基于云平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)用探索

阮順領(lǐng) 顧清華 陳永鋒

摘 ?要：文章針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享性和開放性不足問題，探討基于云計(jì)算平臺(tái)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提出基于云平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程實(shí)踐、科研創(chuàng)新和過程考核的四元耦合實(shí)踐教學(xué)體系，以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率的目的。

關(guān)鍵詞：多層次實(shí)踐教學(xué);程序設(shè)計(jì)能力;云計(jì)算;四元耦合

作者簡介：阮順領(lǐng)，西安建筑科技大學(xué)講師;顧清華，陳永鋒，西安建筑科技大學(xué)。（陜西 西安 710055）

基金項(xiàng)目：本文系西安建筑科技大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG021613）、西安建筑科技大學(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：1609217034）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G712 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-0568（2019）03-0018-02

教育信息化在提高國民素質(zhì)和增強(qiáng)國家創(chuàng)新能力方面起到了重要的作用，逐漸引起國家和教育主管部門的高度重視。國務(wù)院頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確指出，信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須給予高度重視;教育部印發(fā)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020 年）》，對未來十年的教育信息化工作進(jìn)行了整體規(guī)劃和全面部署。國內(nèi)許多高校雖然在教學(xué)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、教育管理信息化等方面取得了較好成效，但是教學(xué)資源共建、共享的機(jī)制尚未形成，信息化對教學(xué)改革的促進(jìn)功能尚顯不足，需要借助新的信息共享技術(shù)對教學(xué)模式進(jìn)行改革。

程序設(shè)計(jì)類課程是高等院校計(jì)算機(jī)教學(xué)的基礎(chǔ)課程，也是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心課程。目前的培養(yǎng)模式一般側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的理論知識(shí)儲(chǔ)備，學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐設(shè)計(jì)能力不足，致使畢業(yè)生與企業(yè)招聘需求出現(xiàn)偏差。針對上述現(xiàn)象和問題，本研究在教學(xué)組織模式、實(shí)踐教學(xué)體系和考核方式等方面做了一些探討和實(shí)踐，為提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力提供一些思路參考。

一、程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

程序設(shè)計(jì)類課程是實(shí)踐應(yīng)用型課程，許多高校任課教師也發(fā)現(xiàn)了學(xué)生存在實(shí)踐能力差的情況，并積極探討如何培養(yǎng)學(xué)生的理論結(jié)合應(yīng)用能力、實(shí)踐設(shè)計(jì)能力，嘗試對程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)進(jìn)行改革。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)還存在以下問題：

1. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享性不足。很多高校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面一直重視有形資產(chǎn)的硬件投入，對軟件資源類投入不足，較少關(guān)注課程實(shí)驗(yàn)共享性平臺(tái)的搭建，程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)資源的共享性管理不到位，用于實(shí)驗(yàn)的案例資源庫建設(shè)進(jìn)展緩慢。

2. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性不足。程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往與理論授課同時(shí)進(jìn)行，主要是對所授理論知識(shí)的驗(yàn)證與應(yīng)用拓展，無法有效提高學(xué)生的實(shí)踐能力。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源缺乏綜合性和系統(tǒng)性，與工程應(yīng)用結(jié)合不足，致使學(xué)生缺乏主動(dòng)性和探究式學(xué)習(xí)。

3. 教學(xué)互動(dòng)具有時(shí)空局限性。學(xué)生具備程序設(shè)計(jì)實(shí)踐能力是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移較慢，需要教師較多悉心指導(dǎo)，更多師生互動(dòng)。在現(xiàn)有教學(xué)模式下，師生課后往往通過QQ、E-mail等進(jìn)行交流，且只是少數(shù)學(xué)生的個(gè)別行為，已有的實(shí)驗(yàn)條件與交流渠道無法實(shí)現(xiàn)高效地互動(dòng)交流。

4. 學(xué)生考核缺乏全過程性。程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)通常采取課后作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、交流問答等方式對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，而以上教學(xué)過程中的關(guān)鍵活動(dòng)通常難以系統(tǒng)性記錄和分析，最終考核成績主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和答卷。而一份漂亮的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和答卷并不能代表學(xué)生所有情況，無法評價(jià)學(xué)生是否具備應(yīng)有的能力與素質(zhì)，缺乏對學(xué)生全過程考核。

針對以上問題，本文從以下幾方面對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探討和實(shí)踐：構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)的云資源共享平臺(tái)，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂組織模式進(jìn)行改革;構(gòu)建階段式、多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源案例庫，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革;采用創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，對實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行改革;采用全過程動(dòng)態(tài)評價(jià)考核方式，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式進(jìn)行改革。

二、程序設(shè)計(jì)類課程云平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革設(shè)計(jì)

針對程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題現(xiàn)狀，本研究通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享云平臺(tái)，從實(shí)踐教學(xué)的課堂組織模式、工程實(shí)踐教學(xué)體系、科研創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)方法和教學(xué)考核方式等幾個(gè)方面對實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革展開研究，并依據(jù)云平臺(tái)資源開放共享的優(yōu)勢，提出了基于四元耦合的實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)采取“階段式分層次實(shí)踐教學(xué)”的體系結(jié)構(gòu)，在不同的階段采用不同的系統(tǒng)平臺(tái)和案例資源，以達(dá)到培養(yǎng)目的，體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1. 理論教學(xué)部分。主要進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)培養(yǎng)，平臺(tái)主要包括課程課件、重點(diǎn)理論知識(shí)點(diǎn)專項(xiàng)解讀、知識(shí)點(diǎn)示例性代碼。

2. 課程實(shí)驗(yàn)部分。主要包括課程實(shí)驗(yàn)案例包和課程設(shè)計(jì)案例包、通過專題的設(shè)計(jì)任務(wù)、培訓(xùn)學(xué)生理論知識(shí)轉(zhuǎn)化能力。資源庫分為初級和進(jìn)階級兩種類型。

3. 工程應(yīng)用部分。主要包括專項(xiàng)案例包和綜合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)案例包。通過熟悉和優(yōu)化已有的工程系統(tǒng)，著重培訓(xùn)學(xué)生的工程實(shí)踐開發(fā)能力。資源包括桌面系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)和移動(dòng)端應(yīng)用開發(fā)兩個(gè)方向。

4. 科研創(chuàng)新部分。主要是常用的優(yōu)化算法和智能算法，通過熟悉經(jīng)典的優(yōu)化算法，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

5. 過程考核部分。通過建立記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程記錄的日志系統(tǒng)，并對學(xué)生進(jìn)行多次分級評價(jià)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和信心，并從根本上改變“一考定成敗”的做法。其考核體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

三、程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐教學(xué)改革價(jià)值分析

本研究提出的“四元耦合”實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式，包括教學(xué)組織形式、工程實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和學(xué)業(yè)評價(jià)考核，其價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1. 改革教學(xué)組織模式延伸教學(xué)時(shí)空?；谠破脚_(tái)在信息資源共享方面的獨(dú)特優(yōu)勢，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂延伸到課前和課后，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空界限。并使實(shí)驗(yàn)課堂的線上、線下一體化，改變程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織模式，充分利用有限的實(shí)驗(yàn)室資源，提高師生實(shí)踐教學(xué)的效率。

2. 系統(tǒng)性實(shí)踐能力培養(yǎng)促進(jìn)專業(yè)技能轉(zhuǎn)化。采用工程案例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，克服教材過于系統(tǒng)、知識(shí)鏈接過于零散的弊端，在項(xiàng)目中融合多方面知識(shí)，注重知識(shí)的綜合運(yùn)用。同時(shí)，在教學(xué)過程中關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，通過合理分組明晰每位學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)，消除惰性思想和依賴心理，從而促進(jìn)設(shè)計(jì)能力的提升。

3. 結(jié)合科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。將科研創(chuàng)新培養(yǎng)方式引入本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增強(qiáng)和激發(fā)學(xué)生的好奇心和創(chuàng)造力。并結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的競賽活動(dòng)，使學(xué)生在科研興趣中鍛煉程序設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐應(yīng)用能力。

4. 全過程考核引導(dǎo)學(xué)習(xí)目標(biāo)。借鑒形成性評價(jià)方法，在課程教學(xué)評價(jià)中強(qiáng)化全過程考核，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備階段，到實(shí)驗(yàn)教學(xué)執(zhí)行階段，管理實(shí)驗(yàn)作業(yè)、項(xiàng)目實(shí)踐過程等關(guān)鍵活動(dòng)，為考核提供參考依據(jù)，使教學(xué)與評價(jià)融為一體，以客觀評價(jià)學(xué)生對知識(shí)的掌握和應(yīng)用情況，做到在評價(jià)中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中評價(jià)。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在課堂組織方式、實(shí)驗(yàn)開放性和考核全面性等方面具有一定局限性。本研究基于云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室資源開放性和共享性的優(yōu)勢，探討構(gòu)建基于云平臺(tái)的階段式、分層次實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，有效提高實(shí)踐教學(xué)的開放性，實(shí)驗(yàn)資源的共享率和學(xué)生考核的全面性，使程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐教學(xué)達(dá)到更理想的效果。

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責(zé)任編輯 ?郝 ?嬋