普通高校計算機專業(yè)研究生編程能力培養(yǎng)的思考和實踐

柯永振，王瑞昆，楊 帥

（天津工業(yè)大學 計算機科學與軟件學院，天津 300387）

0 引 言

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的快速發(fā)展，社會對掌握相關技術(shù)的從業(yè)人員的需求越來越大，同時，對從業(yè)人員需要的技能要求也越來越高。然而，計算機技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時也帶來編程技術(shù)和編程語言的日新月異，更新?lián)Q代極快，導致編程技術(shù)越來越多、越來越復雜，這就要求研究生緊跟時代發(fā)展，掌握最新的編程技術(shù)。計算機專業(yè)研究生的研究課題大部分是面向?qū)嶋H應用的算法研究，在提出或改進算法的同時，必須編程實現(xiàn)該算法，以驗證所提算法的正確性和優(yōu)越性。因此，編程能力對于研究生兩年多的課題研究也至關重要。

然而，目前普通高校計算機專業(yè)研究生的編程能力普遍較差，分析原因主要包括：①很多學生從三本院校考來或由其他非計算機類專業(yè)調(diào)劑過來，原有的編程基礎較差，沒有掌握基本的編程思維和方法，無法滿足未來學習和工作需要；②很多學生為了考研，在本科階段只注重考研理論課程的學習，缺少編程訓練和實踐。此外，不同研究生的研究方向、興趣點和熟悉的編程語言各不相同[1]。因此，如何合理安排教學，提高普通高校計算機專業(yè)研究生的整體編程能力至關重要。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是目前計算機相關行業(yè)使用最廣泛的編程技術(shù)，很多最新的編程框架都是以面向?qū)ο蠹夹g(shù)為基礎[2-3]，面向?qū)ο蠹夹g(shù)也是計算機專業(yè)研究生階段所開設的與編程最密切相關的一門課程，因此，通過面向?qū)ο蠹夹g(shù)課程建設，提高普通高校計算機專業(yè)研究生的編程能力，是一種很好的選擇。

1 課程改革建設內(nèi)容

1）開展分類教學。

普通高校計算機專業(yè)研究生的編程能力普遍不強，而且存在較大差異，有一部分學生的編程基礎較好，而個別學生編程能力很差，幾乎是零基礎。目前一門研究生課程的課時為32課時，無法在有限的時間內(nèi)兼顧各類學生的個體差異。有的學生反映，由于基礎差，原有的講課內(nèi)容不好理解；而有的學生則反映講課內(nèi)容應該多講實際案例和最新的編程技術(shù)。為了提高研究生的整體編程能力，有必要開展分類教學。

教師可以將課程內(nèi)容分為課堂講授和課下自學兩部分，解決課時不足和學生個體差異的問題。課堂講授內(nèi)容是要求大部分學生能掌握的編程技術(shù)。課下自學部分主要針對學生基礎和個體能力不同的特點，開展高低層次學習：①將最基礎的編程技術(shù)課件、視頻和學習資料放到課程教學平臺上，要求編程基礎差的學生利用課后時間按照計劃提前自學；②將最新的編程技術(shù)學習資料放到課程教學平臺，供學習能力強的學生課后自主選擇學習。

2）更新教學內(nèi)容，緊跟最新編程技術(shù)發(fā)展。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了許多新的技術(shù)和方法。雖然這些年也在不斷更新教學內(nèi)容，但遠遠跟不上技術(shù)的發(fā)展速度。因此，有必要對授課內(nèi)容進行梳理，除了講授面向?qū)ο蠡痉治龇椒ê途幊碳夹g(shù)，還有必要針對目前流行的Web開發(fā)框架、手機App開發(fā)和微信小程序開發(fā)，講授相關的編程知識，提高學生對新技術(shù)的了解，掌握使用新技術(shù)的編程能力。

3）探索新的課程考核模式。

雖然除了采用傳統(tǒng)的筆試外，還可以通過課程作業(yè)的方式考查學生的學習情況，但整體上還存在無法真正度量學生編程能力、考核不及時的問題。因此，有必要探索新的考核模式，探索“定期交流匯報—實踐過程監(jiān)督—最后答辯匯報”的考核新模式。通過交流匯報不僅了解學生的學習情況，而且可以增強學生間的學習。通過中間實踐環(huán)節(jié)文檔和編程結(jié)果的審核考察學生的學習情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，從而可以有針對性地對學生進行輔導。最后要求學生就所做的課程實踐內(nèi)容進行答辯匯報，既考核了學生的實際編程能力，又鍛煉了學生的上臺匯報課題能力。

4）以實際項目開發(fā)需求為導向，以提高實際編程能力為目標，通過案例教學[4]，提高研究生的編程實踐能力。

編程能力的提高要靠實際項目訓練，因此有必要在課程的內(nèi)容設置上，以企事業(yè)單位的實際項目為案例，采用最新的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，傳授最新的編程技術(shù)（web開發(fā)框架、手機App開發(fā)、微信小程序開發(fā)、EChart可視化技術(shù)等技術(shù)），通過編程實現(xiàn)實際項目的一部分功能，鍛煉學生的分析能力和實際編程技能。通過對比分析實際可運行系統(tǒng)和自己編程實現(xiàn)系統(tǒng)之間的差異，學生能真正體會如何進行系統(tǒng)分析與設計、編寫好的程序代碼，從而找出自己不足，提高編程能力。

5）建設課程的在線學習和分享平臺，實現(xiàn)課程自學和編程技術(shù)的開放共享。

根據(jù)課程的實際需求，開發(fā)設計課程在線學習和分享平臺。首先，可以將提前準備的課件和視頻資料放到平臺上，供學生在線自學；其次，實現(xiàn)一些資源分享，包括最新技術(shù)介紹、優(yōu)秀代碼分享、歷屆研究生課程作品展示等。

2 實施方案

2.1 課程結(jié)構(gòu)安排

課程結(jié)構(gòu)安排的主導思想是通過減少理論授課學時、增加實踐環(huán)節(jié)，提高學生的系統(tǒng)設計與編程能力，而且實踐環(huán)節(jié)選擇的內(nèi)容應該是最近大家比較熟悉、比較熱門、可以采用最新技術(shù)實現(xiàn)、學好后能夠推廣應用的課題，從而讓學生有興趣投入精力學習。

筆者在有限的32學時內(nèi)，安排講授18學時、案例編程實踐12學時、課程考核2學時，其中講授內(nèi)容又分為基本理論教學10學時和實際編程技術(shù)教學8學時；另外安排22學時的自學內(nèi)容，其中簡單內(nèi)容8學時、高級內(nèi)容8學時、案例自學6學時。課程教授和實踐內(nèi)容以目前主流的Web開發(fā)為主，以手機App、微信小程序開發(fā)為輔。

案例編程實踐安排3個內(nèi)容，其中第1個案例為簡單案例，所有學生必須學會，占用2學時（多余任務由學生課余時間完成）；第2個案例為基本案例，完成一個相對完整的簡單系統(tǒng)，所有學生能夠基本掌握，為中等難度案例，占用10學時；第3個案例為較復雜案例，作為自選任務，鼓勵部分學生完成，占用8學時。

2.2 講授內(nèi)容安排

在課程講授的18課時安排上，內(nèi)容主要包括課程概述、軟件編程技術(shù)發(fā)展、面向?qū)ο蟾艣r和核心概念、面向?qū)ο蠡舅季S模式和分析方法、簡單多層框架開發(fā)模式、MVC模式、SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架，以及結(jié)合MVC框架需要的基本編程技術(shù)。在講授內(nèi)容的間隙，要求學生自學一些內(nèi)容，同時安排案例教學內(nèi)容，保證理論教學和實踐的交叉進行。

2.3 案例教學安排

案例教學安排見表1。

2.4 自學內(nèi)容安排

在自學內(nèi)容安排上，首先面向原來基礎較差的學生安排8學時的簡單內(nèi)容，包括Java集成開發(fā)環(huán)境、調(diào)試和部署，面向?qū)ο蠡菊Z法，前端開發(fā)技術(shù)JS的基本概念語法等；其次面向編程能力水平較高、學有余力的學生安排8學時較復雜內(nèi)容，包括EChart可視化技術(shù)、App應用開發(fā)、微信小程序開發(fā)以及手機App和微信小程序應用實踐學習。

表1 案例教學安排

2.5 課程考核模式研究

整體考核分為兩個部分：筆試（50%）和案例實踐完成情況（50%）。筆試主要考核學生對基本概念、技術(shù)的掌握以及對整體項目設計思路的掌握能力，分為填空題、選擇或者判斷題、簡答題、設計題、論述題。

案例實踐考核又分為3個部分：簡單案例1（20%）、基本案例2（30%）和復雜加分案例（10%）。簡單案例1是一個基本的實踐要求，要求學生必須完成，安排在課程中期，主要目的是通過中期的簡單案例，了解各個學生對知識的掌握程度以及設計編程能力，從而督促學生進一步學習，指明學習方向，同時適當調(diào)整后續(xù)課程內(nèi)容。學生在規(guī)定期限完成案例后，教師逐個檢查并打分?；景咐?是一個真正培養(yǎng)學生編程能力的案例，要求學生基于基本需求，擴展內(nèi)容，設計程序框架，并編程實現(xiàn)一個功能相對完整的系統(tǒng)。學生上交項目文檔和源代碼，并到講臺進行匯報，匯報項目的主要功能、實現(xiàn)的技術(shù)特點、項目的心得體會等。教師對每個項目進行點評，指出優(yōu)點和不足供全班同學學習與討論，學生也可以針對項目提問題，鼓勵學生相互之間交換代碼學習。教師根據(jù)匯報情況和項目資料進行打分。復雜加分案例是在基本案例2的基礎上，提出更多更難的功能要求，鼓勵學有余力的學生完成，根據(jù)完成情況加分（0～10分），但加分后總分不超過100分。

整體上采用實踐過程監(jiān)督（簡單案例1）和最后案例匯報（基本案例2）來考核學生的實際編程能力和上臺匯報能力，鼓勵學有余力的學生完成更多的實踐任務，鼓勵學生相互之間學習。

3 結(jié) 語

本文的教學方法改革已經(jīng)在天津工業(yè)大學實行。從最終的實施情況來看，大部分研究生的編程能力得到較大提高，都能做出一個較為完整的應用系統(tǒng)，取得了較好的教學效果。