基于實(shí)境遷移學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)人才能力培養(yǎng)實(shí)踐

葛敬軍，張寶昌，胡珊珊，厲 群

（1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，山東 日照 276825；2.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 健康大數(shù)據(jù)研究中心，山東 日照 276825；3.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 信息技術(shù)中心，山東 日照 276825）

0 引言

近年來，每年計(jì)算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)生都在10萬人以上，但從用人單位反饋的情況看，很多崗位招不到合適人才，存在著企業(yè)“招聘難”與畢業(yè)生“就業(yè)難”兩種現(xiàn)狀并存的現(xiàn)象，這也突顯了目前高校與企業(yè)的人才結(jié)構(gòu)性矛盾[1]。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)存在不少問題，如不對(duì)稱的培養(yǎng)目標(biāo)、主線不夠清晰、難以適應(yīng)不同教育條件和教育對(duì)象；教學(xué)不能分層，往往造成優(yōu)秀生“吃不飽”、困難生“跟不上”的尷尬局面；高校與企業(yè)缺少銜接，沒有真實(shí)的項(xiàng)目情境，學(xué)生畢業(yè)后很難融入實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)[2]；課程體系僵化，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)等缺少連貫性，所掌握的知識(shí)呈碎片化，很難做到融會(huì)貫通；教師缺乏理論轉(zhuǎn)換實(shí)踐的能力，很難促進(jìn)知識(shí)遷移和應(yīng)用，也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性[3]。導(dǎo)致高校與企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)認(rèn)知差異的因素有很多。概括來講，限制計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是高校培養(yǎng)模式與實(shí)際企業(yè)需求相矛盾。計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)涉及多個(gè)層面，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，目前已有不少高校在探索和實(shí)踐計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)新模式。

1 實(shí)境遷移學(xué)習(xí)

人類的認(rèn)知習(xí)慣總是不斷地將新的學(xué)習(xí)融入已經(jīng)熟知的學(xué)習(xí)中。心理學(xué)家勒溫提出，人的學(xué)習(xí)行為受行為主體和環(huán)境雙重影響[4]。人類在認(rèn)知、積累知識(shí)和獲得能力時(shí)，向來都是通過已有的認(rèn)知、能力來構(gòu)建或獲取新的認(rèn)知和能力的。人的學(xué)習(xí)離不開它產(chǎn)生的情境，并且受到情境中各種特征的影響[5]。因此，所學(xué)的知識(shí)也是情境化的，而在特定情境中獲得的知識(shí)比書本知識(shí)更有用。任何在缺少情境的條件下學(xué)習(xí)獲得的知識(shí)是呆滯的，學(xué)生只是知道了這些知識(shí)，卻不會(huì)用。實(shí)境遷移學(xué)習(xí)與知識(shí)、實(shí)踐的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示。

從圖1可以看出，實(shí)境遷移學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)利用經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)參與實(shí)踐，與他人、環(huán)境相互作用的過程。情境，即知識(shí)成為可循之脈絡(luò)，循著這個(gè)脈絡(luò)可以改善學(xué)習(xí)效果[6]。學(xué)習(xí)不僅是為了獲得事實(shí)性知識(shí)，還要將學(xué)習(xí)置于知識(shí)產(chǎn)生的特定物理或社會(huì)情境之中。知識(shí)和能力被視為個(gè)人、社會(huì)或物理情境之間聯(lián)系的屬性以及互動(dòng)的產(chǎn)物[7]。實(shí)境遷移學(xué)習(xí)是通過實(shí)踐與反思相結(jié)合來獲得知識(shí)、技能和態(tài)度的學(xué)習(xí)方式，其已成為一種能提供有利于學(xué)習(xí)并促進(jìn)知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化的重要途徑。通過參加精心設(shè)計(jì)的情境，可將陌生情境下的學(xué)習(xí)快速代入熟知情境中學(xué)習(xí)，或通過分解、映射，將未知域遷移到已知域，通過已知表達(dá)未知，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”與“反思中學(xué)”，將已學(xué)知識(shí)應(yīng)用到新的情境[8]。

圖1 實(shí)境遷移學(xué)習(xí)與知識(shí)、實(shí)踐的轉(zhuǎn)化關(guān)系

就計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)而言，知識(shí)總是伴隨著應(yīng)用，知識(shí)被應(yīng)用得越多，就越多樣化，對(duì)知識(shí)的理解就變得越深刻，就能靈活應(yīng)用知識(shí)，達(dá)到舉一反三的效果。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師習(xí)慣按照教材安排教與學(xué)，上課介紹知識(shí)點(diǎn)和操作方法，課后讓學(xué)生動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐。這種方式過于強(qiáng)調(diào)書本的理論知識(shí)，缺乏適應(yīng)的應(yīng)用情境，導(dǎo)致學(xué)生越學(xué)越被動(dòng)。學(xué)生雖然掌握了知識(shí)點(diǎn)，但是遇到具體問題就束手無策，不能將所學(xué)到的知識(shí)遷移到應(yīng)用[9]。很多已經(jīng)走上工作崗位的畢業(yè)生都有這樣的感受：當(dāng)年沒有認(rèn)識(shí)到專業(yè)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)中的作用，如今在工作中遇到，對(duì)當(dāng)年的學(xué)習(xí)有了質(zhì)的感悟。要讓這種感悟提前來到，就需要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)境，在情境中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的對(duì)比

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[10]是由Breen、Krahake等人提出的一種新型教學(xué)理念。該方法以學(xué)生為中心，令教師把課堂還給學(xué)生，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和幫助者。教師針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知水平，采取演示或講解方式，從學(xué)生模仿教師的演練過程，到教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)自完成任務(wù)，分步迭代訓(xùn)練。在此過程中，學(xué)生能夠提高發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力和運(yùn)用知識(shí)的能力，同時(shí)也養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。相比之下，傳統(tǒng)教學(xué)方式不講某個(gè)技術(shù)為什么要這樣使用，教師教了很多知識(shí)點(diǎn)，但不講在具體的實(shí)際工作中都是在什么時(shí)候、什么情況下使用，為解決什么問題等。學(xué)生無法在課堂上進(jìn)行有效思考，無法將理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，許多學(xué)生在課程結(jié)束之后，依然是不會(huì)需求分析、開發(fā)流程，只會(huì)一些框架和一些零散的小例子，不能形成系統(tǒng)學(xué)習(xí)，做不到得心應(yīng)手和游刃有余。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是建立在學(xué)生有高水平的認(rèn)知能力和自我控制意識(shí)[11]上的。對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來說，認(rèn)知能力差，使用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法反而是不合理的，因此要結(jié)合實(shí)境遷移學(xué)習(xí)才能更好地發(fā)揮項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，可將實(shí)境遷移學(xué)習(xí)運(yùn)用于其他類似系統(tǒng)或案例開發(fā)中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的遷移。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法便于教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，可以解決傳統(tǒng)教學(xué)遇到的瓶頸。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)要保證分解的任務(wù)與課程總目標(biāo)方向一致，內(nèi)容上下貫通。項(xiàng)目任務(wù)的選取要具有典型性和通用性，任務(wù)太難容易讓學(xué)生產(chǎn)生挫敗感，任務(wù)太容易難以激發(fā)學(xué)生興趣。

3 實(shí)境遷移學(xué)習(xí)與項(xiàng)目融合的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 職業(yè)導(dǎo)向的精準(zhǔn)教學(xué)體系

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的本科院校都在轉(zhuǎn)型期，本文以濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)試點(diǎn)為例。濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)自2013年開始校企合作辦學(xué)，讓用人企業(yè)參與人才培養(yǎng)過程。在制訂人才培養(yǎng)方案上，以“夠用、適用、會(huì)用”為原則，按“職業(yè)崗位”設(shè)置專業(yè)課程，按“職業(yè)要求”組織教學(xué)，按“學(xué)生意愿和學(xué)習(xí)水平”設(shè)置班級(jí)，按目標(biāo)、方向、課程、能力等不同維度確立精準(zhǔn)的教學(xué)體系（如圖2所示）。將實(shí)境學(xué)習(xí)和項(xiàng)目融合貫穿到大學(xué)4年的學(xué)習(xí)中，具體分為“121”4個(gè)學(xué)習(xí)階梯，即1年的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、2年的專業(yè)學(xué)習(xí)、1年的頂崗實(shí)習(xí)，在每個(gè)階梯內(nèi)學(xué)生要完成專業(yè)基礎(chǔ)教育以及實(shí)境遷移學(xué)習(xí)內(nèi)容。按不同的學(xué)生群體，兼顧學(xué)生個(gè)性差異，將各類培養(yǎng)方案落實(shí)到具體的教學(xué)任務(wù)中，設(shè)置不同教學(xué)內(nèi)容、考核方式，以實(shí)現(xiàn)因材施教的目的。

3.2 基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的多元化課程設(shè)置

在課程設(shè)置上，綜合對(duì)學(xué)生的了解、對(duì)用人企業(yè)需求的研究和來自學(xué)界專家的建議，對(duì)課程進(jìn)行梳理、分類和劃分，以技能為主線構(gòu)建課程群，如圖3所示。

圖2 職業(yè)導(dǎo)向的精準(zhǔn)教學(xué)體系

圖3 基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的多元化課程設(shè)置

以培養(yǎng)方案為“綱”，以課程為“目”，以技能為“線”，以項(xiàng)目任務(wù)為“點(diǎn)”，形成縱向分層、橫向分類的多元化課程體系，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)直接對(duì)應(yīng)從事IT職業(yè)應(yīng)具備的專項(xiàng)能力，精心設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、課程目標(biāo)、能力目標(biāo)。針對(duì)不同學(xué)生群體，根據(jù)實(shí)際情況將各類目標(biāo)進(jìn)行分解，形成一個(gè)個(gè)微目標(biāo)。教師應(yīng)該對(duì)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與抽象概括能力做到心中有數(shù)，令任何時(shí)候的微目標(biāo)不宜過大，更應(yīng)該是“努一努力，踮一踮腳”就能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)。這些微目標(biāo)再結(jié)合實(shí)境教學(xué)，實(shí)現(xiàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)打通，項(xiàng)目要貼近熟悉的生活場(chǎng)景，可在學(xué)生的日常生活中尋找合適的教學(xué)項(xiàng)目，如大學(xué)生創(chuàng)業(yè)網(wǎng)站、在線超市網(wǎng)站等。

3.3 實(shí)境遷移項(xiàng)目化學(xué)習(xí)

實(shí)境項(xiàng)目化課程教學(xué)進(jìn)一步細(xì)化教學(xué)目標(biāo)，按專項(xiàng)技能梳理和劃分課程知識(shí)點(diǎn)，將企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目引入課堂，落實(shí)到具體課程教學(xué)過程中。學(xué)生在實(shí)境項(xiàng)目中學(xué)習(xí)知識(shí)、技能，變抽象為直觀，變深?yuàn)W為通俗，實(shí)現(xiàn)從課程知識(shí)到項(xiàng)目情境的遷移。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中扮演應(yīng)有的角色，對(duì)課程有宏觀了解，對(duì)知識(shí)領(lǐng)悟透徹，既掌握主流技術(shù)、框架、項(xiàng)目迭代，又改變學(xué)習(xí)習(xí)慣。

以Java課程體系為例，設(shè)計(jì)實(shí)境項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)：在實(shí)境遷移與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)融合的理念指導(dǎo)下，以問題為導(dǎo)向，自頂向下逐層細(xì)化課程目標(biāo)，將分散在各課程中的知識(shí)點(diǎn)重新組織成Java課程教學(xué)大綱。

首先，按工程項(xiàng)目思想對(duì)Java課程體系進(jìn)行梳理和歸類，可同時(shí)梳理出9類問題，如編程基礎(chǔ)、搭建開發(fā)環(huán)境、面向?qū)ο笏枷搿eb前端、Java Web技術(shù)、框架、擴(kuò)展編程等，這9類問題包括Java概念、技術(shù)和框架。

問題梳理以后，學(xué)習(xí)導(dǎo)向模塊將學(xué)習(xí)Java課程的大體輪廓顯示出來，如圖4所示。教師根據(jù)每個(gè)問題模塊所涉及的知識(shí)點(diǎn)，按照由易到難、循序漸進(jìn)的原則分解到任務(wù)中，基于每個(gè)任務(wù)設(shè)置實(shí)際項(xiàng)目情境，在工期、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、進(jìn)度、開發(fā)要求上等都有要求，什么時(shí)候、什么情況下使用哪些技術(shù)，當(dāng)前進(jìn)度所需要用到的相關(guān)技術(shù)，這些技術(shù)是為解決什么問題而存在或產(chǎn)生的。課程整體就是一個(gè)總目標(biāo)，可分解成若干項(xiàng)目，項(xiàng)目再分解成一項(xiàng)項(xiàng)任務(wù)，再把一項(xiàng)項(xiàng)任務(wù)分配到每個(gè)人，在腦海中組成一條開發(fā)路線，按照真實(shí)的開發(fā)節(jié)奏和過程進(jìn)行講解，同時(shí)在課程中穿插講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)模式、OOP思想、算法等知識(shí)點(diǎn)。按整個(gè)流程走下來，從零開始寫，隨著項(xiàng)目進(jìn)度的不斷推進(jìn)，學(xué)生既可以掌握開發(fā)流程、需求分析，又能夠提升操作技能、理解項(xiàng)目業(yè)務(wù)邏輯，學(xué)到實(shí)用技術(shù)。

圖4 Java課程體系學(xué)習(xí)導(dǎo)向模塊

將任務(wù)分解成相對(duì)獨(dú)立的工作，環(huán)環(huán)相扣、前后銜接，每個(gè)工作均詳細(xì)介紹相關(guān)知識(shí)、內(nèi)容和操作步驟，每項(xiàng)工作又可看做從事該職業(yè)應(yīng)具備的能力；然后以項(xiàng)目為載體，完成知識(shí)向技能培養(yǎng)的解構(gòu)；再根據(jù)履行每項(xiàng)職責(zé)的需要，確定在每條技能線上活動(dòng)所需的知識(shí)和技能，獲取專業(yè)知識(shí)和技能。

Java課程實(shí)境遷移項(xiàng)目化學(xué)習(xí)如圖5所示。借鑒國(guó)外大學(xué)課程的教學(xué)方法，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)創(chuàng)設(shè)課堂情境，形成微視頻、微課件、微練習(xí)、微教案等資源，以“學(xué)—引—練—評(píng)—思” 進(jìn)行迭代教學(xué)。理論課采取小組課堂教學(xué)，實(shí)踐課是以團(tuán)隊(duì)方式完成所有項(xiàng)目任務(wù)。安排示范小組參與企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，與企業(yè)并行完成項(xiàng)目，定期在課堂上報(bào)告進(jìn)展，將學(xué)習(xí)過程中遇到的問題及解決方法、代碼測(cè)試中常見錯(cuò)誤、網(wǎng)站開發(fā)新技術(shù)等與同學(xué)分享交流，讓其他同學(xué)產(chǎn)生身臨其境的感覺，體會(huì)真實(shí)研發(fā)過程。在項(xiàng)目情境的引導(dǎo)下，學(xué)生每完成一個(gè)項(xiàng)目就向總目標(biāo)靠近一點(diǎn)，體會(huì)到每一步成功帶來的喜悅。在實(shí)境遷移學(xué)習(xí)中，教師是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，作用是激發(fā)學(xué)生興趣，幫助學(xué)生分析任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生尋找解決任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。學(xué)生是參與者、行動(dòng)者，他們接觸相應(yīng)的實(shí)際工程，實(shí)現(xiàn)不同工程實(shí)踐實(shí)境遷移，解決在教材上只看到理論知識(shí)本身卻不能看到其形成過程的問題。搭建項(xiàng)目驅(qū)動(dòng) 情境教學(xué)，還要充分考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，允許學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況選擇相應(yīng)等級(jí)的任務(wù)。

4 教學(xué)成果

圖5 Java課程實(shí)境遷移項(xiàng)目化學(xué)習(xí)

經(jīng)過5年的努力探索，醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院實(shí)施校企合作辦學(xué)模式，積極開展實(shí)境遷移與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)融合式教學(xué)，將慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂和混合式教學(xué)模式積極引入傳統(tǒng)課堂教學(xué)，先后與美國(guó)惠普公司、青島英谷教育科技有限公司合作共建軟件開發(fā)與軟件測(cè)試、軟件外包、物聯(lián)網(wǎng)工程、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)專業(yè)。這促使培養(yǎng)內(nèi)容更具實(shí)用性，知識(shí)體系更能緊隨社會(huì)發(fā)展潮流，學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量逐年提高，學(xué)生就業(yè)率不斷提高。截至2017年12月，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2017屆本科畢業(yè)生共計(jì)166人，已就業(yè)162人，就業(yè)率97.5%；在各級(jí)醫(yī)院、IT公司、事業(yè)單位等從事本專業(yè)相關(guān)工作畢業(yè)生123人，專業(yè)對(duì)口人數(shù)共計(jì)153人，專業(yè)對(duì)口率92%。從對(duì)2015屆畢業(yè)生的調(diào)查反饋情況看，參加工作的160名學(xué)生中，基本都在各級(jí)醫(yī)院、IT企業(yè)等從事專業(yè)技術(shù)類工作，月薪在3000～5000元的占70%以上，實(shí)現(xiàn)了“體面就業(yè)”的目標(biāo)。用人單位反饋計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生專業(yè)素質(zhì)強(qiáng)、工作作風(fēng)好、態(tài)度認(rèn)真、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)突出。

醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院在本科教學(xué)環(huán)節(jié)中，不斷培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作及動(dòng)手實(shí)踐能力，以賽代練，鼓勵(lì)和支持學(xué)生參加全國(guó)和省級(jí)各類比賽，并在比賽中取得了豐碩成果。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)周楷雯學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲首屆“山東省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”金獎(jiǎng)、首屆“中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”銀獎(jiǎng)，在“齊魯軟件大賽”“ACM大賽”等各類比賽中也取得驕人成績(jī)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專利10項(xiàng)，發(fā)表論文7篇。

事實(shí)證明，實(shí)境遷移與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)融合教學(xué)實(shí)現(xiàn)宏觀教學(xué)理念和項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)合，能全面發(fā)揮學(xué)生的自主能動(dòng)性，提高學(xué)生的自主獲取知識(shí)和工程實(shí)踐能力，使其具備終身學(xué)習(xí)的品質(zhì)。

5 結(jié)語

實(shí)境遷移學(xué)習(xí)與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)融合教學(xué)模式是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的革新，通過明晰人才培養(yǎng)主線，實(shí)現(xiàn)縱向分層、橫向分類的個(gè)性化人才培養(yǎng)，在實(shí)施過程中需要教師精心設(shè)計(jì)、學(xué)生積極參與。該模式能提高學(xué)生主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用、解決問題及適應(yīng)社會(huì)的能力，為學(xué)生將來更好地就業(yè)奠定基礎(chǔ)。我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)實(shí)踐中，將不斷完善實(shí)境遷移學(xué)習(xí)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式，使教學(xué)內(nèi)容和技術(shù)更貼近企業(yè)的實(shí)際需求，使學(xué)生所掌握的知識(shí)更加系統(tǒng)化，做到融會(huì)貫通、舉一反三，探尋多種方式解決計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)問題。