在線教育中計算機專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式

滿正行 林強 鄧濤

摘 要：產(chǎn)業(yè)界對計算機系統(tǒng)方面人才的需求在不斷增加，對學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)的要求也越來越高。因此，教師需要突破專業(yè)課課時的限制，開展相關(guān)課程的改革探索。主要內(nèi)容有：以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)能力為目標調(diào)整培養(yǎng)方案;增加能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容;實施過程中通過在線教學(xué)方式將部分內(nèi)容移至課外，減輕課內(nèi)教學(xué)壓力;借助各種方式激發(fā)學(xué)生的自學(xué)積極性，以保證系統(tǒng)能力培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：計算機科學(xué)與技術(shù);系統(tǒng)能力;在線教學(xué)

中圖分類號：G642.3;G434 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-05-19 文章編號：1674-120X（2020）26-0096-02

學(xué)生能力培養(yǎng)是本科教育的關(guān)鍵目標之一，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)具備四項專業(yè)能力，即計算機思維能力、程序分析與設(shè)計能力、算法分析與設(shè)計能力和計算機系統(tǒng)能力。系統(tǒng)能力以計算思維和專業(yè)方法論為基礎(chǔ)，其基本的表現(xiàn)就是能夠進行系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)和應(yīng)用。隨著國家建設(shè)的不斷推進，對具備系統(tǒng)能力的計算機專業(yè)人才的需求也不斷增加。在最新的計算機科學(xué)課程體系CS2013中，ACM/IEEE新增的四個知識域均與系統(tǒng)能力相關(guān)：系統(tǒng)基礎(chǔ)、并行和分布式計算、基于平臺的開發(fā)、信息保障和安全。可以說，ACM/IEEE CS2013進一步強調(diào)學(xué)生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。

一、高級編程與實踐課程描述

西北民族大學(xué)（以下簡稱“我?！保┯嬎銠C科學(xué)與技術(shù)專業(yè)借2018年修訂培養(yǎng)方案的機會，結(jié)合本校生源特點，針對學(xué)生系統(tǒng)知識學(xué)習(xí)和系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，調(diào)整了部分課程內(nèi)容，“高級編程與實踐”就是為學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)新設(shè)的課程。大三是從理論知識學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用能力培養(yǎng)的關(guān)鍵時期，學(xué)習(xí)目標和學(xué)習(xí)方法都需要按照社會需求進行調(diào)整。“高級編程與實踐”就是為促成這項轉(zhuǎn)變而設(shè)立的課程，旨在使學(xué)生轉(zhuǎn)變思路，了解行業(yè)需求并以行業(yè)需求為學(xué)習(xí)目標，培養(yǎng)自學(xué)能力和應(yīng)用能力。在實踐方面，通過團隊協(xié)作使學(xué)生目標多元化，通過問題分析和應(yīng)用實踐使學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)方法。對目標和方法轉(zhuǎn)變較快的學(xué)生，可以考慮通過額外的課程輔導(dǎo)使其通過行業(yè)資格認證。

高級編程與實踐的先修課程為高級語言程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析等，教師可以從學(xué)生已熟悉的基本概念、基本方法、常見題目入手，以行業(yè)需求為標準重新分析和理解，配合實例和案例分析，讓學(xué)生理解練習(xí)性的編程和應(yīng)用開發(fā)的區(qū)別，找到新的努力方向和學(xué)習(xí)方法。在具體教學(xué)過程中，教師可以將一個應(yīng)用案例貫穿課程始終，并從中抽取難點內(nèi)容設(shè)計為課程實驗，以保證課程始終圍繞應(yīng)用問題展開，聚焦培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)能力的教學(xué)目標。

二、面臨的挑戰(zhàn)與策略

系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)，本就需要大量時間;而系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，更需要大量教育資源的投入。受專業(yè)課課時限制，單靠課程教學(xué)時數(shù)，不可能達到能力培養(yǎng)的目標。同時，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，涉及學(xué)生對整個專業(yè)乃至行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的整體認識，不可能單憑一門課解決問題。為此，我校大二所開各門課程的任課教師討論決定，在各門課程教學(xué)過程中貫徹相同的思路，并在相關(guān)內(nèi)容的講解過程中相互協(xié)作，以便學(xué)生建立完整、統(tǒng)一的思維。

課時數(shù)不足是普遍問題，每門課程的教學(xué)時數(shù)都被不同程度的壓縮。因此，唯一的解決方案就是把某些課內(nèi)內(nèi)容移至課外。在本學(xué)期課程排定之后，相關(guān)教師進行過多次討論，部分內(nèi)容由課內(nèi)移至課外是否可行的焦點一直集中在學(xué)生的自學(xué)能力是否能夠支撐這一培養(yǎng)目標。經(jīng)過充分的調(diào)整與試用，我校確認了使用在線教學(xué)平臺解決這一難題。經(jīng)過比較試用，最終選取了“U+新工科智慧云”平臺（以下簡稱“U+平臺”）。

三、為保證教學(xué)質(zhì)量而關(guān)注每個教學(xué)環(huán)節(jié)

雖然選定了一種新的教學(xué)方式，但教學(xué)思路肯定有很多不同，尤其是教師并無實踐經(jīng)驗。為盡可能地保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，只能努力考慮每個教學(xué)環(huán)節(jié)。

（一）備課不僅關(guān)注課堂，更要著眼課外

不同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，在線教學(xué)沒有明確的時空邊界，學(xué)生可能通過在線平臺提前進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，也可能在課堂結(jié)束之后才進入最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。備課，不能只著眼于課堂活動，更需要關(guān)注學(xué)生在平臺和網(wǎng)絡(luò)的完整活動軌跡。

電子教材和PPT只是起步，當(dāng)課堂跨越時空限制之后，教師需要針對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣準備教學(xué)資料。然而，沒有現(xiàn)場課堂氛圍的學(xué)習(xí)狀態(tài)持續(xù)時間不會多久，這就是在線學(xué)習(xí)碎片化、不定期的特征。因此，教師可以在開課前一周將“高級編程與實踐”課程第一章6節(jié)的內(nèi)容分解成多個相對獨立的教學(xué)片段，錄制8段5～15分鐘的微課視頻，通過U+平臺提供給學(xué)生。

同時，失去時空邊界的課堂變成了一個開放的環(huán)境。PPT中的一個超鏈接，足以把學(xué)生的視野引得更深更遠。學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜被嚴格限定在課程大綱范圍之內(nèi)，可以適當(dāng)包含相關(guān)的拓展知識，為學(xué)生提供更多的延伸學(xué)習(xí)資源。

（二）教師的課堂角色由授課者變?yōu)橐龑?dǎo)者

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)或許更接近學(xué)生的日常生活。開課伊始，學(xué)生就表現(xiàn)出很高的課堂參與熱情，能夠很快融入課堂，課堂氣氛持續(xù)活躍。討論區(qū)真的有了討論聲，教師只需關(guān)注內(nèi)容是否恰當(dāng)，并適時確認合理的思路、糾正有偏差的說法，引導(dǎo)學(xué)生展開聯(lián)想、全面理解。

（三）下課不是學(xué)習(xí)的結(jié)束，而是自學(xué)的正式開始

在第一周的教學(xué)內(nèi)容中，程序修改與軟件維護的概念和類型只是輔助性內(nèi)容，作為后續(xù)內(nèi)容的鋪墊而提前出現(xiàn)，課堂上僅簡單提及而未展開細講，但針對該部分設(shè)計了一道作業(yè)題目。結(jié)果針對與該題目相關(guān)的內(nèi)容，學(xué)生課后不僅在QQ群里持續(xù)討論，而且記憶的準確度和理解的深度，都已經(jīng)超出了預(yù)期的教學(xué)目標。線上教學(xué)固有的突破時空界限的特點，很自然地讓課堂講解與課后自學(xué)銜接起來。配合微視頻課件與延伸學(xué)習(xí)資源，學(xué)生的自學(xué)積極性逐漸被激發(fā)。

（四）學(xué)生學(xué)習(xí)主動性增強

采用在線教學(xué)之后，學(xué)生提前完成并提交課后作業(yè)的情形越來越多，預(yù)習(xí)起來更加主動。在U+平臺上，教師可以看到作業(yè)提交情況以及提交過程的細節(jié)?！熬幾g原理”課程的第一次作業(yè)，設(shè)定的截止日期為3月15日，而3月3日已有不少學(xué)生完成并提交，到3月8日，已有近一半的學(xué)生完成并提交。 在開課前的整體學(xué)習(xí)進度統(tǒng)計表中，第一章的平均學(xué)習(xí)進度已達8%（整個課程學(xué)完為100%），就是說有學(xué)生已自覺完成了課程進度安排中下周將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

（五）實踐類教學(xué)內(nèi)容的強力支撐

U+平臺通過華為軟件開發(fā)云，為師生提供面向團隊的敏捷開發(fā)支持，在企業(yè)級的真實開發(fā)環(huán)境中參加編程歷練。作為真實的企業(yè)級開發(fā)平臺，U+平臺除提供基本的開發(fā)過程管理、追蹤和監(jiān)督以及項目代碼托管之外，還能夠憑借企業(yè)積累的開發(fā)經(jīng)驗，全自動識別出代碼存在的應(yīng)用性錯誤，并按項目標準對錯誤進行分級，給實驗課程成績評定提供客觀的依據(jù)。

四、系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式的確立

依托U+平臺的在線教學(xué)，能夠使課內(nèi)內(nèi)容移至課外成為現(xiàn)實，激發(fā)學(xué)生的自學(xué)能力。

（一）采用微課視頻突破難點

培養(yǎng)系統(tǒng)能力的前提是學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識和掌握相關(guān)技能，可以將與系統(tǒng)能力相關(guān)的各門課程的相關(guān)內(nèi)容錄制成微課視頻，供學(xué)生隨時瀏覽掌握。視頻課件能實現(xiàn)將部分內(nèi)容從課內(nèi)移至課外，減輕課內(nèi)壓力，同時學(xué)生可以自主安排時間，在更寬松、更自由的環(huán)境中掌握技能。

（二）制作圖文課件，展現(xiàn)課程內(nèi)容完整性

課時量的壓縮引起授課內(nèi)容的裁剪是正常的，但不能遺漏影響課程內(nèi)容完整性的任何方面，否則會影響學(xué)生對行業(yè)的理解。借助計算機網(wǎng)絡(luò)和信息設(shè)備，所有的在線教學(xué)內(nèi)容都可再現(xiàn)，某些內(nèi)容的講授進度可適當(dāng)加快，或者作為微課視頻移至課外學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù)在于從計算思維的角度展示課程內(nèi)容的系統(tǒng)化和完整性。

（三）面向在線教學(xué)，提供延伸學(xué)習(xí)資源

利用網(wǎng)絡(luò)和云技術(shù)的線上教學(xué)，可以給教學(xué)帶來更多的可能性。課堂上一語帶過的內(nèi)容，也可以通過音、視頻回放被學(xué)生獲悉，并在課后討論過程中傳達給其他學(xué)生;課件上小小的一個超鏈接，可以將內(nèi)容引向更為廣闊的領(lǐng)域，或者將學(xué)生的學(xué)習(xí)引向深入;課程討論與學(xué)習(xí)不再局限于課堂，網(wǎng)絡(luò)信息使學(xué)習(xí)過程能夠長久持續(xù)。

（四）教師角色從內(nèi)容講授者轉(zhuǎn)向自學(xué)引導(dǎo)者

歸根到底，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)終歸依賴于學(xué)生自學(xué)，但在線教學(xué)形式的新鮮感引發(fā)的自學(xué)積極性不會持續(xù)很久，要想持續(xù)地激發(fā)學(xué)生的自學(xué)積極性，任課教師需要持續(xù)引導(dǎo)，以各種方式將學(xué)生引入行業(yè)現(xiàn)實環(huán)境，用計算思維與學(xué)科方法論理解、分析、解決每個面臨的技術(shù)問題和應(yīng)用問題，向?qū)W生全面展示專業(yè)對社會的價值，使學(xué)生思考并尋找自己在行業(yè)中的位置，最終激起學(xué)生源源不斷的學(xué)習(xí)興趣，才能作為系統(tǒng)能力培養(yǎng)的根本力量。

（五）從行業(yè)和社會前沿觀察問題

系統(tǒng)能力之所以日益重要，是因為國家建設(shè)所面臨的問題中包含越來越多的系統(tǒng)因素。只要能夠在不影響課程進度和教學(xué)效果的情況下，在課堂上抽出時間將問題與課程內(nèi)容相結(jié)合，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)將最終得到實現(xiàn)?，F(xiàn)在，在線教學(xué)已經(jīng)展示了這種可能性。

系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，本身就是一項系統(tǒng)工程。找到一種可行的模式，遠不是成就，而只是起步。在這一模式中，在線教學(xué)扮演著不可替代的角色，在線教學(xué)方式將為學(xué)生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)提供重要支撐。

參考文獻：

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