基于云平臺的“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)改革

黃 云， 洪佳明， 覃遵躍， 王新峰

(1. 吉首大學(xué) 軟件服務(wù)外包學(xué)院， 湖南 張家界 427000;2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院， 廣東 廣州 510006)

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基于云平臺的“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)改革

黃 云1， 洪佳明2， 覃遵躍1， 王新峰1

(1. 吉首大學(xué) 軟件服務(wù)外包學(xué)院， 湖南 張家界 427000;2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院， 廣東 廣州 510006)

“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對于軟件工程專業(yè)的學(xué)習(xí)具有重要地位。通過對教學(xué)中存在的普遍問題進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究成果和我校軟件工程專業(yè)實際情況，基于學(xué)校云實驗中心平臺的建設(shè)，對課程的實踐教學(xué)體系進(jìn)行改革，通過搭建課程的實踐教學(xué)平臺，組織建立實踐教學(xué)資源庫，并引入“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，聘用高年級學(xué)生助教幫助學(xué)生完成實踐任務(wù)，有效激發(fā)了學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的興趣，提升了學(xué)習(xí)效果。

程序設(shè)計基礎(chǔ)； 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)； 翻轉(zhuǎn)課堂； 實踐教學(xué)體系； 學(xué)生助教； 實驗云平臺； 實踐教學(xué)資源

0 引 言

吉首大學(xué)軟件工程專業(yè)為湖南省教學(xué)改革試點專業(yè)，為了培養(yǎng)“面向產(chǎn)業(yè)、服務(wù)全球”的高層次軟件人才，實行校企深度合作的“2(校)1(園)1(企)”人才培養(yǎng)模式，尤其強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作精神。“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程開設(shè)在第一學(xué)期，為專業(yè)核心基礎(chǔ)課，主要講授程序設(shè)計語言(目前選用C語言)的基礎(chǔ)知識、基本語法和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。學(xué)生通過理論、實驗及課程設(shè)計等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，掌握C語言的基本語法結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想，養(yǎng)成良好的程序設(shè)計風(fēng)格和習(xí)慣，能應(yīng)用程序設(shè)計的思維方法解決和處理部分實際問題，為軟件開發(fā)與設(shè)計能力的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在教學(xué)活動中占有重要地位，一方面，實踐環(huán)節(jié)的開展有利于學(xué)生對理論知識的消化與吸收；另一方面，實踐環(huán)節(jié)有利于將理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。此外，實踐環(huán)節(jié)的開展還有利于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的自學(xué)習(xí)慣，具有一定的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊協(xié)作精神。

1 “程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)中存在的問題

在多年的教學(xué)過程中，根據(jù)對不同年級學(xué)生“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐環(huán)節(jié)的跟蹤調(diào)查，結(jié)合與多個兄弟院校教師的交流以及網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)資源的整理，發(fā)現(xiàn)“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的實踐教學(xué)存在以下問題：

(1) 實驗資源不足，實踐環(huán)節(jié)未被充分重視。由于受擴(kuò)招等現(xiàn)狀的影響，學(xué)校部分教學(xué)資源出現(xiàn)緊缺。實驗機(jī)房和實驗機(jī)位都出現(xiàn)不足，多個專業(yè)、班級的不同課程的實驗被壓縮到同一個實驗室進(jìn)行，實驗課時分配不足。此外，受校企合作辦學(xué)等新型辦學(xué)模式的影響，部分企業(yè)教師授課需要集中部分時段占用實驗機(jī)房，“程序設(shè)計基礎(chǔ)”等課程的實驗課時被壓縮。另一方面，由于實驗室建設(shè)一直重視硬件投入，對軟件部分投入不足，極少關(guān)注程序設(shè)計實驗平臺的搭建，學(xué)生實驗的平臺化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化管理不到位，用于實驗的資源庫建設(shè)進(jìn)展緩慢。

(2) 實驗形式單一，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！俺绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)”等課程的實驗教學(xué)往往與理論授課同時進(jìn)行，主要是對所授理論知識的驗證與應(yīng)用拓展。往往是教師布置實驗習(xí)題，學(xué)生每人一組在實驗課時進(jìn)行編程調(diào)試，教師進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)和檢查。實驗習(xí)題大部分來自書本習(xí)題，利用相應(yīng)章節(jié)所涵理論知識可編程實現(xiàn)。這樣的實驗形式一方面缺乏對學(xué)生實驗前期準(zhǔn)備工作的指導(dǎo)，無法幫助學(xué)生快速入門；另一方面，由于缺乏綜合性的、與實際應(yīng)用結(jié)合緊密的實踐項目，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不足，缺乏主動性探究式學(xué)習(xí)。此外，單人完成實驗項目難以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神，不利于研討式學(xué)習(xí)的開展。

(3) 師生互動性差，實驗指導(dǎo)無法滿足學(xué)生需要?！俺绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)”既是軟件工程專業(yè)的核心專業(yè)課程之一，也是一門很重要的專業(yè)入門課程。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷高考進(jìn)入大學(xué)，生活環(huán)境和學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)生變化，學(xué)習(xí)的諸多要素也與高中時代具有差異。學(xué)生在逐漸適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)方式時，需要教師的悉心指導(dǎo)，需要與教師有較多的互動。學(xué)生在上“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實驗課時往往會遇到以下主要問題：① 不能理解計算機(jī)執(zhí)行程序的基本原理，不了解C程序編譯運行的過程；② 對C程序的集成開發(fā)環(huán)境不熟悉，不能運用工具進(jìn)行調(diào)試，對其提示的錯誤信息和警告信息無法識別和處理；③ 尚未形成程序設(shè)計的基本思維，對C程序的基本語法不熟悉；④ 部分同學(xué)對計算機(jī)操作不熟悉，打字速度影響編程效率。帶著這些問題，學(xué)生在實驗過程中需要教師詳細(xì)指導(dǎo)。由于師資力量不足，一名教師需要同時指導(dǎo)幾十名同學(xué)進(jìn)行實驗，導(dǎo)致大部分同學(xué)的問題無法得到解決。在課外，師生缺乏足夠的溝通渠道，學(xué)生往往通過qq、E-mail、手機(jī)等與教師進(jìn)行課后交流，但總體上只是少數(shù)同學(xué)的個別行為。而且對于同學(xué)實驗中的問題，往往需要針對當(dāng)時的實驗環(huán)境和編輯運行的狀態(tài)進(jìn)行指導(dǎo)和講解，已有的實驗條件與交流渠道無法實現(xiàn)。

(4) 實驗效果難以及時、客觀進(jìn)行監(jiān)測。在“程序設(shè)計基礎(chǔ)”的實驗課中，由于指導(dǎo)學(xué)生已經(jīng)占據(jù)了全部課時，教師需要在課后通過實驗報告、集中時間上機(jī)考核等方式監(jiān)測學(xué)生的實驗效果。然而，這些方式的時效性和準(zhǔn)確性不足。一份漂亮的實驗報告不等于學(xué)生順利完成實驗，不代表學(xué)生已經(jīng)掌握相關(guān)知識；上機(jī)考核一般都在學(xué)期結(jié)束之時，這時發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中的不足已經(jīng)太晚了。此外，這些評價更不具有全面性，無法評價學(xué)生是否達(dá)到課程要求的能力與素質(zhì)。

2 “程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實踐教學(xué)改革現(xiàn)狀

不同高校已經(jīng)開展了“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實踐環(huán)節(jié)的大量改革研究，并已取得許多相關(guān)成果。劉光蓉等[1-2]在“C程序設(shè)計”課程教學(xué)中實施理實一體化教學(xué)模式，融“教、學(xué)、做”為一體，將理論知識融于實踐教學(xué)中，推動教師與學(xué)生在教學(xué)過程中產(chǎn)生互動，讓學(xué)生在學(xué)練中理解理論知識，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；確定以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的C程序設(shè)計實驗教學(xué)目標(biāo)。設(shè)置驗證型實驗，使學(xué)生熟悉C程序設(shè)計計算環(huán)境；選擇設(shè)計型實驗，培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力；設(shè)置綜合型實驗，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新意識。此外，C程序設(shè)計實驗教學(xué)還應(yīng)注意“管理流程規(guī)范、加強(qiáng)上機(jī)引導(dǎo)、強(qiáng)調(diào)思維拓展、改進(jìn)考核機(jī)制”等。

文獻(xiàn)[3]認(rèn)為教師應(yīng)該精心選擇實驗內(nèi)容，讓理論、實踐及應(yīng)用緊密結(jié)合，在C程序設(shè)計的實踐教學(xué)體系中應(yīng)注意提高實踐教學(xué)所占的比重，并結(jié)合上機(jī)作業(yè)、綜合性課程設(shè)計以及專業(yè)化學(xué)科競賽選拔等環(huán)節(jié)突出學(xué)生的程序開發(fā)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。趙誠等[4]結(jié)合現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論制定程序設(shè)計基礎(chǔ)的實驗教學(xué)大綱，建立基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、課程設(shè)計及課外拓展相結(jié)合的實驗內(nèi)容體系，通過教學(xué)資源庫和實驗教材等建設(shè)，鼓勵自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、團(tuán)隊式合作，強(qiáng)化動手能力的培養(yǎng)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)認(rèn)知與編程能力，應(yīng)用計算機(jī)解決實際問題的能力。面向創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的C 語言程序設(shè)計實踐教學(xué)改革[5]提出“粗、精、仿、練、操”的教學(xué)理念，對學(xué)生進(jìn)行分層次因材施教，實驗以小組形式完成，注意培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力。文獻(xiàn)[6-7]在研究分層實驗教學(xué)中分別側(cè)重研究了模糊評價考核方式和階段式程序設(shè)計目標(biāo)設(shè)定等問題。文獻(xiàn)[8]主要針對部分學(xué)生動手能力差、學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)成績低等問題，采用結(jié)對編程方式幫助其提高學(xué)習(xí)興趣。文獻(xiàn)[9-10]分別對程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學(xué)中的手段與方法改革進(jìn)行研究，提出協(xié)作學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、階梯式教學(xué)、項目驅(qū)動等方法與手段的應(yīng)用。文獻(xiàn)[11-12]則分別對程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗中的循環(huán)結(jié)構(gòu)與函數(shù)等實驗內(nèi)容進(jìn)行了研究。

3 基于云平臺的“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)改革研究

高校的教學(xué)實踐活動必須適用于學(xué)校及學(xué)生的實際情況，滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求。吉首大學(xué)是一所處于少數(shù)民族區(qū)域的綜合性二本院校，軟件工程專業(yè)的學(xué)生來自20個不同的省區(qū)，既有信息技術(shù)基礎(chǔ)教育發(fā)達(dá)的沿海城市，也有信息基礎(chǔ)落后的西部民族區(qū)域；專業(yè)每年招收新生280人左右，有200人為高考普招生，有50人為民族預(yù)科生轉(zhuǎn)入，還有30人為職高對口招生，在200名普招生中，文史類考生為60人，理工類學(xué)生140人。吉首大學(xué)致力于打造地方綜合性大學(xué)高層次軟件人才培養(yǎng)卓越品牌，按照“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”和軟件工程專業(yè)國際認(rèn)證的目標(biāo)要求，實行校企深度合作的培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)，主要包括表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力、創(chuàng)新能力、獨立思考與解決問題的能力等。

基于軟件工程專業(yè)生源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息技術(shù)基礎(chǔ)差異較大的實際情況，為了達(dá)到專業(yè)國際認(rèn)證中百分之百合格的要求和吉首大學(xué)打造高層次軟件人才培養(yǎng)卓越品牌的目標(biāo)，通過“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)，既要培養(yǎng)每個學(xué)生的計算思維和基礎(chǔ)編程能力，也要發(fā)現(xiàn)、選拔并培養(yǎng)部分對程序設(shè)計有強(qiáng)烈愛好，能獨立解決有一定難度的實際應(yīng)用問題的學(xué)生。為此，對“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的實驗教學(xué)做了如下改革。

3.1 云實驗中心建設(shè)

云平臺的建立不僅能整合有限的實驗室資源，還可提高師生教學(xué)實驗和研發(fā)工作的效率[13]。為了讓學(xué)生實驗打破時空限制，實現(xiàn)師生零距離交流，記錄每個學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，吉首大學(xué)建立了云實驗中心，專用于軟件工程專業(yè)學(xué)生軟件開發(fā)相關(guān)課程實踐活動。

學(xué)校利用千兆校園網(wǎng)和無線教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，新建由24臺高性能服務(wù)器組成的云實驗中心，能夠支持1 500個學(xué)生專屬實驗機(jī)同時上線運行，并利用當(dāng)下最先進(jìn)的5G技術(shù)建立5GWiFi網(wǎng)絡(luò)教室解決了學(xué)生密集區(qū)高帶寬高傳輸速率的難題，為“學(xué)習(xí)—實訓(xùn)—再學(xué)習(xí)—再實訓(xùn)”的理論與實踐一體化提供了技術(shù)支持。

圖1 云實驗中心拓?fù)鋱D

每位學(xué)生都將分配到實驗平臺環(huán)境與實踐教學(xué)資源完善齊備的個人專屬虛擬實驗機(jī)，無論是在實驗室、教室還是宿舍，校園網(wǎng)覆蓋的地方都能用自己的智能終端接入云實驗平臺。平臺能提供必要的實驗環(huán)境和學(xué)習(xí)資源，能保存?zhèn)€人的實驗狀態(tài)并記錄其實驗和學(xué)習(xí)過程。通過平臺還能隨時隨地共享學(xué)習(xí)資源、收發(fā)信息，進(jìn)行師生之間、生生之間的在線互動。

3.2 “程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)體系改革

“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)既要培養(yǎng)全部學(xué)生的基礎(chǔ)編程能力，又要選拔培養(yǎng)少數(shù)有特殊興趣愛好的學(xué)生。由此，我們對課程的實踐教學(xué)體系進(jìn)行了一定調(diào)整，分階段分層次設(shè)定多個環(huán)節(jié)的實踐教學(xué)活動。

首先，按照人們的認(rèn)知過程將“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐過程分為初識期、入門期、提高期、攻堅期和突破期五個階段。初識期的實驗以驗證性實驗為主，需要學(xué)生熟悉編程環(huán)境，了解程序編寫運行的基本過程。入門期階段是課程的分水嶺，許多學(xué)生在這一階段編程能力提升較慢，在以后的階段逐漸掉隊，往往會失去繼續(xù)學(xué)習(xí)的動力；入門期階段需要教師多做案例示范，學(xué)生首先應(yīng)多模仿案例編程，然后做一些簡單設(shè)計實驗；該階段還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在實驗中多做經(jīng)驗總結(jié)，不斷了解程序調(diào)試和測試。提高和攻堅階段需要學(xué)生通過綜合類和設(shè)計類實驗，形成良好的編程習(xí)慣，并逐漸培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，設(shè)計類程序開發(fā)還將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。突破階段需要學(xué)生分工協(xié)作完成小型系統(tǒng)軟件，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作精神，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)能力。

然后，根據(jù)每個階段知識與能力掌握程度的不同要求，分為考核層、考查層和選拔層三個不同的層次。表1展示了階段式分層次實踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)(單元格中不同深度的底紋顏色代表學(xué)生需要達(dá)標(biāo)的時間順序，黃色底紋和粉色底紋不要求每個學(xué)生都達(dá)標(biāo))，每個階段的考核層是實踐活動中每個學(xué)生必須掌握的能力；考查層的內(nèi)容在課程結(jié)束時學(xué)生需要基本達(dá)到要求，學(xué)生只有滿足某個階段考核層的要求后，方可進(jìn)入下一階段進(jìn)行實踐活動。通過對選拔層的能力訓(xùn)練，選拔少量優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行競賽培訓(xùn)。

最后，我們將“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的實踐環(huán)節(jié)分成了實驗教學(xué)、課程設(shè)計及第二課堂三個部分。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在前四個階段的實驗課時開展；課程設(shè)計環(huán)節(jié)在學(xué)期的最后兩周集中進(jìn)行，對應(yīng)突破期階段；第二課堂主要采用開放實驗室的形式進(jìn)行，每位學(xué)生每周三次共六小時進(jìn)入開放實驗室，時間安排在周末以及周一到周五的晚上，第二課堂的內(nèi)容根據(jù)學(xué)生的不同層次進(jìn)行劃分。若在實驗教學(xué)中學(xué)生未達(dá)到對應(yīng)階段的考核層要求，則在第二課堂加強(qiáng)本階段的練習(xí)，優(yōu)秀的學(xué)生可以在第二課堂進(jìn)行相應(yīng)的考查層和選拔層實驗項目的學(xué)習(xí)實踐。

表1 “程序設(shè)計基礎(chǔ)”階段式分層次實踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

3.3 實踐教學(xué)平臺與資源建設(shè)

為了讓學(xué)生在實踐學(xué)習(xí)過程中得到更好的指導(dǎo)，利用購買和聯(lián)合研發(fā)，搭建了多個實訓(xùn)平臺，“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)中使用了上海睿亞訓(xùn)公司的云博實踐數(shù)字資源庫平臺和實踐能力提升平臺、ACM Online Judge在線答題平臺、校企合作研發(fā)并部署的智能移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)(湖南省教育信息化專項項目)。用于教師發(fā)布實驗內(nèi)容和實踐項目、上傳實踐學(xué)習(xí)資源、監(jiān)測學(xué)生實驗效果、解惑學(xué)生難題；有利于學(xué)生下載實踐資源、完成實踐任務(wù)、獲得教師指導(dǎo)。

首先，我們在ACM OJ平臺發(fā)布5 800多道實驗題目，并對題目分別按難度和對應(yīng)的知識點進(jìn)行分類；其次，每次實驗教學(xué)均錄制了一個講解視頻和一個演示視頻，講解視頻主要介紹了實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康?、關(guān)鍵知識點、基本步驟和常見問題等，演示視頻中選擇與學(xué)生本次實驗任務(wù)相似的項目，錄制對其進(jìn)行編碼、編譯、調(diào)試、糾錯和運行的全過程；此外，通過校企聯(lián)合開發(fā)，建立了30個C程序小型管理系統(tǒng)、應(yīng)用軟件或小游戲，這些系統(tǒng)既有完整的代碼，也有設(shè)計詳細(xì)文檔。對于“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實驗教學(xué)和課程設(shè)計中的指導(dǎo)，我們撰寫了詳細(xì)的實驗指導(dǎo)書和項目開發(fā)案例講義，通過幾年的不斷積累和改進(jìn)，目前以分別完成“程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書》和“程序設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計案例分析》兩本書稿，其中“程序設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計案例分析》已被中南大學(xué)出版社收稿，將于近期正式出版。學(xué)生可以通過云實驗中心平臺訪問以上課程資源，平臺還為學(xué)生留有上傳接口，學(xué)生可以上傳其完成的項目資源。

3.4 引入“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”(Flipped Classroom)作為一種自下而上的教育模式，是讓學(xué)生在家里聽課、在課堂上“做作業(yè)”的教學(xué)方式[14-15]。為了讓學(xué)生能夠高效利用有限的實驗教學(xué)時間，同時逐漸培養(yǎng)其自學(xué)能力和主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，我們在“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)中引入“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式。

每次實驗教學(xué)前一周，教師確定下次實驗每位學(xué)生需要完成的實驗任務(wù)，組織好必要的實驗資源，并通過智能移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)。學(xué)生通過移動終端自動接收到實驗任務(wù)和實驗資源的相關(guān)信息，登錄云博實踐數(shù)字資源庫平臺，在指定位置獲取相關(guān)實驗資料，包括本次實驗的指導(dǎo)書、相關(guān)案例、以及本次實驗的講解視頻和演示視頻，學(xué)生在本次實驗前通過閱讀實驗指導(dǎo)書和觀看視頻了解實驗的基本方法與策略，并仔細(xì)完成實驗項目設(shè)計和代碼編寫，記錄自學(xué)和編碼中存在的各種問題。

實驗中，學(xué)生在開放實驗室就預(yù)習(xí)時存在的問題請求教師指導(dǎo)，完成代碼調(diào)試并提交實驗結(jié)果；教師需認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生完成實驗調(diào)試，解決學(xué)生在實驗中遇到的各種問題，并記錄學(xué)生實驗中存在的主要問題。

實驗后，學(xué)生就實驗情況進(jìn)行實驗總結(jié)，完成實驗報告。教師及時總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，就學(xué)生遇到的典型問題進(jìn)行統(tǒng)一講解，還需要分析不同學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，確定每個學(xué)生下一時間所進(jìn)行的實驗學(xué)習(xí)階段(不同進(jìn)展的學(xué)生所出的階段具有一定差異)。

3.5 聘請學(xué)生助教實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)指導(dǎo)和監(jiān)測

“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)過程中，根本的問題是教師資源缺乏，許多學(xué)生的問題無法得到及時詳細(xì)的解答，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果無法完整有效監(jiān)測，學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑無法根據(jù)個人情況進(jìn)行規(guī)劃。每個學(xué)生都期望能編寫正確的程序，實踐過程中所遇問題的累積會逐漸降低學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，甚至?xí)袑W(xué)生對授課教師產(chǎn)生不滿情緒，這將嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)的質(zhì)量。為了解決師資力量不足所導(dǎo)致的問題，我們從高年級擇優(yōu)選擇有服務(wù)意愿的學(xué)生作為學(xué)生助教，在“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)參與指導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生解決實踐中的疑問和錯誤，引導(dǎo)學(xué)生形成良好的編程習(xí)慣，順利完成實踐任務(wù)。

學(xué)生助教的具體任務(wù)包括：① 幫助教師管理維護(hù)ACM OJ平臺的運行，整理平臺上的題庫；② 在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)幫助老師對學(xué)生實驗中的問題進(jìn)行指導(dǎo)，并負(fù)責(zé)整理學(xué)生常見的問題；③ 對學(xué)生的效果進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測和評價，并將相關(guān)意見交給教師進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)層次評定；④ 在第二課堂對不同層次的學(xué)生下達(dá)不同的實驗任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生完成第二課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，并為選拔優(yōu)秀學(xué)生提供建議和詳細(xì)依據(jù)；⑤ 為課程設(shè)計環(huán)節(jié)中每個小組的前期準(zhǔn)備提供必要的技術(shù)指導(dǎo)；⑥ 輔助教師接收并處理學(xué)生通過各種實踐平臺提出的問題，定期對學(xué)生實踐中的問題進(jìn)行答疑。

學(xué)生助教有效的提高了教師指導(dǎo)的效率，一定程度上滿足了學(xué)生實踐中答疑的需求，還能對學(xué)生助教自身的知識掌握程度、溝通能力及解決問題能力的提高具有一定的幫助。在聘請學(xué)生助教的過程中，制定了學(xué)生助教聘任制度、管理制度、評價與考核制度及獎勵制度等多項管理制度，教師在學(xué)期初還對學(xué)生助教進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)，保證學(xué)生助教能充分發(fā)揮作用，幫助“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實踐活動順利完成。

此外，我們提高實踐測試在課程考核中的比重，并實行按階段測試的方法進(jìn)行。為此我們建立了“程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐能力監(jiān)測體系，確定每個階段學(xué)生應(yīng)該具備的各種能力，并制定每個階段的測試方案。另一方面，我們按學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的進(jìn)展確定不同學(xué)生的測試時間，既鼓勵優(yōu)秀學(xué)生提取完成下一階段的實踐學(xué)習(xí)，也允許基礎(chǔ)較差的學(xué)生推遲完成前一階段的測試。學(xué)校還在學(xué)期末組織新生進(jìn)行C程序設(shè)計大賽，組織優(yōu)秀學(xué)生與懷化學(xué)院等兄弟院校的新手進(jìn)行程序設(shè)計友誼競賽，激發(fā)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)程序設(shè)計的熱情。

4 “程序設(shè)計基礎(chǔ)”實踐教學(xué)改革成效

通過近幾年對“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程實踐教學(xué)的不斷改革，已經(jīng)取得一定的教學(xué)成果。軟件工程專業(yè)10級到13級的學(xué)生已全部通過國家計算機(jī)等級Ⅱ級考試，10級到12級的學(xué)生超過50%拿到軟件設(shè)計師資格證書。2013年和2014年組隊獲得湖南省藍(lán)狐杯大學(xué)生程序設(shè)計大賽二等獎兩項、三等獎三項；參加2013年、2014年藍(lán)橋杯決賽獲全國二等獎1項，三等獎3項；軟件工程專業(yè)學(xué)生參加全國2012年大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，獲全國二等獎一項；2013年組隊參加第四屆中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲全國一等獎和二等獎各一項；2014年組隊參加第三屆“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計大賽，榮獲二等獎及最佳創(chuàng)新獎。近三年，軟件工程專業(yè)學(xué)生參加全國大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目1項，湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目3項；近2年，軟件工程專業(yè)有20名學(xué)生獲得軟件著作權(quán)。

5 結(jié) 語

“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程在軟件工程專業(yè)中占有重要地方，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，建立良好的編程習(xí)慣，培育工程化軟件設(shè)計的啟蒙思想具有重要地位。通過課程實踐環(huán)節(jié)的改革，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，已經(jīng)取得一定成效。隨著慕課等新的學(xué)習(xí)方式的推廣、軟件工程專業(yè)辦學(xué)國際化程度的提升以及專業(yè)工程碩士辦學(xué)推進(jìn)等新形式的出現(xiàn)，改革的要求將不斷發(fā)生變化，我們將繼續(xù)對實驗教學(xué)體系、教學(xué)資源、教學(xué)方法與手段等做更加深入的改革。

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Experimental Teaching Reform of Foundation of Programming Design Based on Cloud Platform

HUANGYun1，HONGJia-ming2，QINZun-yue1，WANGXin-feng1

(1. School of Software and Service Outsourcing, Jishou University, Zhangjiajie 427000, China;2. School of Medical Information Engineering, Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 510006, China)

Experiment teaching of foundation of programming design is an important course for students of software engineering. Based on the analyzing the common problems in the teaching process, combining the existing research results, and depending on real situation in our university, we propose the experimental teaching reform for the course based on cloud platform. Considering the reality of professional construction on software engineering undergraduate, and using the experimental cloud platform in our university, our reform in the practice teaching system consists of the following steps: constructing experimental teaching platform for the class, constructing practice teaching resources, using inverted classroom teaching mode, and introducing student assistants in the practice teaching process. Our research results show that, the proposed reform effectively stimulates students' interest in the learning process, and effectively enhances the learning effect.

programming design basis; practice teaching; inverted classroom; practice teaching system; student assistants; experimental cloud platform; practice teaching resource

2015-02-27

湖南省教育廳教學(xué)改革研究項目(湘教通[2013]223號)；湖南省普通高等學(xué)?！笆濉睂I(yè)綜合改革試點項目(湘教通[2012]266號)

黃 云(1976-),男,土家族，湖南張家界人，博士,副教授，主要從事程序設(shè)計基礎(chǔ)、算法設(shè)計與分析及數(shù)據(jù)挖掘等課程的教學(xué)。

Tel.：13907447310；E-mail：huangyun@ustc.edu.cn

洪佳明(1984-),男，廣東揭陽人，博士，講師，主要從事程序設(shè)計基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計及數(shù)據(jù)挖掘等課程的教學(xué)。

Tel.：13430200356；E-mail：327393962@qq.com

TP 311; G 642.0

A

1006-7167(2016)02-0191-05