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    學(xué)科競賽引領(lǐng)下的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

    2023-08-27 00:50:38吳志強(qiáng)
    河南教育·高教 2023年7期
    關(guān)鍵詞:學(xué)科競賽實(shí)踐教學(xué)教學(xué)改革

    吳志強(qiáng)

    摘 要:新工科戰(zhàn)略要求高校培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的高素質(zhì)人才,學(xué)科競賽緊密結(jié)合行業(yè)實(shí)踐,正成為高校激發(fā)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力和技術(shù)能力的重要途徑,也為高校課堂教學(xué)改革提供了清晰的方向。本研究結(jié)合河南警察學(xué)院網(wǎng)絡(luò)安全系網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)學(xué)生參與學(xué)科競賽情況,對程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價(jià)體系等方面進(jìn)行改革,構(gòu)建學(xué)科競賽引領(lǐng)下的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)踐訓(xùn)練組織體系,提升競賽成績的同時(shí),有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

    關(guān)鍵詞:學(xué)科競賽;程序設(shè)計(jì);教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué)

    互聯(lián)網(wǎng)作為人類社會主要的信息基礎(chǔ)設(shè)施,蘊(yùn)含著新的生產(chǎn)力和國防力,對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全發(fā)展具有戰(zhàn)略意義,網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為繼領(lǐng)土、領(lǐng)海和領(lǐng)空之外的“第四領(lǐng)土”。近年,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,信息技術(shù)在當(dāng)今社會中起著舉足輕重的作用,傳統(tǒng)的犯罪活動(dòng)日益向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)移,新型網(wǎng)絡(luò)犯罪不斷出現(xiàn),對社會的危害日益嚴(yán)重。公安院校作為培養(yǎng)公安隊(duì)伍人才的主陣地和主渠道,針對網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè),該專業(yè)以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程、信息安全為理論支撐,以軟件開發(fā)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)情報(bào)技術(shù)、計(jì)算機(jī)犯罪偵查取證技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察技術(shù)為技術(shù)支撐,為公安機(jī)關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全保衛(wèi)部門培養(yǎng)“實(shí)戰(zhàn)能力強(qiáng)、發(fā)展后勁足”的高級應(yīng)用型專業(yè)人才。為適應(yīng)新時(shí)代公安工作對高素質(zhì)人才隊(duì)伍建設(shè)的需求,各個(gè)公安院校都在積極開展不同形式的教學(xué)改革。學(xué)科競賽作為面向大學(xué)生的科技活動(dòng)之一,正成為高校激發(fā)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力和技術(shù)能力的重要途徑,也為高校課程教學(xué)改革提供了清晰的方向。網(wǎng)絡(luò)安全系圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)方案,在學(xué)科競賽項(xiàng)目引領(lǐng)下,對程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐活動(dòng)開展、考核評價(jià)體系等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐,以此提升教學(xué)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力,幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識和技能,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和分析問題的能力。

    一、現(xiàn)狀分析

    程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程作為網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的基礎(chǔ)課程,是網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)情報(bào)技術(shù)、計(jì)算機(jī)犯罪偵查取證技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察技術(shù)等課程的先導(dǎo)課程,涉及數(shù)據(jù)處理、文件操作、圖形圖像編程、數(shù)據(jù)庫編程、網(wǎng)絡(luò)編程、逆向工程與軟件分析、科學(xué)計(jì)算可視化、密碼學(xué)等內(nèi)容。在以往的教學(xué)實(shí)踐過程中,雖已強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和提升學(xué)生的實(shí)踐能力為課程目標(biāo),但由于缺乏系統(tǒng)的課程實(shí)踐訓(xùn)練組織體系,課堂教學(xué)仍存在著教學(xué)方法單一、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)案例不能與時(shí)俱進(jìn)、教學(xué)和行業(yè)實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)等問題,整體教學(xué)效果不理想。

    二、教學(xué)改革目標(biāo)與內(nèi)容

    學(xué)科競賽緊密結(jié)合行業(yè)實(shí)踐是整合課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)知識的重要環(huán)節(jié),也是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)尺。以競賽的方式將課堂教學(xué)內(nèi)容和行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合,可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,這與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)是一致的。針對目前實(shí)踐教學(xué)過程中存在的問題,在學(xué)科競賽引領(lǐng)下,以課堂教學(xué)為主陣地,以課外活動(dòng)和社團(tuán)實(shí)踐活動(dòng)為兩翼,對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)科競賽活動(dòng)開展、考核評價(jià)體系等方面進(jìn)行改革,厘清學(xué)科競賽和課程教學(xué)之間的關(guān)系,構(gòu)建課堂教學(xué)和課外活動(dòng)一體化育人體系,提高課程教學(xué)質(zhì)量,提升課程團(tuán)隊(duì)成員的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。

    (一)整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)化理論基礎(chǔ)

    基于程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競賽需求,教學(xué)團(tuán)隊(duì)深入行業(yè)應(yīng)用一線調(diào)研,在所使用教材的基礎(chǔ)上,將課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)進(jìn)行整合與優(yōu)化,基于專業(yè)應(yīng)用案例和學(xué)科競賽題目構(gòu)建項(xiàng)目化的教學(xué)單元,將理論知識與實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。教學(xué)內(nèi)容突出程序設(shè)計(jì)的基本概念、思想與方法,以及所使用語言的特性及其核心思想,為學(xué)生營造一個(gè)良好的編程思維環(huán)境,使學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范化編程的習(xí)慣,提高編程效率;科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容,通過實(shí)驗(yàn)課程激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,為解決問題提供實(shí)戰(zhàn)練習(xí),提高學(xué)生編程實(shí)踐能力;加強(qiáng)軟件工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)理論的學(xué)習(xí),借助軟件工程開發(fā)工具對程序設(shè)計(jì)進(jìn)行抽象建模,提升學(xué)生的科學(xué)思維水平。

    (二)革新教學(xué)方法,突出學(xué)生主體地位

    基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的OBE(Outcome based education)教育理念,打破了傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動(dòng)模式,依據(jù)學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)方案和畢業(yè)需求,進(jìn)行反向設(shè)計(jì),以學(xué)生為中心,將理論知識與實(shí)踐活動(dòng)有機(jī)融合。將問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法PBL(Problem-Based Learning)、團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)法TBL(Team-Based Learning)、任務(wù)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法充分融進(jìn)教學(xué)過程。以學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為驅(qū)動(dòng),以學(xué)生為主體,指導(dǎo)教師和學(xué)生對競賽題目和項(xiàng)目共同進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、實(shí)踐,讓學(xué)生在項(xiàng)目研究中深刻理解相關(guān)原理和掌握基礎(chǔ)知識,使學(xué)生從原來的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與,最大程度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。充分利用多媒體、社交媒體和在線平臺等新型教育手段,加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)和監(jiān)督。

    (三)擴(kuò)大學(xué)科競賽活動(dòng)覆蓋面,增強(qiáng)學(xué)生自信心

    ACM、藍(lán)橋杯、天梯賽等在全國范圍或國際范圍開展的程序設(shè)計(jì)大賽,所需要的知識儲備量比較大,對于剛?cè)腴T程序設(shè)計(jì)的大多數(shù)學(xué)生來說,題目難度較大,部分學(xué)生會喪失參加競賽的自信心,不利于學(xué)科競賽在課程教學(xué)過程中的開展。為擴(kuò)大學(xué)生參與學(xué)科競賽的覆蓋面,在校外程序設(shè)計(jì)大賽的基礎(chǔ)上,設(shè)置不同層次的校內(nèi)競賽,教師通過深入開展行業(yè)及專業(yè)建設(shè)調(diào)研,了解行業(yè)和市場發(fā)展需求,聯(lián)系行業(yè)專家設(shè)置難易度適宜的校內(nèi)競賽題目,構(gòu)建校內(nèi)競賽平臺,以循序漸進(jìn)的方式培養(yǎng)學(xué)生參與學(xué)科競賽的自信心。同時(shí),依托學(xué)院網(wǎng)站和微信公眾號平臺開展學(xué)科競賽宣傳活動(dòng),讓學(xué)生了解各類學(xué)科競賽的信息和通知,對參賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生及時(shí)進(jìn)行表彰和報(bào)道,增強(qiáng)學(xué)生參與學(xué)科競賽的獲得感和自信心。

    (四)改革教學(xué)評價(jià)方案,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

    傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)考核方式一般采用平時(shí)成績(30%)+期末成績(70%)的方式。這種考核方式過于強(qiáng)調(diào)最終的期末成績,對學(xué)習(xí)的過程性考核重視不夠,考核內(nèi)容也主要側(cè)重于對知識的識記能力,容易給學(xué)生造成平時(shí)不用努力學(xué)習(xí),考試前突擊復(fù)習(xí)就能通過考試的錯(cuò)誤引導(dǎo),學(xué)生在學(xué)完一門課程之后,對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力較差。在課程改革中,為引導(dǎo)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,對考核形式進(jìn)行改革,將平時(shí)成績的比重提高到50%,利用學(xué)習(xí)通平臺、educoder、LeetCode等在線學(xué)習(xí)平臺完成平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、學(xué)科競賽訓(xùn)練活動(dòng)的可視化過程性管理;期末測試不再采用傳統(tǒng)的試卷模式,改為項(xiàng)目匯報(bào)的模式開展,通過學(xué)生對項(xiàng)目需求分析、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測試等方面的過程性表現(xiàn)綜合考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)課程知識解決實(shí)際問題的能力。將教學(xué)中學(xué)生參與實(shí)踐問題的解決,課后參與教師科研項(xiàng)目,參與不同層次的學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽活動(dòng)以及所獲得成績作為考核的一部分,給予適當(dāng)?shù)募臃謾?quán)重,使課程教學(xué)考核真正起到充當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)指揮棒的正向作用。

    三、實(shí)施方案及成效

    按照分階段、循序漸進(jìn)的教學(xué)改革思路,課題組從構(gòu)建學(xué)科競賽體系,優(yōu)化課程教學(xué)設(shè)計(jì),提升課程教師業(yè)務(wù)能力三個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革與實(shí)踐。

    (一)構(gòu)建學(xué)科競賽體系

    首先,根據(jù)程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競賽的特點(diǎn)和步驟,制定競賽目標(biāo),以學(xué)生發(fā)展為核心,將競賽目標(biāo)納入到課程教學(xué)內(nèi)容中。其次,以競賽為引領(lǐng),重新構(gòu)建課堂教學(xué)模式,引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確把握競賽規(guī)則,熟悉競賽要求,提高學(xué)習(xí)能力。同時(shí),靈活結(jié)合課堂實(shí)踐活動(dòng),設(shè)計(jì)多樣化的競賽方案,鼓勵(lì)學(xué)生自主發(fā)掘問題、分析問題、解決問題,通過競賽活動(dòng)提升學(xué)生參與競賽的能力。此外,搭建校內(nèi)競賽系統(tǒng),將學(xué)科競賽引領(lǐng)下的教學(xué)改革與學(xué)校管理有機(jī)結(jié)合起來,營造學(xué)科競賽引領(lǐng)下良好的課堂教學(xué)環(huán)境,建立適合學(xué)科競賽的管理制度,更好地完善競賽評估體系。最后,開發(fā)教學(xué)資源,建設(shè)學(xué)科競賽知識庫,及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,解決教學(xué)和行業(yè)應(yīng)用脫節(jié)的問題,有針對性地完善競賽測評項(xiàng)目,以達(dá)到貫徹學(xué)科競賽理念、提升學(xué)生競賽能力的目標(biāo)。

    (二)優(yōu)化課程教學(xué)設(shè)計(jì)

    將課程改為線上線下混合式教學(xué)模式,融合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)模式兩者的優(yōu)勢,教學(xué)設(shè)計(jì)分為課前、課中和課后三個(gè)部分。課前以線上學(xué)習(xí)為主,以了解知識為目的。在超星學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC(慕課)、嗶哩嗶哩等平臺選取與課程知識點(diǎn)相關(guān)的視頻和學(xué)習(xí)資料發(fā)送給學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí),如程序開發(fā)中常見的錯(cuò)誤和解決方式、循環(huán)的幾種使用方法的優(yōu)缺點(diǎn)、Python讀取文件的多種方法應(yīng)用場景等,引導(dǎo)學(xué)生課前查閱相關(guān)資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題,嘗試解決問題,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,提升學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

    課中以線下課堂教學(xué)為主,以知識內(nèi)化為目標(biāo),精講精練,提升課堂教學(xué)效率?;诔绦蛟O(shè)計(jì)類學(xué)科競賽的需求,在以往所使用的教材基礎(chǔ)上,將學(xué)科競賽知識點(diǎn)和課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化,構(gòu)建項(xiàng)目化和模塊化的教學(xué)單元,將理論與學(xué)科競賽知識點(diǎn)進(jìn)行一體化融合。在以往的教學(xué)反饋中,學(xué)生在學(xué)習(xí)一項(xiàng)程序設(shè)計(jì)方面的新技術(shù)時(shí),經(jīng)常會產(chǎn)生這項(xiàng)技術(shù)具體有什么用途以及在什么情況下使用的疑問。對于這一問題,課堂教學(xué)中靈活采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論等教學(xué)方法,從程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體開發(fā)步驟入手,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式和互動(dòng)式學(xué)習(xí),將知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)去解決實(shí)際應(yīng)用的問題,鍛煉學(xué)生分析、表達(dá)、討論、總結(jié)問題的能力。

    課后采用線上線下混合式教學(xué)模式,教師通過學(xué)習(xí)通、雨課堂、educoder、LeetCode平臺發(fā)布課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐項(xiàng)目、科研課題。學(xué)生完成作業(yè)后上傳到在線平臺,教師在線進(jìn)行批閱,如果學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到困惑,可以通過微信、學(xué)習(xí)通與教師及時(shí)進(jìn)行溝通。同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿技術(shù),查閱文獻(xiàn)了解行業(yè)相關(guān)動(dòng)態(tài),讓學(xué)生自主探索。此外,課后開展程序設(shè)計(jì)興趣小組學(xué)習(xí)活動(dòng),加大開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)力度,為學(xué)生提供充足的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場地保障,鼓勵(lì)學(xué)生參加各種學(xué)科競賽和指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。

    (三)提升課程教師業(yè)務(wù)能力

    教師是課程建設(shè)的主體,只有掌握先進(jìn)的教學(xué)理念和前沿的學(xué)科技術(shù),才能保障教學(xué)改革工作的有效開展。為此,課題組制定了教學(xué)團(tuán)隊(duì)業(yè)務(wù)能力提升方案。課題組通過聽評課、集中研討和外出學(xué)習(xí)等方式,統(tǒng)一思想認(rèn)識、統(tǒng)一課程標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)校外“同課高質(zhì)”,校內(nèi)“同課同質(zhì)”;課題組教師參與學(xué)科競賽的賽前輔導(dǎo)工作,鉆研競賽項(xiàng)目,組織教師多次深入公安一線實(shí)戰(zhàn)單位和教學(xué)研究基地,了解網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法人才培養(yǎng)和行業(yè)需求,豐富教學(xué)項(xiàng)目庫內(nèi)容;課題組教師積極參加公開課和教學(xué)技能競賽,通過不斷磨課,提升教學(xué)技能。

    近兩年,通過學(xué)科競賽驅(qū)動(dòng)的課程教學(xué)改革,教學(xué)效果有了很大的提升。課題組所指導(dǎo)的程序設(shè)計(jì)興趣小組連續(xù)多年在“藍(lán)橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽中榮獲佳績,累計(jì)獲得一等獎(jiǎng)4次,二等獎(jiǎng)7次,三等獎(jiǎng)8次;在全國大數(shù)據(jù)技能競賽方面,獲得團(tuán)體三等獎(jiǎng)1次,優(yōu)秀獎(jiǎng)1次。競賽成績提升的同時(shí),學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力也得到提高,系部的學(xué)風(fēng)得到了很大提升,實(shí)現(xiàn)了以賽促學(xué)的目的。在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí),課題組完成省部級科研項(xiàng)目1項(xiàng),在研省部級項(xiàng)目1項(xiàng),其他校級項(xiàng)目多項(xiàng),團(tuán)隊(duì)教師2022年獲得省教育系統(tǒng)教學(xué)技能競賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng),2022年被學(xué)校評為重點(diǎn)培育教學(xué)團(tuán)隊(duì),實(shí)現(xiàn)了以賽促研和以賽促教的目的。

    網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為繼領(lǐng)土、領(lǐng)海和領(lǐng)空之外的“第四領(lǐng)土”,網(wǎng)絡(luò)空間治理需要高素質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)安全人才。為提升網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量,以學(xué)科競賽為引領(lǐng),構(gòu)建程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)體系,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐活動(dòng)開展、考核評價(jià)體系等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐,解決教學(xué)和行業(yè)應(yīng)用脫節(jié)的問題,使課程知識結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化,有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,可對其他工科專業(yè)課程的教學(xué)改革實(shí)踐起到一定的借鑒作用。

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    責(zé)編:應(yīng) 圖

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