“雙萬”背景下的高級語言程序設計“金課”建設

張 顯，印 東，劉毅文，楊玉軍，姚敦紅

（1.懷化學院計算機科學與工程學院；2.生態(tài)農業(yè)智能控制技術湖南省重點實驗室；3.武陵山片區(qū)健康大數據智能處理與應用湖南省高等學校重點實驗室，湖南懷化 418008）

0 引言

2019 年4 月9 日，教育部辦公廳正式發(fā)布《關于實施一流本科專業(yè)建設“雙萬計劃”的通知》，該計劃以建設面向未來、適應需求、引領發(fā)展、理念先進、保障有力的一流專業(yè)為目標，鼓勵分類發(fā)展、特色發(fā)展，分年度開展一流本科專業(yè)點建設，計劃在2019-2021 年期間建設一萬個國家級一流本科專業(yè)點和一萬個省級一流本科專業(yè)點［1］。眾所周知，一流本科專業(yè)點建設的落腳點在于課程建設。教育部高等教育司司長吳巖在2018 年高等教育國際論壇年會上首次提出“高校要消滅‘水課’，打造‘金課’”［2］，當前“金課”已經成為高校課程建設的熱點［3］。那么什么樣的課是“金課”呢？“金課”有什么標準呢？吳巖司長在第十一屆“中國大學教學論壇”上首次提出“金課”的標準，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，同時也給出了“水課”的特點，即低階性、陳舊性、不用心［4］。其中，高階性是指實現知識、素質、能力的有機融合；創(chuàng)新性主要從教學方法、教學內容方面體現；挑戰(zhàn)度指課程具有一定難度，要保障學生有較多自主學習和思考時間，使其獲得努力學習后獲取知識的成就感［5-6］。

高級語言程序設計是計算機、軟件、通信等信息類專業(yè)的核心基礎課程，以及理工科其他各專業(yè)的公共基礎課，也是數據結構、算法分析與設計等后續(xù)課程的重要基礎，專業(yè)性強，學科交叉特征明顯［7］。高級語言程序設計課程的教學目標為教會學生針對科學和工程問題進行計算性分析、設計和編程實現，因此對理論性與實踐性的結合要求很高。在“雙萬”背景下進行高級語言程序設計“金課”建設是計算機人才培養(yǎng)的迫切需求。

1 相關研究

雖然教育部已經對“金課”的標準進行了界定，但在具體建設過程中需要結合課程特點和學校實際情況進行［8］。例如，于延等［9］針對高級語言程序設計實驗課程教學存在的問題，提出將PBL（Problem-Based Learning）與OBE（Outcome-Based Education）融合的金課建設方案；趙廣輝等［10］分析線下教學現狀，按照“金課”建設標準，從教學目標、課程內容、教學設計和教學形式4 個方面對Python 程序設計課程體系進行了重構；林加論等［11］以切實提高課程教學質量為目標進行課程資源建設與應用，探討了如何借助虛擬實驗工場構建課程群資源，為打造“金課”奠定了堅實基礎；宋會英等［12］以計算機組成原理課程為研究對象，探索并建立理論與實踐、傳統(tǒng)與現代相結合且內容有挑戰(zhàn)度的金課。課程的理論知識教學以問題為導向，采用線上、線下、小組討論、師生互動、學生演講相結合的教學模式，構建了立體化實踐體系和多維度評價系統(tǒng)。

地方本科院校的學生基本都是來自于農村，對計算機知識的前期掌握基本為零，因此地方本科院校和雙一流高校針對同一門課程進行“金課”建設的標準不盡相同。懷化學院為地方本科院校，因此本文基于地方本科院校實際情況將高級語言程序設計“金課”建設標準闡述如下：①高階性。高級語言程序設計課程的核心思想為培養(yǎng)學生的計算思維，使其能夠對復雜科學問題和工程問題進行分析與求解，具有較強的程序編寫能力，因此其高階性強調知識、能力、實踐、應用、素質的有機融合，注重培養(yǎng)學生解決問題的綜合能力和高級思維［13］；②創(chuàng)新性。課程內容應具有前沿性和時代性，教學形式應體現先進性和互動性，學習結果應具有探究性和個性化［14］。高級語言程序設計課程的實踐性很強，在內容設置上需要在保留經典內容的基礎上吸收多學科前沿案例，融合具有時代性的新工科元素，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維；③挑戰(zhàn)度。課程設置應有一定難度，需要學生“跳一跳“才能夠得著，這對教師備課和學生課下學習提出了較高要求［15］。高級語言程序設計課程的挑戰(zhàn)度較高，其教學應遵循以下原則：課上學生能聽懂老師講授的內容；課下學生能通過對知識的再學習完成作業(yè)。教師應提前設計好需要綜合運用所學知識、與同學進行討論和交流、有效查閱相關資料后才能編程實現的應用問題。

針對地方本科院?，F狀以及高級語言語言程序設計“金課”建設要求，本文從課程資源庫建設主要內容、分層級建設目標、建設團隊與任務分工、分層級題目庫與項目庫建設等方面進行高級語言程序設計“金課”建設，通過充分發(fā)揮學生學習的主體性和教師的引導性推動課程開展與實施，并采用多層次、多方式、多階段的考核評價方式開展“金課”建設質量評價。

2 “金課”建設方案

2.1 “金課”建設原則

“雙萬計劃”的核心思想為人才培養(yǎng)，即建設高水平的人才培養(yǎng)體系，而一流本科教育是“雙萬計劃”的重要基礎，“金課”是解決人才培養(yǎng)問題的“最后一公里”［16］。高級語言程序設計金課建設必須統(tǒng)一規(guī)劃、多方調研，根據新工科建設背景以及地方本科院校應用型人才培養(yǎng)等要求因校制宜、因生制宜，總體來說應遵循四個根據，建設十個方面，達成兩個目標。

（1）四個根據：根據“金課”建設標準；根據應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標；根據高級語言程序設計課程實踐性強的特點；根據地方本科院校學生學習能力相對較弱的特點，因地制宜、因校制宜、因課制宜、因材施教進行高級語言程序設計“金課”建設。

（2）十個方面：從課程大綱、配套教材、課程標準、電子教案、多媒體課件、教學視頻、微課、習題集、項目庫、課程設計十個方面建設高級語言程序設計金課。

（3）兩個目標：達成“金課”建設“兩性一度”目標；達成高質量應用型人才培養(yǎng)目標。

2.2 “金課”資源庫建設內容

高級語言程序設計“金課”資源庫建設內容如圖1 所示，主要涉及上文提及的十個方面。課堂教學是“金課”的主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場，打造“金課”就是要營造熱烈的課堂教學氛圍［17］。因此在進行課程資源設計與開發(fā)時要做到化繁為簡、突出關鍵、通俗易懂。例如選擇合適的導入方法（情境導入、舊知識導入、問題導入等），使課程資源主題明確、條理清晰、引人入勝；介紹知識點時理論與實例相結合，使學生了解基礎知識的應用場景；在設計微課時盡可能用短小的視頻高效簡明地解釋某一知識點，對教學內容進行模塊化構建。

Fig.1 Construction content of golden courses resource database圖1 “金課”資源庫建設內容

2.3 分層級建設目標

高級語言程序設計課程注重培養(yǎng)學生利用計算機程序解決實際問題的能力，初期主要學習如何解決計算類基礎問題，然后慢慢提升至解決相關領域實際應用問題的層次，從而潛移默化地滲透計算思維。程序設計能力培養(yǎng)的根本在于實踐，學生需要通過大量訓練逐步提高實操能力，這也是新工科對人才培養(yǎng)的要求。基于這一要求，根據從易到難、從簡到繁的原則，將高級語言程序設計“金課”建設分為5個層次，各層級建設目標如圖2所示。

Fig.2 Layered construction goal of golden courses resource database圖2 “金課”資源庫分層級建設目標

2.4 建設團隊分組與任務分工

在確立“金課”資源庫建設內容與目標后，需要組建師資團隊、課程組，以實現統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理的“金課”建設方針［18］。團隊成員應分工明確、任務明確、完成時間節(jié)點明確，具體分組與任務分工如圖3所示。

2.5 分層級題目庫與項目庫

高級語言程序設計是一門實踐性很強的課程，要學好該課程必須經歷大量動手練習過程，因此建設題目庫、項目庫十分必要，而且要根據學生學習能力的不同，進行分層級（基礎級、進階級、登頂級）設計。分層級題目庫與項目庫建設框架如圖4所示。

Fig.3 Construction team grouping and task division圖3 建設團隊分組與任務分工

Fig.4 Hierarchical frame of question bank and project bank圖4 分層級題目庫與項目庫框架

每一級題目資源都遵循多知識點、多樣例、多題型原則進行模塊化設計，每個模塊設計20～30 道題。項目庫則是建設基于C 語言的應用項目，如計算器、通訊錄、聊天室、萬年歷、掃雷游戲、五子棋、統(tǒng)計程序、小游戲等，從而增加學生學習C 語言的趣味性。

3 “金課”資源庫應用

高級語言程序設計“金課”資源庫應從以下4 個方面發(fā)揮作用：①充分發(fā)揮“金課”資源庫的橋梁作用；②充分發(fā)揮教師在“金課”建設、實施與協調中的主導作用；③充分發(fā)揮學生的學習主動性和鉆研性主體作用；④充分調動學生之間的相互協作。高級語言程序設計“金課”資源庫具體應用如圖5所示。

“金課”資源庫建設應以教師為主導，應用應以學生為主導，充分發(fā)揮學生學習的主體性和教師的引導性，利用“金課”程資源提高學生的學習興趣，培養(yǎng)其實踐操作能力［19］。教師要根據實際情況及時更新維護“金課”資源，同時關注學生的學習反饋，以便進行實時互動、學習監(jiān)督、解惑答疑，從而在“金課”資源庫中實現良好的內循環(huán)［20］。

4 “金課”建設評價

Fig.5 Application of golden courses resources圖5 “金課”資源庫具體應用

一流課程建設需要行之有效的評價機制，以促進課程質量不斷提升。針對“金課”資源庫建立多層次、多方式、多階段的考核評價措施，具體如圖6 所示。平時可通過項目實訓、課程設計提高學生的實踐應用能力；通過舉辦程序設計類學科競賽提高學生的創(chuàng)新應用能力和計算思維能力，還可設立合理的獎勵增強學生的榮譽感和自信心；通過多校聯考的方式使來自不同學校的學生同臺比拼，綜合體現高級語言程序設計“金課”建設效果，同時增強了學生的學習動力，提高了競爭意識。

Fig.6 Assessment and evaluation measures圖6 考核評價措施

5 “金課”實施效果

自2013年起，懷化學院的高級語言程序設計課程便與湖南農業(yè)大學、吉首大學開展了多校聯考，學校之間的交流逐漸增加。圖7 為懷化學院計算機科學與工程學院學生2013-2019 年期間高級語言程序設計課程機試與理論課成績及格率變化趨勢。可以看出，懷化學院的初始成績很差，及格率僅為13.18%。經過長期的“金課”資源建設，學生成績穩(wěn)步上升，2019 年及格率已超過70%，這對于有一定難度的高級語言程序設計課程已是非常不錯的教學成績。

Fig.7 Trend of passing rate in the joint examination of three schools圖7 三校聯考中的及格率趨勢

6 結語

國家發(fā)展不斷產生新的需求，國際競爭形勢日新月異。為應對日益繁雜的高端新興產業(yè)壟斷，國家對計算機專業(yè)技術人才的要求也越來越高，這對高等院校的人才培養(yǎng)與教學工作提出了更多挑戰(zhàn)。在國家建設高等教育強國的目標下，倡導一流本科點建設的“雙萬計劃”勢在必行。懷化學院在“金課”教學改革中持續(xù)以提高教學水平和人才培養(yǎng)質量為目標，樹立“兩性一度”的“金課”理念，注重課程內容建設，針對高級語言程序設計課程的教學現狀和地方本科院校的實際情況，從“金課”資源庫建設內容、分層級建設目標、建設團隊與合作、分層級題目庫與項目庫建設、金課實施效果評價等方面進行了研究，取得了一定成效。高級語言程序設計金課的建設經驗為全面探索和實踐“雙萬”背景下計算機學科其他課程的教學改革，培養(yǎng)高質量創(chuàng)新型計算機人才奠定了良好基礎。