新工科背景下程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐研究

摘要：新工科建設(shè)背景下很多高校程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)效果欠佳，人才培養(yǎng)質(zhì)量與社會(huì)需求存在較大差距。為提高教學(xué)質(zhì)量，分析新工科背景下程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生能力和滿足崗位需求能力兩方面的程序設(shè)計(jì)類課程群，并對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式進(jìn)行探究，總結(jié)出“練—仿—?jiǎng)?chuàng)”的教學(xué)模式及相應(yīng)措施，應(yīng)用于實(shí)踐并取得較好效果。

關(guān)鍵詞：新工科；程序設(shè)計(jì)；課程群；教學(xué)模式；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）36-0175-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

新工科建設(shè)是教育部正在推進(jìn)的一個(gè)重要工程教學(xué)改革項(xiàng)目，為適應(yīng)新技術(shù)和新領(lǐng)域的迅速發(fā)展，新工科建設(shè)對(duì)普通高等學(xué)校的教學(xué)工作提出了明確的需求，即培育一大批具備較高的實(shí)際技能和勝任專業(yè)建設(shè)需要的工程應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才[1]。在過去幾年，隨著新工科建設(shè)的逐步深入，課程群建設(shè)已成為普通高等院校教學(xué)改革的熱點(diǎn)問題。課程群是為了優(yōu)化學(xué)生能力構(gòu)成，對(duì)一個(gè)領(lǐng)域中有邏輯聯(lián)系的幾個(gè)項(xiàng)目，包括知識(shí)、技術(shù)、能力等領(lǐng)域，加以重新規(guī)劃、綜合建設(shè)而組成的有機(jī)教學(xué)體系[2]。然而，目前還有很多院校在課程群建設(shè)及教學(xué)實(shí)施中還存在一些問題。

1 程序設(shè)計(jì)類課程存在的問題

1.1 課程之間缺乏銜接的有機(jī)體系

很多院校計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科人才培養(yǎng)計(jì)劃已經(jīng)建立了比較完善的教育體系，每門課程都有具體的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃，但是大多數(shù)是以課程作為單元來設(shè)計(jì)，在實(shí)施教學(xué)任務(wù)中任課老師們重視的都是本課程如何實(shí)現(xiàn)，沒有課程群理念，課堂中各自為政。由于學(xué)校教學(xué)內(nèi)部課程銜接性缺乏，各個(gè)課程的相似知識(shí)點(diǎn)又沒有綜合優(yōu)化，容易造成知識(shí)點(diǎn)重疊講授，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，課堂教學(xué)質(zhì)量較差。

1.2 傳統(tǒng)的教學(xué)模式，缺乏創(chuàng)新意識(shí)

程序設(shè)計(jì)類課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，許多教師仍采取的傳統(tǒng)的教學(xué)模式，重視理論知識(shí)的講授，不能把課程特征和實(shí)踐問題相結(jié)合，學(xué)生聽課的主動(dòng)性不強(qiáng)，效果不佳。傳統(tǒng)教學(xué)方法以課堂為主導(dǎo)，以教師為中心，教學(xué)的過程中學(xué)生被動(dòng)接觸理論知識(shí)，沒有學(xué)生自主的思考能力和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)軟件開發(fā)的產(chǎn)品更新迭代較快，要求學(xué)生將課內(nèi)知識(shí)向課外延伸，而傳統(tǒng)教學(xué)方法則缺少教師對(duì)學(xué)生在掌握軟件工程的新觀念、新技能等方面的指導(dǎo)，教學(xué)無法和職業(yè)發(fā)展要求相銜接，學(xué)生畢業(yè)后找工作也相對(duì)困難。

1.3 教學(xué)內(nèi)容陳舊，與社會(huì)用人需求有差距[3]

程序設(shè)計(jì)類的實(shí)踐性課程環(huán)節(jié)沒有目標(biāo)性和針對(duì)性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，應(yīng)用技能與方法明顯落后于行業(yè)水平，學(xué)生畢業(yè)后步入工作崗位無法達(dá)到工作要求。實(shí)踐教學(xué)模式封閉落后，不同課程教學(xué)的實(shí)踐性內(nèi)容沒有銜接，不能很好地融合，學(xué)生無法靈活地利用所學(xué)理論知識(shí)處理實(shí)際問題[4]。

基于以上存在的問題，提出在新工科背景下程序設(shè)計(jì)類課程群建設(shè)及教學(xué)模式的研究有著重要的意義。

2 構(gòu)建課程群

程序設(shè)計(jì)類學(xué)科群構(gòu)建需要從學(xué)生能力和職業(yè)崗位需要兩方面思考與準(zhǔn)備。學(xué)生能力的培育是考慮學(xué)生的技術(shù)、素質(zhì)等全方位發(fā)展；職業(yè)崗位要求是為了解決學(xué)生就業(yè)問題，畢業(yè)后就業(yè)能否達(dá)到職業(yè)崗位條件要求。

軟件開發(fā)項(xiàng)目群的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有優(yōu)秀的研究問題意識(shí)和軟件設(shè)計(jì)的研究技能，面對(duì)復(fù)雜的課題能提供有效的解決辦法，同時(shí)具備優(yōu)秀的職業(yè)意識(shí)。

從當(dāng)前的TIOBE編程語言排行榜來看，Python語言、C語言、Java語言和C++語言是目前排行前四語言，大眾面廣。因此，形成以Java技術(shù)與Python技術(shù)為主線的軟件開發(fā)課程群體，涵蓋C/C++程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java程序設(shè)計(jì)、Python程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)、算法系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、Java EE應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與分析、工人智能等課程和課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、綜合實(shí)習(xí)等實(shí)踐類課程，形成“基礎(chǔ)類編程語言—技術(shù)類課程—實(shí)踐類課程”有機(jī)連接的程序設(shè)計(jì)類課程群體[4]。課程群的學(xué)科設(shè)置與能力訓(xùn)練及職業(yè)崗位要求對(duì)應(yīng)關(guān)系，見圖1所示。

課程群建設(shè)包括基礎(chǔ)類課程、技術(shù)類課程、實(shí)踐類課程三個(gè)層次。課程群中各種課程均有不同定位，統(tǒng)籌編制教學(xué)大綱，課程目標(biāo)互為基礎(chǔ)，能力訓(xùn)練層次遞進(jìn)。C++程序設(shè)計(jì)和Java程序設(shè)計(jì)兩種計(jì)算機(jī)語言課程為前導(dǎo)后續(xù)關(guān)系，Python程序設(shè)計(jì)是作為大數(shù)據(jù)分析、工人智能方向培養(yǎng)的專門編程課程，開設(shè)這三個(gè)有代表性的計(jì)算機(jī)語言課程，讓學(xué)生了解不同種類編程語言的特性與學(xué)習(xí)方式，便于學(xué)習(xí)者自己拓展掌握其他編程語言?；A(chǔ)技術(shù)類課程是基礎(chǔ)，比較固定，目的是為學(xué)生奠定堅(jiān)實(shí)的編輯基礎(chǔ)；技術(shù)類課程針對(duì)社會(huì)職業(yè)需求與科技發(fā)展趨勢靈活設(shè)定，總體目標(biāo)是要將新技能、新工具導(dǎo)入教學(xué)，促進(jìn)課程教學(xué)合理對(duì)接職業(yè)需要，課程目標(biāo)與職業(yè)技能保持一致，體現(xiàn)教學(xué)群的靈活性與開放性；實(shí)踐技術(shù)類課程主要對(duì)技術(shù)類教學(xué)的提升，進(jìn)一步開展實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力以及工作抗壓能力等。

3 新工科背景下的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式

3.1 構(gòu)建“練—仿—?jiǎng)?chuàng)”教學(xué)模式

“練”就是練習(xí)，學(xué)習(xí)語法和例子進(jìn)行練習(xí)；“仿”就是根據(jù)教學(xué)案例進(jìn)行模仿著做，實(shí)現(xiàn)教學(xué)案例的內(nèi)容?！皠?chuàng)”就是通過“練”和“仿”掌握程序設(shè)計(jì)相關(guān)技能后，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。為了便于實(shí)現(xiàn)這目標(biāo)，在教學(xué)方式上采用線上線下混合式教學(xué)。程序設(shè)計(jì)類課程要求學(xué)生了解基礎(chǔ)的編程與應(yīng)用的語言等知識(shí)，同時(shí)要求他們具有良好的設(shè)計(jì)和研究技巧的實(shí)際技能。而線上教學(xué)方式，學(xué)生能夠線上按照學(xué)業(yè)計(jì)劃自主地選擇學(xué)習(xí)課程和學(xué)習(xí)時(shí)間，并且可以方便隨時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固相關(guān)的知識(shí)。線下課堂，由老師通過對(duì)學(xué)生的疑難問題和關(guān)鍵內(nèi)容加以詳細(xì)講授，解決學(xué)生線上學(xué)習(xí)面臨的困難，這種方式能起到訓(xùn)練學(xué)生自主獨(dú)立學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手操作實(shí)踐技能，能有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

線上線下混合教學(xué)是相輔相成的，其兩大主體分別是教師和學(xué)生，雙方協(xié)同，采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，不再是采用以前的滿堂灌的形式。課堂教學(xué)過程中分為三個(gè)階段，分別是課前的預(yù)備活動(dòng)、課堂教學(xué)活動(dòng)和課后教學(xué)活動(dòng)[5]。三個(gè)階段老師和學(xué)生都有不同的具體的任務(wù)。

在課前的教學(xué)活動(dòng)中：老師的工作是確立課程目標(biāo)、利用教育資源、發(fā)布學(xué)習(xí)資料、教學(xué)設(shè)計(jì)等；學(xué)生的任務(wù)是開展資料查閱、學(xué)習(xí)教學(xué)資源、總結(jié)和形成筆記等。在本期，老師要在上課時(shí)準(zhǔn)備好本次課程的教學(xué)任務(wù)與內(nèi)容，總結(jié)本次教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，并提前通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或班QQ群等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳PPT或講解課程內(nèi)容的微視頻、整合相關(guān)學(xué)習(xí)資料。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，提前學(xué)習(xí)教師上傳的PPT等教學(xué)資料和觀看教師上傳的學(xué)習(xí)視頻，理解并掌握基本知識(shí)點(diǎn)和基本的實(shí)踐操作，對(duì)疑難點(diǎn)進(jìn)行思考，并尋求解決辦法或者記錄下來留待老師幫助解決，總結(jié)形成學(xué)習(xí)筆記以便后續(xù)的復(fù)習(xí)和鞏固。

課堂教學(xué)活動(dòng)階段：教師的任務(wù)是了解學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，重難點(diǎn)教學(xué)，解答疑難，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)教育模式是以“實(shí)踐導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)”為主要形式，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，注重對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，從完成某一方面的“任務(wù)”著手，通過引導(dǎo)學(xué)生完成“任務(wù)”[6-7]，進(jìn)而達(dá)到課程目標(biāo)。在具體活動(dòng)中，老師通過各種途徑掌握學(xué)生課程的學(xué)習(xí)疑難情況，并針對(duì)其出現(xiàn)的困惑問題進(jìn)行研究，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法調(diào)整與課程設(shè)置。著重講授該課程的要點(diǎn)和難度及學(xué)生在課前預(yù)習(xí)活動(dòng)中出現(xiàn)的疑難情況；然后是設(shè)置有針對(duì)性的具體知識(shí)幫助他們鍛煉、溝通與合作等。實(shí)踐題目要精心設(shè)計(jì)，注重知識(shí)運(yùn)用的綜合性以及難易情況，激發(fā)學(xué)生興趣，為學(xué)生樹立程序設(shè)計(jì)與開發(fā)的信心。

課后教學(xué)活動(dòng)階段：此階段教師任務(wù)是布置實(shí)訓(xùn)資源、幫助和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐、教學(xué)綜合考評(píng)，評(píng)價(jià)學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生任務(wù)是主動(dòng)開展編程實(shí)踐、探索與思考問題解決方案、定期綜合考評(píng)。具體操作是教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)與教學(xué)反映出來的問題進(jìn)行總結(jié)，及時(shí)完善本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資源，對(duì)學(xué)生提交的實(shí)踐作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]，掌握和了解教學(xué)效果，對(duì)有疑難的問題的學(xué)生進(jìn)行幫助和指導(dǎo)。

3.2 開展實(shí)踐課程教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)

實(shí)踐課程教學(xué)是提高學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要途徑，要達(dá)到新工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)，符合社會(huì)用人單位對(duì)人才的需求，除了前面所采用的“練”和“仿”外，還要培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)”能力。所謂“創(chuàng)”就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。對(duì)前面的“練”和“仿”掌握后，加大力度開展程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新練習(xí)。采取的措施是開設(shè)實(shí)訓(xùn)課程、專業(yè)綜合實(shí)習(xí)以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程實(shí)訓(xùn)，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。具體實(shí)施方案如下：

一是開展程序設(shè)計(jì)課程實(shí)訓(xùn)。聘請項(xiàng)目老師進(jìn)行教學(xué)實(shí)習(xí)，對(duì)該項(xiàng)目所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面的培養(yǎng)和運(yùn)用，例如“Java程序設(shè)計(jì)”“Python程序設(shè)計(jì)”“Web應(yīng)用技術(shù)”等程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行具體的實(shí)踐性教學(xué)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行靈活的綜合應(yīng)用。

二是開展校企合作。引入企業(yè)項(xiàng)目導(dǎo)師，進(jìn)行案例教學(xué)，項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容融合當(dāng)前的熱門技術(shù)，在學(xué)生進(jìn)行課題研究的過程中，讓他們了解熱門技術(shù)并能運(yùn)用，有效地培養(yǎng)他們的研究問題意識(shí)、解決問題的能力。例如：Web程序設(shè)計(jì)、小程序設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析等課程引入企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行項(xiàng)目案例教學(xué)后，學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)一步提高。

三是以賽促創(chuàng)。結(jié)合大學(xué)生的學(xué)科競賽開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)，比如：互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+挑戰(zhàn)杯、中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、粵港澳大灣區(qū)IT應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)，由學(xué)生自由組團(tuán)參賽，選擇相應(yīng)的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)擔(dān)任指導(dǎo)。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)由若干名有經(jīng)驗(yàn)的老師組成，能給予大賽和項(xiàng)目相應(yīng)的指導(dǎo)與幫助。項(xiàng)目組的學(xué)生們分工合作，設(shè)置組長，負(fù)責(zé)本組項(xiàng)目的建設(shè)落實(shí)、督促及組織溝通等工作。學(xué)生參加這些比賽或者項(xiàng)目，不僅獲得了非常寶貴的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐技能也得到了很好的訓(xùn)練與提升，有效培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐技能。

3.3? 建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫

利用互聯(lián)網(wǎng)提供的教學(xué)資源平臺(tái)建立程序設(shè)計(jì)類資源，借助現(xiàn)有資源來滿足學(xué)生課前預(yù)習(xí)階段、課程后練習(xí)階段等需要。例如：MOOC平臺(tái)提供的教學(xué)資源，該平臺(tái)資源較為豐富，可以滿足學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程的學(xué)習(xí)的需求。此外，教師可以通過雨課堂、超星等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，上傳滿足學(xué)生學(xué)情需要的教學(xué)資源等，根據(jù)社會(huì)用人單位需求，適時(shí)更換教學(xué)內(nèi)容與更新技能，使學(xué)生接觸新知識(shí)新技能并熟悉掌握，與需求市場和工作業(yè)務(wù)無縫銜接。

4 教學(xué)模式改革的效果

以湛江科技學(xué)院為例，程序設(shè)計(jì)類選修課程教學(xué)模式改革后，效果較以前有顯著改變，主要表現(xiàn)在以下方面：一是2018級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在選題、設(shè)計(jì)、完成等方面有較明顯提高，尤其是在應(yīng)用技能和系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)等方面，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在界面、功能方面更加美觀和完善；二是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率，經(jīng)統(tǒng)計(jì)2018級(jí)畢業(yè)學(xué)生就業(yè)對(duì)口率較以往有明顯的提升，薪資待遇和就業(yè)率均大幅度提高；三是在大學(xué)生學(xué)科競賽上有顯著的改變，學(xué)生參加大創(chuàng)項(xiàng)目申報(bào)及完成質(zhì)量有較明顯的提高，參加的互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+挑戰(zhàn)杯、中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、粵港澳大灣區(qū)IT系統(tǒng)開發(fā)大賽等賽，榮獲獎(jiǎng)項(xiàng)較之前大幅度增加。

5 結(jié)束語

通過對(duì)新工科背景下計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在問題分析，構(gòu)建了相應(yīng)的課程群，提出了程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式改革及措施，并通過在湛江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐結(jié)果表明，該教學(xué)模式起到了較好的促進(jìn)作用，能夠有效提升學(xué)生的分析能力、解決問題的能力，特別是實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)較好地滿足社會(huì)用人單位需求。對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)模式有一定的借鑒和指導(dǎo)意義，可進(jìn)一步拓展至其他相似學(xué)科。

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【通聯(lián)編輯：王 力】