計(jì)算機(jī)卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究

計(jì)算機(jī)卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究計(jì)算機(jī)卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究

文章編號：1672-5913〔2022〕05-0052-04

中圖分類號：G642

0引言

“卓越項(xiàng)目師教育培養(yǎng)方案〞是國家教育部貫徹落實(shí)?國家中長期教育改革和開展規(guī)劃綱要〔2022―2022年〕》和?國家中長期人才開展規(guī)劃綱要〔2022―2022年〕》的重大改革工程，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會開展需要的各類型高質(zhì)量項(xiàng)目技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化開展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略效勞，對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才、全面提高項(xiàng)目教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用[1-2]。

1現(xiàn)狀分析

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。目前高校工科專業(yè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程，大多以一門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的自身體系為脈絡(luò)展開教學(xué)，注重學(xué)習(xí)編程語言的根本語句、語法、類和對象、繼承和派生、多態(tài)性等有關(guān)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的根本概念[3-4]。在此根底上，通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。由于該教學(xué)模式不以解決實(shí)際問題為目的，因此學(xué)生的創(chuàng)新潛能得不到很好的挖掘。雖然一些高校計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)了多門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程，示例C++、Java、Karel[5]等，但重復(fù)性的教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生無法通過這些課程的學(xué)習(xí)提高自己的創(chuàng)新能力。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容較多，導(dǎo)致很多教師在教學(xué)過程中不足系統(tǒng)性和綜合性。雖然采取了理論知識講解和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合的伎倆，并且配合綜合設(shè)計(jì)性案例的分析[6]，但因?yàn)閷W(xué)時(shí)有限，往往只注重知識的機(jī)械性灌輸，忽略學(xué)生思考和質(zhì)疑的過程，學(xué)生很難消化這些干燥無味、不易理解的零散知識，導(dǎo)致不少中等偏下的學(xué)生丟失學(xué)習(xí)興趣，無法真正掌握面向?qū)ο缶幊痰木韬图记?。這樣的教學(xué)無法激發(fā)學(xué)習(xí)主體的積極性和主動(dòng)性，不利于學(xué)有余力的學(xué)生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。此外，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)相比，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)卓越項(xiàng)目師的培養(yǎng)計(jì)劃發(fā)生了很大的變化。因此，有必要對計(jì)算機(jī)卓越班的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。通過革除傳統(tǒng)課程教學(xué)中的弊病，針對計(jì)算機(jī)卓越班的實(shí)際情況，優(yōu)化教學(xué)辦法和教學(xué)伎倆，為培養(yǎng)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目技術(shù)人才打下良好的根底。

2改革具體措施

2.1課程設(shè)置與考核方式的改革

傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程共54學(xué)時(shí)〔2.5學(xué)分〕，其中，理論課36學(xué)時(shí)〔2學(xué)分〕，實(shí)驗(yàn)課18學(xué)時(shí)〔0.5學(xué)分〕?？己朔绞礁疽云谀╅]卷筆試為主〔占總評成績的70%〕，實(shí)驗(yàn)成《和平時(shí)成績?yōu)檩o〔占總評成績的30%〕。閉卷筆試的考核方式具有較強(qiáng)的可操作性，但一般來說，該方式只能考查學(xué)生對理論知識的掌握情況，很難分辨出學(xué)生利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想分析、解決問題的能力以及上機(jī)編程的實(shí)際操作能力。由于教師將考試的重點(diǎn)放在了知識點(diǎn)的掌握上，容易誘使學(xué)生在學(xué)習(xí)和備考時(shí)將精力集中在要點(diǎn)的記憶上，從而無視程序設(shè)計(jì)辦法的掌握和實(shí)際動(dòng)手能力的提高，無法保證項(xiàng)目教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

針對以上問題，在課程設(shè)置上，為了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)課與理論課別離出來，獨(dú)自設(shè)置18學(xué)時(shí)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程。此外，為了實(shí)現(xiàn)“卓越項(xiàng)目師教育培養(yǎng)方案〞中培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會開展需要的高質(zhì)量項(xiàng)目技術(shù)人才的要求，學(xué)校新增36學(xué)時(shí)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程。在考核方式上，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的理論課程采用期末閉卷筆試為主的方式；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程采用上機(jī)機(jī)試為主的方式；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程的考核方式包括軟件設(shè)計(jì)與編程、課程設(shè)計(jì)報(bào)告編寫以及一對一辯論。

2.2教學(xué)辦法的改革

長期以來，傳統(tǒng)的教學(xué)辦法更注重人的社會性和共性培養(yǎng)，無視培養(yǎng)人的個(gè)性和發(fā)明性，其結(jié)果是培養(yǎng)了大量統(tǒng)一模式的“規(guī)范件〞[7]。針對計(jì)算機(jī)卓越班學(xué)生的項(xiàng)目能力和創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)目標(biāo)，筆者提出一種適用于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。該教學(xué)法發(fā)明了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式，充沛發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和項(xiàng)目實(shí)踐能力。

圖1描繪了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法流程圖。該流程圖將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)活動(dòng)分成4個(gè)層次。其中，第1層次的教學(xué)從課堂講練開始，通過簡單實(shí)例的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握根底知識。第2層次的教學(xué)貫通于實(shí)驗(yàn)課的上機(jī)訓(xùn)練過程中，通過一些驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐技能。在此過程中，隨著學(xué)生理論知識的積累和實(shí)踐技能的提升，激發(fā)了他們運(yùn)用知識解決問題的動(dòng)力。第3層次的教學(xué)從第13教學(xué)周開始，教師會給學(xué)生布置課程設(shè)計(jì)的題目和要求。通過6周左右的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生獲得了綜合應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)了解決一般問題的能力。通過3個(gè)層次的教學(xué)，可以完成教學(xué)大綱和培養(yǎng)計(jì)劃的所有要求。第4層次的教學(xué)主要由計(jì)算機(jī)卓越班一些拔尖的學(xué)生牽頭，激勵(lì)他們帶領(lǐng)班里的普通學(xué)生成立課題組，申報(bào)校級、市級乃至國家級的各類大學(xué)生創(chuàng)新方案工程。獲得資助后，通過大學(xué)生創(chuàng)新方案工程的研究與開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新和解決實(shí)際問題的能力。在此過程中，每個(gè)大學(xué)生創(chuàng)新工程團(tuán)隊(duì)都會配備一位工程經(jīng)驗(yàn)豐盛的專業(yè)教師進(jìn)行全程指導(dǎo)，幫忙學(xué)生團(tuán)隊(duì)取得更大的成績。為了確保指導(dǎo)教師的效勞質(zhì)量，根據(jù)學(xué)校的教師坐班答疑制度，要求具有高級職稱的教師每周必須安頓8個(gè)小時(shí)的校內(nèi)坐班答疑時(shí)間，具有中級職稱的教師每周必須安頓12個(gè)小時(shí)的校內(nèi)坐班答疑時(shí)間。指導(dǎo)教師克服遠(yuǎn)郊辦學(xué)的困難，有了充足的時(shí)間為學(xué)生的課程答疑解惑，并且協(xié)助學(xué)生解決工程申報(bào)、工程實(shí)施以及工程辯論過程中遇到的各種問題。由于完成創(chuàng)新方案工程的主體是學(xué)生，教師只起到指導(dǎo)作用，這樣，學(xué)生不再把學(xué)習(xí)當(dāng)任務(wù)，而是根據(jù)工程的需求來學(xué)習(xí)，由被動(dòng)地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地尋求知識，從而更好地發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性，并且鍛煉了自己的發(fā)明能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及與教師交流的能力。該層次教學(xué)的優(yōu)勢在于能夠加快學(xué)生對知識的理解和融會貫穿，更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。2.3教學(xué)伎倆的改革

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)伎倆的改革主要體現(xiàn)為多樣化和全方位。

第一，高清視頻錄播系統(tǒng)的使用。學(xué)校在已經(jīng)擁有的專業(yè)視頻、音頻技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根底上，構(gòu)建了一套基于校園網(wǎng)的高清視頻錄播系統(tǒng)，通過校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，將傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)與現(xiàn)代教學(xué)伎倆有機(jī)結(jié)合，提高教學(xué)水平。筆者通過主講的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程獲得學(xué)校視頻課程建設(shè)的時(shí)機(jī)，將36學(xué)時(shí)的理論課進(jìn)行了全程錄播。在后臺錄制人員的幫忙以及學(xué)生的配合下，確保了視頻課程的教《W性、嚴(yán)謹(jǐn)性和欣賞性。

第二，多媒體課件與板書的有機(jī)融合。概念定義、根底語法、圖表類解釋表明等用多媒體課件講解，知識表示更形象、描述信息量更大，節(jié)約了板書時(shí)間。算法的推理與分析過程那么采用板書辦法，教師邊寫邊講，使學(xué)生思維和教師書寫同步，更有利于學(xué)生深入理解重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

第三，實(shí)驗(yàn)環(huán)境真實(shí)性的保障。本課程課堂上所講案例的所有代碼都在真實(shí)的開發(fā)環(huán)境上運(yùn)行，通過教師的引導(dǎo)，在師生交互過程中完成編碼工作，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和實(shí)踐能力的提高。本課程的上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境主要由計(jì)算機(jī)項(xiàng)目與技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心負(fù)責(zé)提供，一人一機(jī)，通過機(jī)房管理軟件控制師生交互，教師可以在答疑過程中將任何一臺機(jī)器作為教師機(jī)進(jìn)行屏幕播送教學(xué)，為學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)提供了良好的環(huán)境。此外，計(jì)算機(jī)項(xiàng)目與技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心還建有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，包括航運(yùn)信息處理實(shí)驗(yàn)室、航運(yùn)項(xiàng)目研究實(shí)驗(yàn)室、智能海事網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生創(chuàng)新基地、與甲骨文〔中國〕軟件系統(tǒng)有限公司合作設(shè)立的ORACLE實(shí)驗(yàn)室等，這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為大學(xué)生創(chuàng)新方案工程的實(shí)施提供了良好的條件。

第四，課程網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)。通過建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)平臺，從時(shí)間和空間上延伸了課堂教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)平臺上除提供教學(xué)根本文件外〔教學(xué)大綱、教學(xué)日歷〕，還及時(shí)上傳了課件、例題、練習(xí)題、單元測試內(nèi)容等教學(xué)資源。

3教學(xué)效果分析

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)法在教學(xué)理念和實(shí)施方式方面有很大的區(qū)別。在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程前后，筆者對上海海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2022級和2022級該課程的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，列出了各自的學(xué)習(xí)效果情況。其中，2022級選擇了采用創(chuàng)新教學(xué)法的計(jì)算機(jī)131卓越班，人數(shù)為31人。2022級選擇了采用傳統(tǒng)教學(xué)法的計(jì)算機(jī)121班，人數(shù)為37人。不同教學(xué)班級的教學(xué)效果對照見表1。其中，優(yōu)秀率由總評成績90分及以上學(xué)生的人數(shù)除以班級學(xué)生總數(shù)計(jì)算得出，良好率由總評成績80分及以上學(xué)生的人數(shù)除以班級學(xué)生總數(shù)計(jì)算得出。

由表1可知，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的計(jì)算機(jī)131卓越班優(yōu)秀率和創(chuàng)新工程參與度大幅當(dāng)先于采用傳統(tǒng)教學(xué)法的計(jì)算機(jī)121班。由于計(jì)算機(jī)131卓越班的學(xué)生從計(jì)算機(jī)專業(yè)3個(gè)班級中優(yōu)選而出，不能依據(jù)表1的數(shù)據(jù)簡單得出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法的結(jié)論，還需要考慮生源質(zhì)量因素對數(shù)據(jù)的影響。為了察看創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)際教學(xué)效果，筆者將所有計(jì)算機(jī)131卓越班的學(xué)生復(fù)原到大學(xué)入學(xué)時(shí)初始分班的狀態(tài)。然后，選擇計(jì)算機(jī)131班的學(xué)生數(shù)據(jù)代表創(chuàng)新教學(xué)法的教學(xué)效果，計(jì)算機(jī)121班的數(shù)據(jù)代表傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)效果。不同教學(xué)辦法的教學(xué)效果對照見表2。

由表2