以學(xué)為中心的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程改革實(shí)踐

馬丁 齊歌 鄭麗萍

摘 要：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是一門強(qiáng)調(diào)抽象思維、實(shí)踐性校強(qiáng)的專業(yè)核心課程。為提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效果，本研究針對(duì)傳統(tǒng)授課方式存在的問(wèn)題，遵循以學(xué)為中心的先進(jìn)理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略與設(shè)計(jì)、考核評(píng)價(jià)三個(gè)方面提出了系統(tǒng)的、切實(shí)可行的改革方案，并在實(shí)踐中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：以學(xué)為中心;面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì);教學(xué)改革

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是河南工業(yè)大學(xué)軟件工程專業(yè)的核心課程，在程序設(shè)計(jì)類課程中起著承前啟后的作用。課程以C++作為編程語(yǔ)言，要求學(xué)生能夠闡釋面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念，能夠掌握C++語(yǔ)言的抽象、封裝、繼承、多態(tài)、輸入輸出、模板等技術(shù)，能夠使用C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想和技術(shù)分析、解決復(fù)雜的工程問(wèn)題。經(jīng)過(guò)十幾年的課程建設(shè)與改革，課程團(tuán)隊(duì)擁有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也積累了大量的課程資源。但是，囿于傳統(tǒng)課堂授課以教師為中心的方式，學(xué)生在教師的引領(lǐng)下經(jīng)常陷于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)生課堂參與度不高，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性較差，分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等高階教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)成，這些問(wèn)題已成為制約課程教學(xué)和學(xué)生提高學(xué)習(xí)成效的主要障礙。

近年，隨著翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在高校的推廣和應(yīng)用，工程認(rèn)證背景下OBE（Outcomes-based Education，

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式）教學(xué)策略的深度融合，以及教育部推進(jìn)高校教學(xué)改革，打造“金課”，建設(shè)一流本科課程的要求，課程團(tuán)隊(duì)基于OBE理念，依據(jù)一流本科課程建設(shè)要求，借助智慧教學(xué)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)工具，對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程改革進(jìn)行了深入探索，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略與設(shè)計(jì)、考核評(píng)價(jià)等方面提出了系統(tǒng)的改革思路，并在實(shí)踐中取得了良好的效果。

一、融合課程思政的多維度深層次教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)目標(biāo)不僅包含淺層次的“理解+記憶”，還包括學(xué)科專屬知識(shí)與技能、高階思維能力、人文價(jià)值觀、職業(yè)準(zhǔn)備、個(gè)人發(fā)展、思政育人等多維度深層次目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定除了編程能力培養(yǎng)、主流價(jià)值觀形成、溝通與交流能力培養(yǎng)、終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)等方面，還加入了思政育人的目標(biāo)，涉及社會(huì)主義核心價(jià)值觀、技能觀、職業(yè)精神等方面。

（一）學(xué)科專屬知識(shí)與技能

能夠闡釋使用C++語(yǔ)言和面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決軟件工程復(fù)雜問(wèn)題的基本方法和原理，并能夠有效應(yīng)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法和C++編程語(yǔ)言在復(fù)雜面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)中進(jìn)行系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。其中涉及的基礎(chǔ)知識(shí)主要包括抽象、封裝、繼承、多態(tài)、輸入輸出、模板等。

（二）高階思維能力

能夠考察和比較當(dāng)前流行的C++集成開發(fā)工具及其工作平臺(tái)，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn);能夠使用其中的一款進(jìn)行代碼的編寫與調(diào)試，具備良好的編程習(xí)慣，代碼風(fēng)格嚴(yán)謹(jǐn)，注釋規(guī)范;能夠應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷雽F(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為面向?qū)ο笫澜绲木幊虇?wèn)題;能夠使用統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML設(shè)計(jì)問(wèn)題所需的類和繼承層次結(jié)構(gòu)，完成概要設(shè)計(jì);能夠使用C++語(yǔ)言按照設(shè)計(jì)方案完成系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)踐。

（三）人文價(jià)值觀

能夠從哲學(xué)的角度思考面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想的實(shí)質(zhì)，明白事物本身的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及事物之間的聯(lián)系;密切關(guān)注當(dāng)今社會(huì)IT行業(yè)的熱點(diǎn)話題，能夠利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)社會(huì)上的觀點(diǎn)進(jìn)行分析、比較、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，能夠向他人進(jìn)行解釋和簡(jiǎn)單的科普。

（四）工作與事業(yè)準(zhǔn)備

尊重他人的觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)溝通與交流，學(xué)會(huì)提問(wèn)與回答;具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠與其他學(xué)生組成2—3人討論小組，協(xié)作解決復(fù)雜的工程問(wèn)題。在討論過(guò)程中，能夠正確發(fā)表自己的觀點(diǎn)和吸取他人建議，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作與知識(shí)共享的意識(shí)。

（五）個(gè)人發(fā)展

能從面向?qū)ο蟮木幊趟枷胫畜w會(huì)使用計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)世界的思路與方法;掌握主動(dòng)學(xué)習(xí)方法，找到適合自己的C++學(xué)習(xí)路線;學(xué)會(huì)利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源推動(dòng)自己的學(xué)習(xí)，如在線開放課程、在線測(cè)試平臺(tái)等;能夠及時(shí)跟蹤C(jī)++語(yǔ)言的發(fā)展?fàn)顩r，考察其應(yīng)用行業(yè)，關(guān)注新標(biāo)準(zhǔn)和新領(lǐng)域，保持學(xué)生對(duì)課程的新鮮感和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，促進(jìn)終身學(xué)習(xí)意識(shí)的形成。

（六）思政育人

引入國(guó)內(nèi)IT行業(yè)的成功案例，分享其成功經(jīng)驗(yàn);剖析軟件工程專業(yè)發(fā)展歷史和軟件行業(yè)領(lǐng)軍人物的奮斗故事，培養(yǎng)學(xué)生自信、樂(lè)觀、誠(chéng)實(shí)、守信、善于思考與發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀品質(zhì);提高學(xué)生的編程技能，為社會(huì)和人民造福;鼓勵(lì)學(xué)生利用自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，積極參與科普活動(dòng)和應(yīng)用推廣活動(dòng);告誡學(xué)生不能將自己的編程技能用于違法犯罪活動(dòng)。例如，從事黑客行為，攻擊、破壞他人軟件系統(tǒng)，編寫木馬程序、電腦病毒，參與盜版活動(dòng)，編寫破解軟件等;要引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的精神和態(tài)度，建立科學(xué)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的軟件工匠精神。

二、全方位系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)依據(jù)課程執(zhí)行大綱進(jìn)行，整個(gè)教與學(xué)的活動(dòng)擴(kuò)展到課前、課堂、課后三個(gè)階段，并依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)采用測(cè)試、討論、案例分析、實(shí)踐探究、拓展閱讀、分組討論等多樣化的教學(xué)活動(dòng)。首先，在課前，通過(guò)文獻(xiàn)拓展閱讀、在線課程學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題走入課堂，通過(guò)課前測(cè)試檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果。課堂上，根據(jù)在線學(xué)習(xí)的效果選擇教學(xué)內(nèi)容，采用案例分析、視頻學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)檢索、分組討論、辯論賽等教學(xué)活動(dòng)，突破重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，擴(kuò)展知識(shí)，并通過(guò)隨堂練習(xí)進(jìn)行強(qiáng)化。在課后，通過(guò)課后作業(yè)、分組任務(wù)、思考與討論等幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提升理解廣度與深度，并通過(guò)課前測(cè)試、課堂提問(wèn)、章節(jié)測(cè)試等活動(dòng)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果。在具體的實(shí)施中，按照?qǐng)?zhí)行大綱明確的課前要求、課堂要求、課后要求，將上述近20種教學(xué)活動(dòng)穿插融入20次授課環(huán)節(jié)中。

執(zhí)行大綱、教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)過(guò)程的融合，需要借助先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)工具和貫穿始終的教學(xué)策略。課程團(tuán)隊(duì)選用了學(xué)習(xí)通和Github兩個(gè)平臺(tái)。其中，學(xué)習(xí)通可以提供課前任務(wù)布置、課初測(cè)試、課堂簽到、隨堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)任務(wù)發(fā)布、問(wèn)題討論與反饋、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能;Github則為學(xué)生提供了代碼管理功能。

結(jié)合本課程的特點(diǎn)，提出以下幾種教學(xué)策略：

（一）以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)策略

首先，教師在課前的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中拋出問(wèn)題，這些問(wèn)題多是與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相關(guān)的思考題，學(xué)生通過(guò)閱讀、檢索文獻(xiàn)，嘗試用面向?qū)ο蟮乃季S去思考、設(shè)計(jì)、形成問(wèn)題的初步模型。

其次，教師通過(guò)課堂討論、案例分析、網(wǎng)絡(luò)檢索、視頻學(xué)習(xí)、辯論賽等教學(xué)活動(dòng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行剖析，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;并通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，借助UML建模工具將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為圖形，激發(fā)學(xué)生的興趣，提升學(xué)生的信心，幫助學(xué)生形成主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)。

最后，學(xué)生通過(guò)課后作業(yè)進(jìn)一步強(qiáng)化分析問(wèn)題的思路與方法，通過(guò)延伸討論和輔導(dǎo)答疑，深化對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步完善解決問(wèn)題的方案。

（二）以代碼為導(dǎo)向的教學(xué)策略

學(xué)生在課前預(yù)習(xí)課件與視頻的同時(shí)，編寫、調(diào)試、修改示例中的代碼，將自己的問(wèn)題在代碼中進(jìn)行注釋，帶著疑問(wèn)進(jìn)入課堂。

在課前測(cè)試和隨堂測(cè)驗(yàn)中，設(shè)置涉及程序代碼的閱讀與填空，可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)的效果;通過(guò)課堂討論、案例展示、調(diào)試分析、辯論賽等教學(xué)活動(dòng)進(jìn)一步對(duì)代碼進(jìn)行剖析，從而幫助學(xué)生消除疑問(wèn)、破解難點(diǎn);通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，找到解決代碼中問(wèn)題的方法和技巧。

通過(guò)課后的作業(yè)練習(xí)，進(jìn)一步提升學(xué)生編寫代碼的熟練度;通過(guò)延伸討論和輔導(dǎo)答疑，深化學(xué)生對(duì)編碼的認(rèn)識(shí)，使其進(jìn)一步對(duì)代碼進(jìn)行規(guī)范化、優(yōu)化的修正。

（三）以團(tuán)隊(duì)合作為導(dǎo)向的教學(xué)策略

以實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)題目，可以讓3個(gè)學(xué)生組成一個(gè)小組，在以下幾個(gè)階段展開團(tuán)隊(duì)合作：

問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)與UML建模;

在Github上建立代碼庫(kù)，編寫、優(yōu)化、更新代碼;

建立測(cè)試用例，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。

以辯論賽為例，學(xué)生自由結(jié)合，組成戰(zhàn)隊(duì)，每戰(zhàn)隊(duì)包括一名主辯手和3～5名辯手，在以下幾個(gè)階段展開團(tuán)隊(duì)合作：

賽前，收集素材，制作PPT，討論辯論策略，模擬展示;

賽中，抽簽決定出場(chǎng)順序，各隊(duì)進(jìn)行論點(diǎn)陳述，自由辯論;

賽后，各戰(zhàn)隊(duì)互評(píng)，教師總結(jié)。

上述導(dǎo)向明確的教學(xué)策略，能夠?qū)⒔虒W(xué)活動(dòng)無(wú)縫地穿插到三個(gè)階段的教學(xué)過(guò)程之中，有效地提升學(xué)生分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、調(diào)試編碼的能力及溝通交流的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

三、多元化的考核評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

課程團(tuán)隊(duì)依據(jù)OBE教學(xué)理念，針對(duì)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成，以能力評(píng)價(jià)為核心，設(shè)計(jì)和實(shí)施作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考試等多形式多環(huán)節(jié)考核，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)性;引入學(xué)生互評(píng)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)共同體的參與度;教師采用及時(shí)性和積極性的評(píng)價(jià)反饋，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，促進(jìn)教與學(xué)的不斷調(diào)整和改進(jìn)。

（一）建立多元化的學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)機(jī)制，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)性

在考核中，平時(shí)的成績(jī)不僅涵蓋了傳統(tǒng)的作業(yè)和考勤，還包括課前預(yù)習(xí)、課前測(cè)試、課堂測(cè)試成績(jī)、課堂主觀討論性題目成績(jī)。其中，課堂測(cè)試與課堂討論均通過(guò)學(xué)習(xí)通的隨堂測(cè)試方式進(jìn)行，分?jǐn)?shù)統(tǒng)一計(jì)算。

在作業(yè)考核中，共包括8次課后作業(yè)，每次作業(yè)均需要學(xué)生按照要求完成并上傳代碼至Github的對(duì)應(yīng)庫(kù)。學(xué)生可以隨時(shí)查看課程代碼庫(kù)和自己代碼庫(kù)中的每次作業(yè)代碼并做出更新，此舉激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，他們開始主動(dòng)去使用Github研究和分享自己的代碼。

在實(shí)驗(yàn)考核中，共包括5次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)前學(xué)生均需要做好充分的準(zhǔn)備，編寫好當(dāng)次實(shí)驗(yàn)的代碼，帶著問(wèn)題進(jìn)入機(jī)房去改進(jìn)和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、代碼撰寫情況、程序運(yùn)行調(diào)試情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等考核內(nèi)容。教師可以充分利用實(shí)驗(yàn)過(guò)程交互性強(qiáng)的特性，實(shí)時(shí)解決學(xué)生遇到的問(wèn)題，推動(dòng)人文維度目標(biāo)的達(dá)成。隨著程序警告、錯(cuò)誤逐個(gè)消失，報(bào)告內(nèi)容不斷充實(shí)、格式愈加規(guī)范，學(xué)生的信心逐漸增強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性得到了提升。

提高平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)在總成績(jī)中所占的比例，從以往的占比30%提升至50%，綜合考量學(xué)生平時(shí)的表現(xiàn)。這樣可以使學(xué)生更加重視預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的過(guò)程，重視平時(shí)的知識(shí)積累，重視每一次代碼編寫和提交的過(guò)程，享受編程能力提高帶來(lái)的成就感，從而激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)、自覺(jué)地學(xué)習(xí)，保證持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

在期末考試中，強(qiáng)調(diào)能力評(píng)價(jià)的核心作用，題目著重對(duì)應(yīng)用及分析、綜合能力目標(biāo)的達(dá)成。

（二）及時(shí)反饋，持續(xù)改進(jìn)，激勵(lì)與鞭策并施

教師每周對(duì)平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并將當(dāng)前結(jié)果反饋給學(xué)生。一方面，有助于教師了解目前課程目標(biāo)的達(dá)成情況和出現(xiàn)的問(wèn)題，在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中及時(shí)改進(jìn);另一方面，讓學(xué)生了解自己目前的學(xué)習(xí)效果，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)對(duì)積極向上的學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)，對(duì)落后的學(xué)生進(jìn)行鞭策。例如，實(shí)時(shí)關(guān)注每周綜合表現(xiàn)排名后十位的學(xué)生及總排名后十位的學(xué)生，通過(guò)私信交流的方式，了解他們的近況，共同分析表現(xiàn)不佳的原因，并針對(duì)不同學(xué)生的情況量身定制改進(jìn)措施。經(jīng)過(guò)交流，大部分學(xué)生都能認(rèn)識(shí)到自己的問(wèn)題，并表示出積極改變的意愿。

對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)與實(shí)施而言，以學(xué)為中心、以成果為導(dǎo)向的教學(xué)改革對(duì)改善課堂教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)、自發(fā)學(xué)習(xí)有著重要作用。課程團(tuán)隊(duì)遵循以學(xué)為中心的先進(jìn)理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略與設(shè)計(jì)、考核評(píng)價(jià)三個(gè)方面提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)在軟件工程專業(yè)2018級(jí)和2019級(jí)兩屆學(xué)生中的應(yīng)用，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣有了明顯的改變，主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿明顯增強(qiáng)，對(duì)課程的滿意度與日俱增，綜合成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)較往年有了顯著提高。未來(lái)還需要對(duì)教學(xué)活動(dòng)及其評(píng)價(jià)機(jī)制進(jìn)行深入的優(yōu)化，合理地融入課程思政元素，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，保證評(píng)價(jià)的公平性，培養(yǎng)學(xué)生的軟件工匠精神。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘曉流，宋述強(qiáng)，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].開放教育研究，2013（1）.

[2]施曉秋.遵循專業(yè)認(rèn)證OBE理念的課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].高等工程教育研究，2018（5）.

[3]林姍，江南，劉偉.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2019（7）.

[4]吳巖.建設(shè)中國(guó)“金課”[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2018（12）.

[5]史儀凱.一流課程建設(shè)和教學(xué)的關(guān)鍵在提升教師的教育教學(xué)水平[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2020（1）.

責(zé)編：莞 爾