程序設(shè)計(jì)系列課實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

常燕 劉嘉敏 魏東 于霞

[摘 要] 針對程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)過程中普遍存在的教學(xué)方法單調(diào)、評價(jià)方式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、教學(xué)效果不理想等問題，從保障能力培養(yǎng)的課程銜接方案著手，探討了以提升應(yīng)用型人才的工程實(shí)踐能力為教學(xué)改革目標(biāo)，將混合式教學(xué)模式和校企產(chǎn)學(xué)合作融入各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革方案，并以“Java程序設(shè)計(jì)”和“數(shù)據(jù)庫與軟件工程課程設(shè)計(jì)”兩門課程為例，展開系列課的改革實(shí)踐。結(jié)果表明，改革措施有效改善了教學(xué)效果，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，學(xué)生工程實(shí)踐能力有所提升。

[關(guān)鍵詞] 程序設(shè)計(jì);多元混合式;產(chǎn)學(xué)合作;項(xiàng)目驅(qū)動

[基金項(xiàng)目] 2020年度沈陽工業(yè)大學(xué)校重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目“新工科背景下創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的系列課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革與實(shí)踐”;2021年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)‘應(yīng)用型’人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)”（202101091027）;2019年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“產(chǎn)學(xué)競?cè)诤系恼n程設(shè)計(jì)師資培訓(xùn)研究與實(shí)踐——以‘?dāng)?shù)據(jù)庫與軟件工程課程設(shè)計(jì)’為例”（201901035046）

[作者簡介] 常 燕（1978—），女，河北阜城人，碩士，沈陽工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院講師，主要從事虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、Web應(yīng)用技術(shù)研究。

[中圖分類號] TB47-4;G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）21-0101-04 [收稿日期] 2022-02-14

引言

高校的程序設(shè)計(jì)類系列課是實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要課程，有“Java程序設(shè)計(jì)”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”等以知識講授為主，且包含課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的知識技術(shù)類課程;也有“課程設(shè)計(jì)”課程，是具有一定綜合性的實(shí)踐類課程。這些課程的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在教學(xué)內(nèi)容和方法單一、系列課程之間存在重復(fù)、學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高等問題，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此，對程序設(shè)計(jì)類系列課程實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革是一項(xiàng)迫切的工作。

近年來，各高校開展了多種不同側(cè)重的混合式教學(xué)模式改革研究[1，2]，本文以“Java程序設(shè)計(jì)”課程（簡稱Java課）和“數(shù)據(jù)庫與軟件工程課程設(shè)計(jì)”（簡稱課設(shè)）兩門課的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)為例，探討以保障能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)的系列課實(shí)踐方案改革，以工程類項(xiàng)目驅(qū)動[3，4]的混合式教學(xué)模式和促進(jìn)應(yīng)用人才培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)合作[5，6]模式融入系列課的實(shí)踐環(huán)節(jié)，對實(shí)踐培養(yǎng)目標(biāo)、課程銜接、實(shí)踐實(shí)施和評價(jià)的全過程進(jìn)行改革實(shí)踐。

一、實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐性強(qiáng)，必須通過不斷地實(shí)踐才能精通，目前的實(shí)踐教學(xué)存在一些問題。

（一）Java課實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的問題

1.實(shí)踐教學(xué)單調(diào)，內(nèi)容脫離實(shí)際應(yīng)用，以驗(yàn)證Java知識為主，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣;實(shí)踐內(nèi)容過于簡單，難以激發(fā)求知欲，導(dǎo)致分析和解決問題的實(shí)踐能力訓(xùn)練不夠。

2.教師在實(shí)踐課前引導(dǎo)少，對自主學(xué)習(xí)意識差和能力較弱的學(xué)生而言，僅靠課內(nèi)的有限學(xué)時，實(shí)踐能力提升困難。

3.考核和評價(jià)方式單一，不夠科學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)踐考核主要以學(xué)生的報(bào)告為依據(jù)，存在片面性，且報(bào)告有雷同的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法真實(shí)評價(jià)學(xué)生的能力，影響實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。

（二）課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的問題

1.單一的課設(shè)內(nèi)容，易引發(fā)雷同、抄襲現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識培養(yǎng)效果不理想，且每人一組不利于團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。

2.課設(shè)指導(dǎo)方式單一，實(shí)踐環(huán)境落后，且教師對企業(yè)前沿應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少。而學(xué)生不能盡早了解企業(yè)，不利于專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)。

3.高校教師單方面評價(jià)方式不科學(xué)。

（三）程序設(shè)計(jì)類系列課的銜接問題

程序設(shè)計(jì)系列課中，課程的無縫銜接是保障學(xué)生能力培養(yǎng)效果的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，存在課程各自為政、知識重疊或空白等問題，實(shí)踐環(huán)節(jié)也存在類似問題，這將嚴(yán)重影響學(xué)生的培養(yǎng)效果。因此，課程改革必須要考慮課程銜接問題。

二、程序設(shè)計(jì)類課程的改革實(shí)踐

（一）保障能力培養(yǎng)的課程銜接方案

從課程銜接要素著手，確定此系列課的實(shí)踐教學(xué)改革思路。

1.明確課程之間的關(guān)系。從開課時間看，Java課在前，課設(shè)在后。從課程特點(diǎn)看，Java是注重知識的技術(shù)課程，而課設(shè)是注重實(shí)踐的能力培養(yǎng)課程。課設(shè)將使用Java作為開發(fā)語言，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力，Java課是為課設(shè)提供技術(shù)支撐的。

2.明確課程間知識和能力的支撐關(guān)系。課設(shè)內(nèi)容是開發(fā)完整的應(yīng)用管理系統(tǒng)，要保證課程之間無縫銜接，Java課的知識目標(biāo)和能力目標(biāo)必須滿足后續(xù)課設(shè)的需求。

語言基礎(chǔ)是必備知識，而要學(xué)會使用類庫，必須掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，由此Java課的知識目標(biāo)可以分為三個層次，即語言基礎(chǔ)、面向?qū)ο缶幊毯皖悗斓氖褂?。學(xué)生掌握了運(yùn)用上述知識的實(shí)踐能力，即可保證后續(xù)課設(shè)保障能力培養(yǎng)的無縫銜接。

后續(xù)據(jù)此分析進(jìn)行課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革，如圖1所示。

（二）Java課的實(shí)踐環(huán)節(jié)改革

根據(jù)圖1方案，針對Java課的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，考慮對后續(xù)課程設(shè)計(jì)的知識和能力支撐，主要改革方案如下。

1.以工程項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)，重構(gòu)每個實(shí)踐內(nèi)容，明晰知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。Java實(shí)踐的新方案遵循內(nèi)容從基礎(chǔ)到應(yīng)用、難度分層漸進(jìn)的設(shè)計(jì)思路，緊密圍繞分步目標(biāo)，且能力培養(yǎng)以遞進(jìn)式逐步展開以“生產(chǎn)線模擬系統(tǒng)”的開發(fā)驅(qū)動Java課實(shí)踐環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。

2.引入混合式教學(xué)模式主導(dǎo)實(shí)踐過程。借助學(xué)習(xí)通智慧學(xué)習(xí)平臺，構(gòu)建基于SPOC的混合式Java實(shí)踐教學(xué)過程，將實(shí)踐環(huán)節(jié)分解為課前、課中和課后三個階段。課前在線上發(fā)布實(shí)踐內(nèi)容及豐富的導(dǎo)學(xué)圖文、案例和視頻講解等資源，通過加強(qiáng)課前導(dǎo)學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;課中教師給予針對性的指導(dǎo)，通過加強(qiáng)過程指導(dǎo)，及時解決學(xué)生遇到的問題;課后以多任務(wù)強(qiáng)化能力訓(xùn)練，通過多次實(shí)踐不斷修正目標(biāo)、提升實(shí)踐能力，從而改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

以多線程與網(wǎng)絡(luò)編程任務(wù)為例，課前的線上導(dǎo)學(xué)準(zhǔn)備考慮到能力差異的學(xué)習(xí)需求，提供有3個主題的參考案例，內(nèi)容分別是多線程實(shí)例、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)實(shí)例及應(yīng)用本次全部知識點(diǎn)案例，且每個案例有多層次方案的源碼供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

課中的實(shí)踐指導(dǎo)采用演示法、分組討論法、一對一指導(dǎo)等多種方式展開。對普遍問題，進(jìn)行集中講解并開展討論，比如對多線程工作方式的討論;對個別問題，提供針對性的指導(dǎo)和交流。鼓勵學(xué)生互相探討，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

課后的能力強(qiáng)化階段，以當(dāng)前任務(wù)為基礎(chǔ)提出新需求，用于拓展訓(xùn)練。比如，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于多線程的生產(chǎn)線如何實(shí)現(xiàn)。學(xué)生根據(jù)個人能力細(xì)化程序或拓展功能，逐步達(dá)成Java和工程實(shí)踐能力的提升。

大作業(yè)環(huán)節(jié)在課前導(dǎo)學(xué)增加了項(xiàng)目解讀、需求分析、知識點(diǎn)提示等資源;學(xué)生在指定時間前將設(shè)計(jì)方案提交至SPOC平臺，教師反饋討論后進(jìn)行實(shí)踐。

3.評價(jià)主體和考核方式的多元化。Java課的實(shí)踐環(huán)節(jié)綜合以下四部分進(jìn)行科學(xué)合理的評價(jià)。（1）課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)由教師根據(jù)學(xué)生實(shí)踐結(jié)果是否達(dá)成能力訓(xùn)練要求進(jìn)行評價(jià)，占40%。主要對語言基礎(chǔ)實(shí)踐能力和運(yùn)用類庫解決問題工程實(shí)踐能力的達(dá)成進(jìn)行考量。（2）教師指定生生互評內(nèi)容，由學(xué)生在學(xué)習(xí)通對他人實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)，占10%。（3）期末限時上機(jī)考核占20%，分組進(jìn)行限時編程考核，根據(jù)最終提交的程序及結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。它和大作業(yè)都是評價(jià)學(xué)生實(shí)踐能力達(dá)成的重要參考。（4）學(xué)生可以按1～3人進(jìn)行自由分組完成大作業(yè)，此評價(jià)占30%。檢查要求對設(shè)計(jì)方案、實(shí)現(xiàn)效果是否符合實(shí)際需求、是否實(shí)用等方面進(jìn)行綜合評價(jià)。通過多元主體的多元綜合評價(jià)，提高學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視程度和學(xué)習(xí)的主動性，是促進(jìn)實(shí)踐能力訓(xùn)練的重要措施。

（三）課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)改革

根據(jù)圖1的方案，針對課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，考慮與前序Java課無縫銜接的主要改革方案如下。

1.設(shè)計(jì)項(xiàng)目多樣化，以團(tuán)隊(duì)形式完成任務(wù)。以實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，為避免抄襲，設(shè)置多個項(xiàng)目供學(xué)生選擇。同時允許學(xué)生自選題目，但需在教師確定其符合課設(shè)培養(yǎng)要求的前提下作為設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

要求學(xué)生按2～4人分組，以團(tuán)隊(duì)形式完成題目。各成員要分工明確，通過溝通、協(xié)作完成設(shè)計(jì)任務(wù)，以此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。在項(xiàng)目之間開展競賽，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識形成及自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的訓(xùn)練和強(qiáng)化。

2.依托產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。與企業(yè)合作進(jìn)行課程和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)，引入企業(yè)對學(xué)生加強(qiáng)前沿技術(shù)指導(dǎo)，提升師資團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力;校企教師共同制定合作方案和指導(dǎo)模式，加速學(xué)生的學(xué)習(xí)步伐，加強(qiáng)無縫連接就業(yè)的實(shí)踐能力培養(yǎng)。

3.校企綜合考核評價(jià)。課設(shè)的評價(jià)主體有學(xué)生、企業(yè)和高校教師，從實(shí)踐過程、實(shí)踐效果、答辯問答和實(shí)踐報(bào)告等方面進(jìn)行科學(xué)多元的全面評價(jià)。

三、改革效果

（一）Java課的實(shí)踐改革效果總結(jié)

統(tǒng)計(jì)混合式實(shí)踐教學(xué)改革前后兩組學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)完成情況，結(jié)果表明，完成度為70%以上的學(xué)生比對照組提高了近10%，即改革組學(xué)生超過71%的學(xué)生能夠獨(dú)立完成課內(nèi)實(shí)踐問題的分析和方案設(shè)計(jì)，學(xué)生實(shí)踐能力雖有差異，但充分具備進(jìn)一步深入研究知識和拓展學(xué)習(xí)的能力。其中39.5%的學(xué)生能夠較好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，較對照組有所提升;31.8%學(xué)生的任務(wù)完成不夠完善或程序運(yùn)行不穩(wěn)定，但具有改進(jìn)完善的能力，這部分學(xué)生較對照組提升了7.6%，表明學(xué)生學(xué)習(xí)主動性有所提升;有27.7%的學(xué)生能對照實(shí)例完成任務(wù)，獨(dú)立設(shè)計(jì)能力稍弱，但這部分學(xué)生比例有所降低。由此可見，Java課的實(shí)踐改革方案對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有效果。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，超過70%的學(xué)生對項(xiàng)目驅(qū)動的混合式實(shí)踐教學(xué)模式、課程的評價(jià)機(jī)制和自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成效果感到滿意，利用SPOC平臺開展線上線下混合模式實(shí)踐環(huán)節(jié)，從加強(qiáng)導(dǎo)學(xué)、師生互動、過程指導(dǎo)、監(jiān)督和評價(jià)方式的整個實(shí)踐全過程優(yōu)化了實(shí)踐教學(xué)效果。

（二）課設(shè)的實(shí)踐改革效果總結(jié)

學(xué)生對于企業(yè)的前沿技術(shù)指導(dǎo)非常感興趣，尤其在綜合考慮學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和課程實(shí)踐體系無縫銜接前提下，企業(yè)參與、以校內(nèi)課程為基礎(chǔ)的課設(shè)實(shí)踐教學(xué)，擴(kuò)展了學(xué)生的前沿知識，而且學(xué)生的知識運(yùn)用能力得以強(qiáng)化。學(xué)生課設(shè)的完成度調(diào)查結(jié)果顯示，接近85%的學(xué)生達(dá)到培養(yǎng)要求，具備一定的工程實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識。由此依托校企合作的方式，通過高校教師和企業(yè)教師溝通討論共同制定的教學(xué)計(jì)劃和實(shí)踐大綱，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校課堂與企業(yè)前沿的無縫結(jié)合，給學(xué)生創(chuàng)造了更多的學(xué)習(xí)和提升平臺。

結(jié)語

程序設(shè)計(jì)類課程著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。針對系列課的實(shí)踐環(huán)節(jié)及銜接上存在的問題，以兩門課程為例，闡述了改革方案的實(shí)施。采用SPOC混合式教學(xué)，將學(xué)生作為實(shí)踐教學(xué)活動的主體，加強(qiáng)線上導(dǎo)學(xué)和過程監(jiān)督，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。以項(xiàng)目驅(qū)動的Java實(shí)踐教學(xué)，多層次遞進(jìn)任務(wù)和差異化過程指導(dǎo)，對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)有顯著效果，Java課的知識和能力目標(biāo)達(dá)成能夠滿足后續(xù)實(shí)踐課程需求，保證課程之間的無縫銜接。以產(chǎn)學(xué)合作促進(jìn)學(xué)生工程能力的拓展和未來競爭力的提升是有益的嘗試。多元考核和評價(jià)方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性是有效的督促方案。綜上，從課程銜接著手對程序設(shè)計(jì)類系列課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)改革方案，有效改善了教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效果，為應(yīng)用型人才的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程教學(xué)提供了參考。

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Reform and Practice of the Practice Teaching Mode of Program Design Courses

CHANG Yan， LIU Jia-min， WEI Dong， YU Xia

（School of Information Science and Engineering， Shenyang University of Technology， Shenyang， Liaoning 110870， China）

Abstract： Aiming at the problems of monotonous teaching method， the single way of evaluation， the low learning interest of students， and the unsatisfactory teaching effect in the practice link of the teaching of programming courses， starting from the curriculum connection scheme， which aims at ensuring students’ ability training， a reform plan is discussed， which integrates the mixed teaching mode and the industry-education collaboration into the practice teaching links to improve the engineering practical ability of application-oriented talents. And the courses of Java Programming course and the Database and Software Engineering Course Design are taken as examples to carry out the reform practice. The results show that the teaching effect is improved， the students’ learning initiative is mobilized， and the their engineering practical ability is improved by the reform measures.

Key words： program design; multivariate mixed type; industry-university cooperation; project-driven