以能力模块为基准，划分教学内容

螺旋式项目教学法的一个重要环节就是根据学生认知水平和递增步调对理论内容进行组织和编排。

“Java网络应用程序设计”课程的螺旋式项目教学法研究以能力模块、理论知识和应用技术为基准，根据Java网络应用程序设计的典型工作任务调查，将教学内容按静态Web技术、JSP动态技术、JDBC技术、JavaBean技术、Servlet技术、JSTL、Ajax和框架开发技术的螺旋能力递进模块进行编排，每一个能力模块的技术能力要求和指示要求都是上一模块的叠加和递进，建立以能力模块为基准的技术内容螺旋编排。既有利于保持课程的知识结构和学生的认知水平步调一致，又对学生的能力不断提出新的挑战，有利于提高学生的学习积极性。

3.2 依据能力递进模块，构建螺旋项目驱动模型

项目囊括用户信息注册、登录、修改、查询、登录信息保存、信息过滤等典型的Web工作任务，以螺旋项目递进，推动学生学习内容和开发实践从静态项目→动态JSP模式项目→JSP+JDBC能力模块项目→JSP+JavaBean+JDBC技术为主项目→JSP+JavaBean+Servlet+JDBC技术为主项目→框架技术为主项目，每一个能力模块都是具备典型工作任务的完整项目。

整个教学过程和学习过程以“项目驱动→能力模块技术知识点讲解→方案设计→团队合作、任务分配→开发实施→项目总结”的螺旋模式推进，以应用能力培养为目标，总结经验与教训，寻求解决不足之处的新技术，从而进入下一螺旋，具体如图1所示。

图1 基于能力模块的螺旋式项目驱动模型

3.3 在各螺旋的教学过程中，采用3W1H教学法

3W1H教学法是北大青鸟在实践教学中总结的非常实用的教学方法[4]，其强调成果为导向。将此教法融入基于能力的螺旋式项目驱动模型，可以在每层螺旋内部形成“理论知识和案例分析讲解（What）→问题分析和技术讨论（Why）→问题解决方案的设计和知识点的应用（Where）→解决问题和项目实现（How）”这样严谨性的教学思路和教学内容设计，更好地培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，为他们以后的自主学习和开发奠定基础。

3.4 学生成绩考核过程化、螺旋化

针对课程的具体特点以及计算机专业学生思想比较活跃、自制能力相对较差、学习水平参差不齐等问题，打破传统的“一刀切”的考试方式，实施学生成绩考核过程化、螺旋化的考核方式。通过实施“阶段项目考核+期末作品+作品答辩”的考核逐步实现考试内容能力化，通过期末考试+多元化考核（课堂表现、考勤、课后作业、阶段项目考核、作品、作品答辩）的方式实现“1+X”的多元化考核方式，通过每层螺旋设置阶段项目考核实现考试过程全程化。

4 实施螺旋式项目教学法的效果

4.1 建立起符合学生认知规律的教学体系

以螺旋式项目教学法为指导，建立起符合学生认知规律的教学体系，将理论知识和技术能力培养有机结合[5]，以学生的认知水平为引导，对“Java网络应用程序设计”课程的内容进行合理编排，以基于能力模块的螺旋项目进行实践应用，使学生对基本理论的理解掌握和运用所学技术独立解决问题的能力呈现一种螺旋式上升的形式。

4.2 有效降低学习难度，提高学生学习积极性

基于能力模块的螺旋项目驱动模型中每一个螺旋都相互衔接而又各不相同，每一层螺旋的上升都是技术和理念的提升，所以在每一个螺旋的开始会引导学生分析上一个螺旋中技术的应用和解决问题的方式存在的问题及优缺点，以此引申出下一螺旋要学习的内容及学习的必要性[6-13]。相似的项目情境降低了学生的学习心理负担，符合学生认知的螺旋上升理论编排方式降低了学生学习难度，每一层螺旋任务的完整性赋予了学生成就感和自我认同感，有效提高了学生学习的积极性。

4.3 有效培养学生工程能力和理论向实践转化的能力

基于能力模块的螺旋项目驱动模型建立的与能力模块对应的螺旋项目，都是企业实际应用中的典型工作任务，加强了学生在校学习中工程能力的培养。每个项目内部都具有实践任务和教学目标的独立完整性，所有的任务又能组成一个项目的有机整体，在整体布局上呈现出技术递增、功能递增的特点。有的项目在不同的技术学习阶段有不同的实现方式，在应用新技术的同时，引导学生分析前面的项目中存在的漏洞或者不足之处，思考问题的解决方式，进而激发学生学习新技术的积极性，并能从实践应用角度深刻理解理论知识，从而更好地培养学生的工程能力、理论向实践转换的能力以及分析问题、解决问题的能力。

4.4 教学效果显著提高

4.4.1 教学效果和学生学习积极性有显著提高

教学改革在江西科技学院2018级的计算机2班实施，在学期末将该班级学生成绩跟其他班级进行了比对，具体数据如表1所示。

表1 实验班与对照班期末成绩比对表

通过表1的数据，可以看出在实施了螺旋式项目教学法的班级期末成绩较对照班不及格率有较大降低，而优秀率有较大提高。综合学生的课堂表现、期末考试、课堂表现、课后作业、阶段项目考核、作品、作品答辩等各方面的考核，“Java网络应用程序设计”采用螺旋式项目教法后，学生的工程能力和学习积极性、课堂教学效果均有显著提高。

4.4.2 工程能力和综合素养有较大提升

实验课程考核采用作品+答辩的方式，既可以检验学生对课程相关知识的掌握情况，又可以了解他们在完成作品的过程中遇到的问题、解决的方式，了解学生其他能力的养成情况。既锻炼学生综合各技术实现目标系统的能力，又锻炼学生表达能力，成果以完整作品展现，充分锻炼学生的工程能力和沟通协作能力等综合素养。

5 小结

通过螺旋式项目教学法的课程改革，建立起符合学生认知规律的教学体系，在项目式教学中融入螺旋教学理论，以能力模块为驱动，采用相似的情景降低难度。每一个螺旋内的教学目标都很明确，都是在上一个螺旋的基础上“提出问题→学习新的理论知识→解决问题”，在不同程度的螺旋中培养学生的发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而实现对学生学习能力、团队合作、开发能力和创新精神的培养，使其成为适应市场需求的高素质应用型人才。