淺析面向研究生階段“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程內(nèi)容設(shè)置

吳正江+高巖

【摘要】面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生開(kāi)設(shè)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程存在學(xué)生基礎(chǔ)不一致、需求不一致等實(shí)際情況。文章分析了這門(mén)課程在教材、內(nèi)容設(shè)計(jì)、考核方面所面臨的一些問(wèn)題，借鑒輕量化軟件設(shè)計(jì)思想，提出以項(xiàng)目為主線、翻轉(zhuǎn)課堂為基礎(chǔ)、主動(dòng)教學(xué)為實(shí)現(xiàn)手段的課程內(nèi)容設(shè)置的一些想法和建議。

【關(guān)鍵詞】“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”；研究生培養(yǎng)；輕量化教學(xué)；項(xiàng)目教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

一、背景介紹

2015年教育部出臺(tái)了《關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)》，在研究生的培養(yǎng)工作上，要求一方面要重視研究生課程在研究生培養(yǎng)過(guò)程中的積極引導(dǎo)作用，另一方面要求尊重研究生的主體地位，鼓勵(lì)研究生參與教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)改革和教學(xué)評(píng)價(jià)。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士及學(xué)術(shù)碩士來(lái)說(shuō)，“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”是一門(mén)專業(yè)類型的基礎(chǔ)課，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο缶幊痰乃季S，并進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新、合作及實(shí)踐能力。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言是目前軟件行業(yè)的主流，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言具有開(kāi)發(fā)和使用簡(jiǎn)單、容易模塊化、開(kāi)放、健壯、平臺(tái)無(wú)關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)。2017年上半年最流行的5種編程語(yǔ)言中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言占了4種，它們分別是JAVA（第一位）、C++（第三位）、Python（第四位）、C#（第五位）。唯一的面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C語(yǔ)言占據(jù)第二位，足見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)于面向?qū)ο箢惓绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言的偏愛(ài)。

現(xiàn)階段，隨著IT行業(yè)成為社會(huì)上月薪最高的行業(yè)，越來(lái)越多的學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程，在考研過(guò)程中選擇計(jì)算機(jī)專業(yè)。而在研究生層面，計(jì)算機(jī)大專業(yè)分化出大量的分支學(xué)科，學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的興趣及研究日益多樣化，使得計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)碩士及學(xué)術(shù)碩士的專業(yè)基礎(chǔ)課程在設(shè)置方面特別是在課程內(nèi)容方面面臨著其他專業(yè)所沒(méi)有的困境和挑戰(zhàn)。

二、面臨的困境與挑戰(zhàn)

研究生階段的教育有別于本科階段教育。本科階段的教學(xué)以系統(tǒng)性、循序漸進(jìn)、完整性為基本特點(diǎn)，其目的是輔助學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的課程內(nèi)容；而研究生階段的課程設(shè)定應(yīng)以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)為主，因?yàn)檠芯可A(chǔ)及其期望比較分散，這與本科生統(tǒng)一大綱要求，統(tǒng)一學(xué)習(xí)目標(biāo)有著較大的差異。因此，我們面向研究生設(shè)置課程時(shí)，既要考慮程序設(shè)計(jì)類課程體系、知識(shí)性的要求，也要考慮課程對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新精神和合作精神的培養(yǎng)。實(shí)踐過(guò)程中會(huì)面臨如下困境與挑戰(zhàn)。

（一）學(xué)生基礎(chǔ)多元化

時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)大類研究生入門(mén)考試多數(shù)是以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行考核，這導(dǎo)致很多非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生可以在不掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的條件下通過(guò)研究生入學(xué)考試。但是，因?yàn)檫@些學(xué)生在原有專業(yè)上具有比較優(yōu)勢(shì)，加之近年計(jì)算機(jī)在各行業(yè)的大量應(yīng)用，社會(huì)也比較認(rèn)同這類跨專業(yè)的研究生，有些導(dǎo)師也樂(lè)于指導(dǎo)這類研究生。這類學(xué)生在研究生階段系統(tǒng)地學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，體會(huì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想及理念是十分有必要的。

另一方面，本專業(yè)考取研究生的學(xué)生經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握一至兩種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。面向此類學(xué)生開(kāi)設(shè)的課程需要有一個(gè)更高層次的要求，而不能僅僅停留在簡(jiǎn)單的代碼講解及實(shí)現(xiàn)這一層面。

在現(xiàn)實(shí)中將這兩種學(xué)生合班上課就會(huì)面臨學(xué)生基礎(chǔ)多元化的挑戰(zhàn)。

（二）學(xué)生需要多元化

研究生的學(xué)習(xí)方向與本科分專業(yè)學(xué)習(xí)方式有很大的不同。研究生由于學(xué)習(xí)方向、研究?jī)?nèi)容決定了其使用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的多樣性。例如學(xué)習(xí)方向?yàn)閳D形圖像和控制系統(tǒng)的學(xué)生，其主要使用Matlab進(jìn)行仿真；研究物聯(lián)網(wǎng)與密碼學(xué)的學(xué)生則主要使用C++；研究數(shù)據(jù)挖掘方向的學(xué)生主要學(xué)習(xí)Java、Python。

（三）教材內(nèi)容不夠具體

現(xiàn)階段“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程所使用的教材，包括網(wǎng)上資源或其他線下資源多為具體編程方法，所假想受眾為掌握某種語(yǔ)言的學(xué)習(xí)者，對(duì)于存在差異性基礎(chǔ)的學(xué)生而言適應(yīng)性較差，尤其是對(duì)于研究生而言，這個(gè)階段學(xué)習(xí)需要著重加強(qiáng)的創(chuàng)新性、合作性培養(yǎng)體現(xiàn)不夠充分。

基于上述三個(gè)原因，將一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言系統(tǒng)地、詳細(xì)地在研究生階段講解，雖然可以給沒(méi)有相關(guān)基礎(chǔ)的學(xué)生補(bǔ)課，但會(huì)使本科階段學(xué)過(guò)該課程的學(xué)生重復(fù)學(xué)習(xí)，從而失去學(xué)習(xí)興趣，浪費(fèi)了寶貴的學(xué)習(xí)時(shí)間。因此，通過(guò)該課程讓學(xué)生體會(huì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想，理解程序編寫(xiě)在科研實(shí)踐中的實(shí)現(xiàn)手段及意義，并建立一種引導(dǎo)性質(zhì)的課程框架是非常有必要的。

三、項(xiàng)目引導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)主動(dòng)學(xué)習(xí)

當(dāng)軟件設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)框架時(shí)，為了兼容底層多樣化實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者多會(huì)使用越來(lái)越輕量化的框架，雖然會(huì)降低一定的實(shí)現(xiàn)效率，但是更好的適應(yīng)性、兼容性及不依賴于原生系統(tǒng)的特點(diǎn)給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了很大的便利。

研究生教學(xué)所面臨的困難與軟件在輕量化過(guò)程中解決的問(wèn)題性質(zhì)是一致的。輕量化框架的優(yōu)勢(shì)也可以類似地解決研究生階段面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的問(wèn)題： （1）非侵略性API，映射到課程教育中，代表著在學(xué)生原有知識(shí)體系上構(gòu)建新的知識(shí)體系，能為研究生的自由發(fā)展提供基礎(chǔ)性保證；（2）對(duì)容器依賴性低，在課程體系中表現(xiàn)為可以讓新的課程適應(yīng)于更復(fù)雜的學(xué)生，讓課程可以既適應(yīng)跨專業(yè)學(xué)生，又適合于本專業(yè)的學(xué)生；（3）易于通用，可以匹配學(xué)生在研究生階段中分散的學(xué)習(xí)目標(biāo)；（4）啟動(dòng)時(shí)間短，可以讓學(xué)生快速地融入課程，加入學(xué)習(xí)過(guò)程中。

輕量化教學(xué)在“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程上應(yīng)用可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

第一，引入案例教學(xué)。從生活及研究案例出發(fā)，從設(shè)計(jì)角度對(duì)案例進(jìn)行討論，可以從思想上對(duì)于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)產(chǎn)生直觀、感性方面的認(rèn)識(shí)。案例化教學(xué)可以讓學(xué)生快速融入課程。案例設(shè)計(jì)可以將基礎(chǔ)知識(shí)融入其中，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度探討案例，可以使學(xué)生從多方面、多角度學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)已有知識(shí)。

第二，引入翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂的引入，讓學(xué)生將基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段下放到課下，而將驗(yàn)收及應(yīng)用階段放到課堂上，可以方便教師有效地監(jiān)督、了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，方便教師監(jiān)督不同基礎(chǔ)的學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。教師通過(guò)在課堂上對(duì)學(xué)生回答的問(wèn)題進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及使用問(wèn)題不斷引導(dǎo)學(xué)生思考完成項(xiàng)目。

第三，分組討論、競(jìng)爭(zhēng)發(fā)言為主的學(xué)習(xí)手段，教師點(diǎn)評(píng)及輔導(dǎo)為主的教學(xué)手段。小組討論是多名學(xué)生共同完成的結(jié)果，討論過(guò)程中可以讓學(xué)生對(duì)知識(shí)體系獨(dú)立思考，并通過(guò)頭腦風(fēng)暴的方法對(duì)一個(gè)問(wèn)題提出盡可能多的解決方案。同時(shí)可以在原有知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)小組討論的方式選優(yōu)，快速吸收外界的知識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。這種方式的課程體系更容易在教學(xué)實(shí)踐中展開(kāi)，也可以按學(xué)生具體的知識(shí)層次進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靈活的微調(diào)，以期達(dá)到更優(yōu)的教學(xué)目的。

上述幾個(gè)方面是相輔相成的，一切以翻轉(zhuǎn)課堂為基礎(chǔ)，以案例教學(xué)為主線，以分組討論發(fā)言，教師點(diǎn)評(píng)為主要教學(xué)方式。將基礎(chǔ)語(yǔ)法的學(xué)習(xí)放到課下，有利于不同基礎(chǔ)、不同需求的學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。在課堂上學(xué)生分組討論案例，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，讓不同專業(yè)的學(xué)生可以站在各自角度對(duì)同一問(wèn)題發(fā)表自己的意見(jiàn)，通過(guò)分組發(fā)言的方式讓學(xué)生之間相互借鑒思想，讓組內(nèi)學(xué)生相互合作，形成研究生的競(jìng)爭(zhēng)合作模式。通過(guò)教師點(diǎn)評(píng)、講解問(wèn)題的方式，講授面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念、程序設(shè)計(jì)過(guò)程中所考量的問(wèn)題及其解決方案。

四、教學(xué)實(shí)施和效果總結(jié)

綜合翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論、案例教學(xué)的三大特征的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)課程，在組織形式上滿足了研究生的學(xué)習(xí)需求。在教育過(guò)程中，一方面讓研究生學(xué)習(xí)了相應(yīng)的課程知識(shí)，另一方面培養(yǎng)了研究生的合作與創(chuàng)新意識(shí)。

在實(shí)踐過(guò)程中，將學(xué)生按自主與隨機(jī)組合的原則劃分為5～6個(gè)小組，每小組控制在4～5人，在課堂上所有提問(wèn)及發(fā)言都以小組為單位，在討論后統(tǒng)一意見(jiàn)公開(kāi)展示。在職能上，教師在每次課堂中擔(dān)任主持者，主要任務(wù)是出題，點(diǎn)評(píng)各小組答案，并將問(wèn)題最終導(dǎo)向解決方案的職能。對(duì)學(xué)生考評(píng)以小組為單位，其方法是每次討論結(jié)束后對(duì)每個(gè)小組進(jìn)行排名，每組最終排名決定該組中優(yōu)秀、良好、中等學(xué)生的數(shù)量。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，該方法收到了較好的效果。學(xué)生反映自己在課堂上積極思考，通過(guò)參與問(wèn)答互動(dòng)，更注意教師所傳授的知識(shí)，課程參與程度提高的同時(shí)，課堂學(xué)習(xí)、課后完成練習(xí)及思考的積極性也極大提高，對(duì)于教師講授的內(nèi)容也有較深的印象。

這樣的課程設(shè)置從目標(biāo)上契合了教育部對(duì)于碩士研究生培養(yǎng)工作的思路。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅學(xué)到了相關(guān)知識(shí)，也培養(yǎng)了創(chuàng)新思維及合作意識(shí)，對(duì)于碩士研究生之后的課程學(xué)習(xí)與研究工作的開(kāi)展是積極有益的。

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