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摘 要：对目前Ja程序设计语言教学中存在的若干问题进行了分析和研究,强调教学目的是使学生深刻掌握面向对象编程思想以及Ja编程应用能力.从教学方法、教学内容、应用大数据的需求等方面提出了若干改进措施,并在实际教学过程中取得了积极的效果.
关 键 词：Ja程序设计；教学内容；教学方法；大数据
中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2013）16015102
Ja是一种跨平台的编程语言,使用其编写的程序能够实现“一次编写,处处执行”,在网络中的异构平台的计算机上正常运行.根据TIBOE每月发布的编程语言排行榜结果显示,Ja程序设计语言已经连续数年在编程语言排行榜上名列第一.近二十年,我国信息产业和互联网业发展迅猛,为适应社会需求,培养高层次的软件编程人员,本人从2006年开始对信息管理与信息系统专业大三的学生开设了《Ja面向对象程序设计》课程.结合自己的课堂实践,本文从教学手段、教学方法、内容设计上及互联网时代大数据开发的新需求等方面,对本课程的进行了实践和探索,重点突出“学以致用”原则.实践教学结果表明,这些方法取得了积极的效果.
1以学生为主体,充分调动学生的学习积极性
在传统的教学过程中,教师往往把课堂当作自己的“宣讲园地”,一言堂,满堂灌,教师恨不得把所有的知识装进学生脑子里,但效果往往适得其反,堂课被动接受,没有思考的余地和时间,一下课课堂上高度绷紧的神经忽然放松下来,课后如果不温习不实践,时间一长,课堂知识就淡化了.或者因为课堂知识量太大,学生听得头昏脑涨,往往无法完全领悟,这种方式本身就导致了教学效果的下降.有时候因为学生稍微懒惰一点的原因,这节课没完全领悟实践,下一次课又接着“知识轰炸”,造成难点越积越多,消化不良,导致上机实践操作不理想.
现代教学理念要求“以学生为主体,以教师为主导”,在教学的过程中要注意与学生互动,给学生留出思考和提问的时间,让学生积极参与课堂教学,提高学生自觉学习的能动性,逐渐变成基础知识自己学,重点难点拿出来讨论.有时候理论知识枯燥,学生往往提不起兴趣,这时候教师应该发挥主动性引导学生.比如讲自己是如何学习本次课堂相关知识的,遇到过什么困难,又是如何克服的,现场给他们树立一个学习榜样,有了活生生的例子,学生在学习过程中遇到困难就不会有畏难情绪,而是向老师学习,积极解决问题.让他们知道,在学习登攀的过程中,他们并不是孤独的.如此也融洽了师生关系,和谐了课堂气氛,让学生敢于发言,敢于和老师同学交流.另外,可以使用一些Ja程序运行演示软件,如Jeliot,做些程序演示,增加理论知识的形象性、实践性.
2以基础知识为基础,重视应用开发
Ja程序设计语言的教学内容可以分为基础知识、核心知识和高级知识三部分.基础知识部分主要包括JDK开发环境配置、基本数据结构、控制结构、字符串、数组、容器类、垃圾回收机制等内容,这部分在C++语言等前期课程基本已经涉及一些,可以快速带过,重点是介绍一下和C++的区别即可.核心知识部分主要包括面构造函数、继承、多态等特性,这部分内容的重点是要求学生掌握面向对象的思想,特别是多态的掌握和灵活运用.进阶知识部分包括掌握GUI编程、多线程编程、数据库连接JDBC、网络编程等相关内容.
上机编程实验是检验课堂效果的实践环节.重视实验题目设置的阶梯型、渐进性.先根据基础知识部分设计一些相对简单的小题目,一来巩固基础知识的学习,培养他们的编程实践能力,并养成良好的软件编程习惯如格式缩进,变量命名规范等,避免系统设计和实现的混乱性和随意性；二来给予做后面难度稍高的实验题目的信心.通过检查错误发现他们在基础知识点上存在的问题,然后寻求解决办法.随后,给予一些难度稍高的题目,检验他们的改进效果和对进一步的高阶知识的学习,加强使用JaAPI文档及IDE开发工具能力的培养,等等.在设计实验题目时,注重针对性和独特性,避免学生过多地利用现成资料,只对网络搜索方案略作修改便拿来交差.因此,有必要在教学内容和教学实验的设计上进行探索,结合学生实际,有针对性地设计和提高,使学生的软件开发实践能力逐步增强.在课程结束时,对部分有志于深入学习Ja编程的同学推荐一些高阶书籍和实践,如EffectiveJa编程,设计模式等.
3应对互联网大数据时代需求,学习分布式数据处理平台开发
随着云时代的来临,云计算（CloudComputing）和大数据（Bigdata）也吸引了越来越多的关注,是近几年来的一个技术热点.大数据通常用来形容一个公司创造的海量的非结构化和半结构化数据.主要应归功于近年来互联网、云计算、移动和物联网的迅猛发展.业务需求和竞争压力对数据处理的实时性、有效性又提出了更高要求,传统的常规技术手段根本无法应付.Apache的Hadoop是基于Google的MapReduce分布式编程模式的大数据处理开源软件,也是目前Yahoo!,Facebook,百度等大型互联网公司的大数据解决方案的核心.
Hadoop核心代码是用Ja语言编写的,因此对Ja语言可以使用其全部API接口,同时相对streaming编程方式效率更高.鉴于教学时间的限制,主要在课堂教授以下基础知识：
（1）Hadoop分布式文件系统（HDFS）：包括来分布式文件系统的原理,常用的hdfsshell命令和相应的Ja的API接口等.
（2）MapReduce分布式编程范式：包括经典的WordCount统计程序,Mapper和Reducer的运行原理,系统如何优化在大数据集运行分布式计算.
（3）HadoopStreaming：除了基于Ja的编程接口外,Hadoop还提供了Streaming接口,可以对任何语言提供支持,从而大大简化和提高分布式程序编写效率,在教学中主要讲授基于C/C++、shell的WordCount程序版本,并通过对比Ja程序进行解释.
（4）基于HDFS和Mapreduce的上层软件集：包括Pig和Hive等高级抽象接口.
4结语
针对Ja程序设计语言课程的特点,本文从教学方法、教学内容、应用大数据的需求等方面进行教学改革探讨.通过分析目前Ja程序设计语言教学存在的问题,从“教、学、做”等方面进行改革.通过在教学过程中,根据学生的反馈和自己的理解进行不断改进和调整,学生学习主动性、积极性明显增强,理论知识和实践能力均明显提高,为后续进阶课程的学习打下了良好的基础.这主要体现在两个方面：第一提高了学生的学习兴趣,上机编程能力明显增强.同时通过以小组为单位进行项目开发等方式,培养了学生的团队协作能力.根据信息管理与信息系统2008级、2009级本科生对教学效果调查反馈表明,学生的学习兴趣、动手编程能力均有较显著提升.第二针对目前大数据要求和趋势来设计相应的教学内容,使学生对目前流行的云计算和大数据处理框架有一定的理解,为以后学生从事相关方向打下了一定的基础.