面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的工程化教學(xué)探討

覃科

【摘 要】本文針對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程目前在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的特點(diǎn)提出工程化的教學(xué)模式，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐教學(xué)、產(chǎn)學(xué)研及考核方式五個(gè)方面進(jìn)行工程化教學(xué)的實(shí)踐，有效提高了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生的工程實(shí)踐水平。

【關(guān)鍵詞】面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 工程化教學(xué) 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）02C-0153-03

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為應(yīng)用程序的業(yè)界開發(fā)主流。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程在整個(gè)專業(yè)課程體系中占有重要的地位，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解面向?qū)ο蟮母拍畈⑴囵B(yǎng)學(xué)生使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和編寫的能力。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程主要包括“C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”和“Java程序設(shè)計(jì)”。面向?qū)ο笏婕暗某橄蟾拍罘倍唷?shí)踐性強(qiáng)，特別是C++語(yǔ)言語(yǔ)法復(fù)雜，Java語(yǔ)言內(nèi)容廣泛。如果采用傳統(tǒng)重視理論知識(shí)的教學(xué)方式，在極其有限的課堂教學(xué)中，學(xué)生難以領(lǐng)會(huì)面向?qū)ο蟮木?，甚至只能學(xué)到一點(diǎn)皮毛，無(wú)法學(xué)以致用。本文分析面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程教學(xué)中存在的問題，提出工程化教學(xué)模式并付諸教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)行了多元化的教學(xué)改革，取得了良好的效果。

一、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程教學(xué)中存在的問題

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的教學(xué)過(guò)程應(yīng)該注重理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，注重提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。然而，有不少學(xué)生在學(xué)完相關(guān)課程后，只明白一些語(yǔ)法規(guī)則，無(wú)法看懂程序，也不清楚這門語(yǔ)言到底有什么作用，更無(wú)法使用面向?qū)ο蟮乃枷肴ピO(shè)計(jì)程序。

（一）教學(xué)模式無(wú)法適應(yīng)工程需求。目前，大多數(shù)教師在講授相關(guān)課程時(shí)仍然采用以傳授學(xué)科知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式。教師在教學(xué)過(guò)程中注重語(yǔ)法、語(yǔ)句和基本概念的講解而忽視培養(yǎng)學(xué)生程序編寫的能力。大部分實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)作業(yè)只是單純地對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證和模仿，與實(shí)際的工程任務(wù)脫節(jié)，從而造成學(xué)生知識(shí)遷徙能力及動(dòng)手實(shí)踐能力較差。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中只注重具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)而忽視了工程化思想培養(yǎng)，與市場(chǎng)需求脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生感覺課程枯燥無(wú)味，學(xué)習(xí)積極性不高。這種教師演示、學(xué)生模仿的教學(xué)模式并不符合人的認(rèn)知規(guī)律，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程情景脫節(jié)。傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程教材往往以介紹編程語(yǔ)言為主線，一般都是先給出相關(guān)的概念和定義，然后使用簡(jiǎn)單的程序進(jìn)行闡明，缺乏工程中典型的實(shí)例介紹。通過(guò)課堂的講授，學(xué)生雖然掌握了相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，但無(wú)法形成系統(tǒng)的知識(shí)體系。教學(xué)內(nèi)容的安排只注重系統(tǒng)性，缺乏實(shí)用性，與實(shí)際工作場(chǎng)景有相當(dāng)差距，無(wú)法為學(xué)生引入工程中所使用的新方法、新技術(shù)。這樣，學(xué)生總覺得相關(guān)知識(shí)與技能“學(xué)過(guò)了，但不會(huì)做”，或者“什么都會(huì)一點(diǎn)，但是具體工作都不會(huì)做”，走向工作崗位的時(shí)候發(fā)現(xiàn)所學(xué)的內(nèi)容并不能完全勝任所擔(dān)負(fù)的工作。

（三）考核方式單一。在考核方式上仍然以分?jǐn)?shù)為主要激勵(lì)手段，雖然綜合了考勤、作業(yè)、平時(shí)表現(xiàn)和卷面成績(jī)幾方面的因素，但無(wú)法真實(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及實(shí)踐能力。特別在卷面考察中，程序設(shè)計(jì)類題目的評(píng)閱一般按步驟給分，但實(shí)際情況是即使一個(gè)關(guān)鍵字有錯(cuò)，整個(gè)程序也無(wú)法運(yùn)行。單一的考核方式使得學(xué)生只關(guān)心與考試成績(jī)相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不重視多元化知識(shí)的積累及實(shí)踐操作，而在課堂上學(xué)習(xí)到的內(nèi)容其實(shí)只是工程實(shí)踐中最基礎(chǔ)的知識(shí)，往往與實(shí)際工程的要求相差甚遠(yuǎn)。

二、工程化教育的含義

從以上分析我們可以看到，傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的教學(xué)把重心放在具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上，沒有從實(shí)際工程需求出發(fā)，忽視了工程化思想培養(yǎng)，從而影響了課程教學(xué)的實(shí)用性。

面向工程化的教學(xué)則是提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的有效方法之一。工程化教學(xué)是高等工程教育的一種教育理念，其內(nèi)涵是在培養(yǎng)高級(jí)工程人才的全過(guò)程中，從培養(yǎng)目標(biāo)、業(yè)務(wù)規(guī)格設(shè)計(jì)到教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法選用，從教育決策到教育實(shí)施再到教育模式，充分考慮工程的本質(zhì)、工程工作的要求，體現(xiàn)工程教育的工程特色。就世界發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)看，德國(guó)應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、澳大利亞科技大學(xué)、日本技術(shù)科技大學(xué)、法國(guó)專業(yè)技術(shù)學(xué)院等都是工程化教育的代表?，F(xiàn)代工程教育思想已經(jīng)逐步從“專業(yè)化”轉(zhuǎn)向“工程化”，面向工程化的教育已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際高等工程教育的發(fā)展趨勢(shì)。

在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的教學(xué)體系中，采用工程化教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)真實(shí)工程項(xiàng)目來(lái)掌握整個(gè)課程的主要知識(shí)和技能，是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力、增強(qiáng)學(xué)生對(duì)未來(lái)工作的適應(yīng)性的重要手段。

三、工程化教學(xué)的實(shí)踐

（一）教學(xué)內(nèi)容的選擇。工程化教學(xué)目的是使得學(xué)生在學(xué)習(xí)期間就具備職業(yè)所必需的實(shí)際工作能力，因此，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置必須服從于企業(yè)需要、崗位需要和工作需要。在進(jìn)行課程教學(xué)之前，首先進(jìn)行社會(huì)需求調(diào)查，對(duì)企業(yè)所需的崗位職業(yè)技能進(jìn)行分析，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)心理特點(diǎn)和認(rèn)知能力水平來(lái)確定學(xué)生所應(yīng)該具有的知識(shí)結(jié)構(gòu)及職業(yè)能力，從而確定教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方案。而且設(shè)計(jì)方案還需要由學(xué)校、行業(yè)專家、企業(yè)技術(shù)專家三方共同論證，以確保能夠在有限的課堂時(shí)間內(nèi)有效開展工程化教學(xué)。值得注意的是，在工程化教學(xué)中，語(yǔ)言細(xì)節(jié)已經(jīng)不再是課程的重點(diǎn)。因此，教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)行取舍，應(yīng)該貼近工程應(yīng)用的實(shí)際，保持教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性與前瞻性。

學(xué)生在學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，對(duì)于語(yǔ)言的語(yǔ)句及語(yǔ)法細(xì)節(jié)已經(jīng)有所掌握，因此，在課堂上要抓住面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想的特征，圍繞面向?qū)ο蟮某橄?、繼承、封裝和多態(tài)這四大特點(diǎn)展開教學(xué)。C++語(yǔ)言是半結(jié)構(gòu)化半面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，而Java是純粹的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言?？紤]到學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，因此我們會(huì)先開設(shè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程。這樣學(xué)生會(huì)體會(huì)到結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)之間的本質(zhì)區(qū)別。在學(xué)習(xí)過(guò)C++語(yǔ)言中的面向?qū)ο蟾拍钜院?，再開設(shè)Java程序設(shè)計(jì)課程，就會(huì)水到渠成，學(xué)生會(huì)越學(xué)越輕松，越來(lái)越有興趣。

在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，還需要注意根據(jù)企業(yè)需求對(duì)軟件開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行選擇。比如C++應(yīng)用程序的開發(fā)，在教學(xué)中一般使用VC++6.0，但在企業(yè)開發(fā)過(guò)程中，一般使用VS版本或QT、wxWidget平臺(tái)。因此要注意教學(xué)過(guò)程貼近工程現(xiàn)狀，使學(xué)生盡可能了解工程開發(fā)中的情況。

（二）教學(xué)方式的選擇。教學(xué)內(nèi)容確定后，需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來(lái)選擇具體的工程實(shí)踐項(xiàng)目，將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的知識(shí)點(diǎn)融合在具體的工程實(shí)例中。工程實(shí)例相互之間應(yīng)該具有一定的相關(guān)性和連貫性，從而理順課程知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)系，使之相互銜接，形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)相關(guān)課程的教學(xué)體系具有整體性、系統(tǒng)性和框架感。

在C++的教學(xué)過(guò)程中，我們將一個(gè)小型項(xiàng)目“圖書管理系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程貫穿于整個(gè)教學(xué)中。將圖書管理系統(tǒng)的模塊進(jìn)行拆分，每次課程解決一部分內(nèi)容，從類的設(shè)計(jì)到類的繼承和派生，從對(duì)象到對(duì)象數(shù)組，從靜態(tài)多態(tài)到動(dòng)態(tài)多態(tài)，循序漸進(jìn)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。教學(xué)過(guò)程完成以后，學(xué)生對(duì)于使用面向?qū)ο蟮母拍顏?lái)開發(fā)類似的管理系統(tǒng)就有了一個(gè)具體的認(rèn)知過(guò)程。在Java語(yǔ)言的教學(xué)中，考慮到學(xué)生已經(jīng)掌握面向?qū)ο蟮母拍詈秃x，采用較為復(fù)雜的“網(wǎng)絡(luò)聊天程序”作為工程教學(xué)案例，該案例不僅涉及Java語(yǔ)言的使用和面向?qū)ο蟮乃枷?，還涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理解和B/S程序的設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步拓寬學(xué)生視野。

在教學(xué)方式上，采用項(xiàng)目教學(xué)法將“工程項(xiàng)目”引入到教學(xué)中。教師在課前即將相關(guān)PPT交予學(xué)生，由學(xué)生自學(xué)基本概念。在課堂上，教師引入工程項(xiàng)目，將需要解決的問題以項(xiàng)目的形式交給學(xué)生，對(duì)該項(xiàng)目所涉及的重要思想和概念進(jìn)行講解和強(qiáng)調(diào)。在講解過(guò)程中，采用問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式啟發(fā)學(xué)生，從而充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性。之后由學(xué)生自己按照實(shí)際工作的程序制訂解決方案，進(jìn)而完成整個(gè)項(xiàng)目，從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。在以學(xué)生為主體的教學(xué)模式中，教師是項(xiàng)目實(shí)施的引導(dǎo)者、技術(shù)總監(jiān)和項(xiàng)目經(jīng)理。教師需要嚴(yán)格把關(guān)學(xué)生給出的任務(wù)解決方案并給出專業(yè)意見。在任務(wù)完成過(guò)程中，教師應(yīng)該適度給予專業(yè)知識(shí)及操作技巧的指導(dǎo)。任務(wù)完成后，教師對(duì)任務(wù)的完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并根據(jù)評(píng)價(jià)針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。同時(shí)，學(xué)生之間也相互進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

（三）實(shí)踐教學(xué)的開展。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)相關(guān)課程的特點(diǎn)，設(shè)置了三個(gè)層次的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容：基礎(chǔ)性實(shí)踐、綜合性實(shí)踐、設(shè)計(jì)性與探索研究性實(shí)踐。在課堂教學(xué)中，根據(jù)需要靈活融合實(shí)踐教學(xué)，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中理論課和實(shí)踐課嚴(yán)格區(qū)分的模式。

基礎(chǔ)性實(shí)踐主要作用在于鞏固學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握，由學(xué)生獨(dú)自完成。綜合性實(shí)踐在課程完結(jié)后開設(shè)，以課程設(shè)計(jì)為主要表現(xiàn)形式。綜合性實(shí)踐需要根據(jù)學(xué)生情況選擇難度適中的真實(shí)工程項(xiàng)目作為開發(fā)任務(wù)，將學(xué)生分為項(xiàng)目小組進(jìn)行程序開發(fā)，完成項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，并幫助學(xué)生進(jìn)一步積累相關(guān)的行業(yè)知識(shí)和項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。課程的課時(shí)極為有限，而面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)需要大量的實(shí)踐才能達(dá)到效果，因此在課外開設(shè)設(shè)計(jì)性與探索研究性實(shí)踐。設(shè)計(jì)性與探索研究性實(shí)踐可以由相關(guān)的學(xué)生社團(tuán)發(fā)起，也可以由教師組織興趣小組進(jìn)行學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)性與探索研究性實(shí)踐將重點(diǎn)放在應(yīng)用上，而不拘泥于具體的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言，讓學(xué)生接觸到本專業(yè)最新的研究領(lǐng)域，從而拓寬學(xué)生的視野，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的“零距離”對(duì)接。這樣就形成了一個(gè)有梯度、有層次、有階段性的實(shí)踐教學(xué)體系。

（四）產(chǎn)學(xué)研的開展。教師要實(shí)施工程化教學(xué)，必須自身具備相當(dāng)?shù)墓こ趟刭|(zhì)，因此只有積極開展校企合作，專業(yè)教師進(jìn)入合作企業(yè)，參與企業(yè)生產(chǎn)、科研、產(chǎn)品推廣、服務(wù)等各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能克服在教學(xué)過(guò)程中理論和實(shí)踐相脫離的弊端。教師依據(jù)企業(yè)需求和真實(shí)的工作過(guò)程及時(shí)調(diào)整面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的內(nèi)容和教學(xué)模式，進(jìn)而提高自身的學(xué)術(shù)水平和教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，聘請(qǐng)企業(yè)的技術(shù)人員和主管人員到學(xué)校開設(shè)相關(guān)技術(shù)講座，將企業(yè)前沿應(yīng)用介紹給學(xué)生，從而激發(fā)學(xué)生的興趣，樹立學(xué)習(xí)目標(biāo)。在學(xué)生開展設(shè)計(jì)性與探索研究性實(shí)踐的過(guò)程中，聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員作為指導(dǎo)老師，與專業(yè)教師一起承擔(dān)項(xiàng)目運(yùn)作的指導(dǎo)和監(jiān)督職責(zé)，使學(xué)生的程序開發(fā)過(guò)程符合企業(yè)規(guī)范，并為優(yōu)秀的學(xué)生創(chuàng)造條件，使其能夠參與到企業(yè)的相關(guān)工作中。同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，開設(shè)相關(guān)課程的針對(duì)性企業(yè)實(shí)習(xí)，為學(xué)生創(chuàng)建優(yōu)良的實(shí)習(xí)環(huán)境，參與真實(shí)的企業(yè)工程實(shí)踐。

（五）全面的考核制度。將學(xué)生的工程實(shí)踐能力引入評(píng)價(jià)體系，并加大工程實(shí)踐能力在評(píng)分中的比重（30%以上）。在團(tuán)隊(duì)合作的課程中引入團(tuán)隊(duì)評(píng)分制，將系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、任務(wù)分工及合作情況、項(xiàng)目答辯等作為學(xué)生的考核指標(biāo)，對(duì)同一開發(fā)小組的成員要有明確的個(gè)人評(píng)價(jià)，而不是對(duì)小組整體開發(fā)情況進(jìn)行籠統(tǒng)的考核和評(píng)價(jià)，讓學(xué)生體會(huì)到（下轉(zhuǎn)第172頁(yè)）（上接第154頁(yè)）有付出就有收獲，避免個(gè)別學(xué)生渾水摸魚。同時(shí)，將學(xué)生實(shí)習(xí)企業(yè)的反饋計(jì)入考核體系，通過(guò)收集企業(yè)和學(xué)生的反饋來(lái)指導(dǎo)課程的教學(xué)。對(duì)學(xué)生參與的相關(guān)社團(tuán)活動(dòng)和興趣小組的工作進(jìn)行激勵(lì)，有條件的予以經(jīng)費(fèi)支持或計(jì)入獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定。

總之，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的工程化教學(xué)實(shí)施取得了一些明顯的效果，學(xué)生不僅掌握了相關(guān)的語(yǔ)言，更對(duì)企業(yè)中面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)流程有了實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)，能夠用面向?qū)ο蟮乃枷雭?lái)解決相關(guān)問題。同時(shí)，興趣小組和編程社團(tuán)的活動(dòng)也步入正規(guī)，學(xué)生參與競(jìng)賽的熱情高，學(xué)習(xí)主動(dòng)，也取得了一些成績(jī)。教學(xué)中，教師在得到學(xué)生的主動(dòng)回應(yīng)后，積極性更高，責(zé)任心更強(qiáng)。從實(shí)施過(guò)程和結(jié)果來(lái)看，工程化教學(xué)方式是符合面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類課程的特點(diǎn)的，是行之有效的。

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[6]潘天紅，陳權(quán)，宋余慶等.工科類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革和創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索——依托創(chuàng)新工程設(shè)計(jì)國(guó)際化教學(xué)（SPIED）[J].教育與教學(xué)研究，2016（9）

【基金項(xiàng)目】桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2013JB05）；廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2015JGA383）

【作者簡(jiǎn)介】覃 科（1979— ），女，湖北松滋人，桂林航天工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系講師，碩士，研究方向：模式識(shí)別，數(shù)據(jù)挖掘。

（責(zé)編 黎 原）