新工科背景下的“C++程序設(shè)計(jì)”教學(xué)模式改革研究

向志華,張莉敏

(廣東理工學(xué)院 信息技術(shù)學(xué)院,廣東 肇慶 526100)

0 引言

“C++程序設(shè)計(jì)”不僅是應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的核心課程,也是后續(xù)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法設(shè)計(jì)”等多門專業(yè)課程的基礎(chǔ)。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程的基本技能以及良好的計(jì)算思維能力,在課程的教學(xué)過程中,任課教師不僅要注重對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的傳授,更要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)際操作能力的鍛煉和培養(yǎng)。通過課程內(nèi)的教學(xué)改革實(shí)施,讓學(xué)生更好地掌握“C++程序設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)理論知識(shí)和學(xué)習(xí)方法,通過課程內(nèi)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生良好的思想修養(yǎng)、工程職業(yè)道德規(guī)范、社會(huì)責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,學(xué)會(huì)以面向?qū)ο蟮慕嵌仍O(shè)計(jì)和開發(fā)小型應(yīng)用程序。

1 課程傳統(tǒng)教學(xué)及問題分析

現(xiàn)有的教學(xué)模式存在教學(xué)手段單一、內(nèi)容繁雜、不能吸引學(xué)生興趣等現(xiàn)象,怎樣更新和改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和計(jì)算思維等都是值得思考的問題。

1.1 課程內(nèi)容的整體創(chuàng)新程度較低

傳統(tǒng)教學(xué)面向新業(yè)態(tài)程度不夠,新工科的提出是新業(yè)態(tài)發(fā)展的需要,緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)發(fā)展,把新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)[1]融入課程教學(xué),面向產(chǎn)業(yè)化和工程化改革課程教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)過程中,教師通過語言講述和PowerPoint課件等教學(xué)工具來實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳授,主要以教師的主動(dòng)講授和學(xué)生的被動(dòng)接收為主。在這種“滿堂灌”的教學(xué)模式下,通常以教師為主體,學(xué)生是被動(dòng)接收,難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.2 傳統(tǒng)實(shí)踐課程教學(xué)缺乏連貫性和統(tǒng)一性

在傳統(tǒng)實(shí)踐課程教學(xué)中,通常以課程單個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,所考查的課程知識(shí)點(diǎn)孤立,呈碎片化,缺乏連貫性和統(tǒng)一性,而綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少。

1.3 考核方式過于傳統(tǒng)

通過多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),以往的考核方式往往較為傳統(tǒng),忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性,弱化了學(xué)生解決問題的能力,學(xué)生的職業(yè)道德、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足?！靶鹿た啤北尘跋聦?duì)人才能力提出了多維度[2]和更全面的要求,傳統(tǒng)課程教學(xué)通常只是對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行考核,而對(duì)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、職業(yè)素養(yǎng)考核不足。

2 課程改革目標(biāo)

2.1 實(shí)施項(xiàng)目化課程教學(xué)改革

按照理實(shí)一體、課內(nèi)外互補(bǔ)的指導(dǎo)思想,以項(xiàng)目為載體組織教學(xué)內(nèi)容,通過課前自學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等方式更好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力,在實(shí)訓(xùn)室和校外實(shí)訓(xùn)基地完成所有實(shí)訓(xùn)工作,更好地將“教、學(xué)、做”結(jié)合在一起,課程理論與實(shí)踐有效結(jié)合。

2.2 教學(xué)過程滲透“課程思政”思想

在高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程體系中,“C++程序設(shè)計(jì)”是一門開設(shè)面非常廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)課程,在進(jìn)行知識(shí)講授的同時(shí)進(jìn)行課程思政教育是必不可少的。教師教學(xué)必須分析學(xué)生特點(diǎn),深入發(fā)掘課程蘊(yùn)含的思政教育資源,促進(jìn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與德育培養(yǎng)緊密結(jié)合。構(gòu)建節(jié)點(diǎn)化、關(guān)聯(lián)化的知識(shí)體系[3],并結(jié)合應(yīng)用型本科學(xué)生特點(diǎn),科學(xué)設(shè)計(jì)凸顯前沿性、交叉性與綜合性的教材內(nèi)容。

2.3 建立新工科新形態(tài)的SPOC在線教學(xué)課程

依據(jù)新工科人才培養(yǎng)理念與要求,以“學(xué)生為中心”,針對(duì)性地調(diào)整授課內(nèi)容、節(jié)奏、方式等,構(gòu)建符合新工科專業(yè)認(rèn)證的項(xiàng)目式教學(xué)示例庫[4],建立SPOC在線教學(xué)課程,更好地進(jìn)行線上線下多元混合教學(xué)。

2.4 提高參加各類考證的通過率及獲獎(jiǎng)率

學(xué)生程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱,缺乏計(jì)算思維,對(duì)各類考證、競(jìng)賽內(nèi)容掌握不夠深入。本次教學(xué)內(nèi)容的修訂,除本課程所需各種練習(xí)題、測(cè)試題外,引入了行業(yè)新技術(shù)題目、行業(yè)面試考題、往年考研題、軟件考證題以及軟件競(jìng)賽題,提高學(xué)生參加各類考證的通過率及獲獎(jiǎng)率。

2.5 優(yōu)化考核方式

隨著新工科時(shí)代的到來,課程考核方式需要一定的變化,才能進(jìn)一步提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。因此,在考核過程中,教師需要將考試評(píng)分與學(xué)生的形成性評(píng)價(jià)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)合,針對(duì)學(xué)生的發(fā)展情況,進(jìn)行多方面的綜合考核。

3 課程改革策略

3.1 主要思路

以“C++程序設(shè)計(jì)”課程的地位和特點(diǎn)為依據(jù),以新工科課程建設(shè)為目標(biāo)導(dǎo)向,實(shí)施新工科理念下的課程改革。通過構(gòu)建以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為參與主體的“C++程序設(shè)計(jì)”項(xiàng)目模塊化課程體系,有效地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和熱情,增強(qiáng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新應(yīng)用能力。具體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 新工科背景下“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革主要思路

3.2 具體措施

3.2.1 開發(fā)、修訂教學(xué)大綱

對(duì)珠三角區(qū)域軟件行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行調(diào)研,與企業(yè)加強(qiáng)溝通,了解行業(yè)的新需求、新技術(shù),修訂開發(fā)基于工作過程為導(dǎo)向的教學(xué)大綱。對(duì)本課程相應(yīng)崗位的典型工作任務(wù)進(jìn)行分析,結(jié)合職業(yè)證書要求和各類軟件大賽要求,修訂理論、實(shí)踐教學(xué)大綱及教學(xué)進(jìn)度。

3.2.2 提高課程內(nèi)容的整體創(chuàng)新程度

新工科背景下的人才需要具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力[5]。為了更好地提升學(xué)生思想素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力,充分滲透課程思政教學(xué)理念,進(jìn)行理論知識(shí)和實(shí)踐項(xiàng)目的融合,建立教學(xué)資源庫,主要包括教案、課件、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、試題庫等。并結(jié)合學(xué)生實(shí)踐情況和項(xiàng)目化案例,進(jìn)一步修訂教材初稿并出版配套的理論教材和實(shí)踐教材。

“C++程序設(shè)計(jì)”課程包括面向過程程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì),面向?qū)ο笫侵仉y點(diǎn)內(nèi)容,主要包含類和對(duì)象的基本概念、構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、靜態(tài)成員、友元函數(shù)、繼承、多態(tài)性、文件操作、運(yùn)算符重載等知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)項(xiàng)目的難易程度,可選取“社區(qū)診所的簡單信息管理系統(tǒng)”“簡單汽車管理系統(tǒng)”“股票管理”“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”等學(xué)生較為熟悉的示例供課堂講解和課下分析使用,建立“C++程序設(shè)計(jì)”項(xiàng)目化的課程體系,培養(yǎng)學(xué)生程序開發(fā)、算法設(shè)計(jì)及創(chuàng)新的能力。圖2為“C++程序設(shè)計(jì)”課程部分知識(shí)模塊及示例。

圖2 “C++程序設(shè)計(jì)”課程部分知識(shí)模塊及示例

3.2.3 教學(xué)改革實(shí)施過程

(1)教學(xué)設(shè)計(jì)滲透課程思政元素。

“C++程序設(shè)計(jì)”課程不僅需要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新開拓精神,還要培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)刻苦的“工匠精神”、協(xié)調(diào)配合的團(tuán)隊(duì)精神以及認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的編程能力。教師可以通過企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的案例分析、貼近生活的類比、團(tuán)隊(duì)合作的項(xiàng)目教學(xué),更好地將思政教育融入專業(yè)課的教學(xué)過程。通過調(diào)試程序、糾錯(cuò)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。例如學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮乃枷霑r(shí),可以以銀行客戶管理系統(tǒng)為例,通過層次化遞進(jìn)教學(xué),環(huán)環(huán)相扣深入講解,并將其貫穿各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué),具體包括類和對(duì)象、數(shù)組類、類的組合、類的繼承、類的派生、多文件結(jié)構(gòu)編程[6]等知識(shí)點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)認(rèn)真的學(xué)習(xí)鉆研精神,并通過該案例可以討論銀行賬戶的信息安全問題,對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)以及以后進(jìn)行信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)的學(xué)生,可以培養(yǎng)其認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)素養(yǎng)。

(2)構(gòu)建從易到難增量式“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的分層實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

根據(jù)學(xué)生的接受程度和信息效果因材施教、差異化教學(xué),構(gòu)建循序漸進(jìn)的“階梯式”C++實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從模仿型實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)、逐步遞進(jìn)過渡到綜合型實(shí)驗(yàn)。按照理實(shí)一體、課內(nèi)外互補(bǔ)的課程指導(dǎo)思想,以項(xiàng)目為載體組織教學(xué)內(nèi)容,突出學(xué)生的主體地位,完成所有的理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”有機(jī)融合;通過課堂講授、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、分組討論、習(xí)題鞏固、個(gè)體輔導(dǎo)、學(xué)生展示、比賽考證等手段,實(shí)現(xiàn)從模仿到應(yīng)用到創(chuàng)新的遞進(jìn)式培養(yǎng)。

(3)建立“C++程序設(shè)計(jì)”SPOC在線教學(xué)平臺(tái),進(jìn)行線上線下多元混合教學(xué)。

依據(jù)新工科人才培養(yǎng)理念與要求,始終關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,有針對(duì)性地調(diào)整授課內(nèi)容、節(jié)奏、方式等。重新梳理整合和優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容,將每一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合的貫穿,打破固定的章節(jié)結(jié)構(gòu),廣泛收集、整理教學(xué)示例和項(xiàng)目,構(gòu)建符合新工科專業(yè)認(rèn)證要求的項(xiàng)目式教學(xué)示例庫。加強(qiáng)企業(yè)合作,吸納行業(yè)新技術(shù)與新成果,建立新工科新形態(tài)的SPOC在線課程。

以翻轉(zhuǎn)課堂的形式設(shè)計(jì)教學(xué)過程。課程線上視頻由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)教學(xué)大綱所拍攝,以小視頻為主。教師利用集中上課的時(shí)間布置任務(wù),學(xué)生利用課外時(shí)間按計(jì)劃在指定的時(shí)間內(nèi)自主學(xué)習(xí)視頻課程,并完成相應(yīng)的實(shí)訓(xùn),教師通過平臺(tái)督促學(xué)生按計(jì)劃完成學(xué)習(xí),并利用面授時(shí)間進(jìn)行答疑和更深層次的研討。

(4)優(yōu)化考核方式。

在考核過程中,教師需要將考試評(píng)分與學(xué)生的形成性評(píng)價(jià)進(jìn)行結(jié)合,針對(duì)學(xué)生的發(fā)展情況,對(duì)其進(jìn)行多方面的綜合考核。為了更好地將過程考核和終結(jié)考核、理論考核和實(shí)踐考核相結(jié)合,可以分階段、分層次對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行過程化考核,如線上成績考核學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)、作業(yè)、測(cè)試情況,線下成績考核學(xué)生的分組討論能力、課堂展示情況,進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的理論知識(shí)掌握和編程實(shí)踐能力。通過SPOC在線教學(xué)的展開,教師可以通過在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,包括學(xué)生的作業(yè)和測(cè)試正確率,從而確定學(xué)生對(duì)問題和知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。同時(shí),教師通過成績排名關(guān)注“優(yōu)秀”學(xué)生和“不及格”學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo),對(duì)于“優(yōu)秀學(xué)生”增強(qiáng)編程能力的培養(yǎng),可以輔導(dǎo)其參加各類學(xué)科競(jìng)賽,提升學(xué)科競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)率和獲獎(jiǎng)等級(jí),對(duì)于“不及格學(xué)生”加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)習(xí)題的練習(xí)。

具體考核方式為:線上成績15%、線下平時(shí)成績10%、實(shí)訓(xùn)成績15%、期末上機(jī)考試60%,教師需要提高對(duì)考核結(jié)果的重視程度,進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容,在學(xué)生的反饋中調(diào)整自身的定位,有利于提高新工科教學(xué)的綜合質(zhì)量。

4 課程改革成效

(1)充分滲透課程思政的教學(xué)理念,構(gòu)建教案課件、教學(xué)案例等課程資源,并將思政過程滲入課堂教學(xué),不僅能教會(huì)學(xué)生基本知識(shí)和工作技能,更能培養(yǎng)學(xué)生良好的道德素質(zhì)。

(2)注重理論教學(xué)與軟件開發(fā)技術(shù)的緊密結(jié)合,將新技術(shù)和新方法及時(shí)引入教學(xué),將課程教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)崗位工作任務(wù)銜接。通過實(shí)施從易到難增量式“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的分層教學(xué),使學(xué)生熟悉程序設(shè)計(jì)基本思路,掌握軟件編程技能,并通過全面的職業(yè)素質(zhì)訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)“零距離”上崗。

(3)“以賽促學(xué),以學(xué)促教”,不斷強(qiáng)化學(xué)生的分析問題與解決問題的能力,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和編程能力。

(4)線上線下混合式教學(xué)。在新工科理論和課程思政理念的指導(dǎo)下,完善理論課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)體系和教學(xué)方法,建立一套較完整的、實(shí)用性強(qiáng)的SPOC線上課程。設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂,通過在線學(xué)習(xí)、在線互動(dòng)等形式,結(jié)合教師的課堂指導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行課程知識(shí)點(diǎn)的講解和微課制作,教師與學(xué)生在彼此互動(dòng)中共同提高。

5 結(jié)語

本文分析了當(dāng)前“C++程序設(shè)計(jì)”教學(xué)的現(xiàn)狀,并依據(jù)新工科人才培養(yǎng)理念與要求,吸納行業(yè)新技術(shù)與新成果,重新梳理整合和優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容,融合思政元素進(jìn)行項(xiàng)目化課程教學(xué)改革,建立新工科新形態(tài)的SPOC在線教學(xué)課程,更好地進(jìn)行線上線下多元混合教學(xué),構(gòu)建“教、學(xué)、做”一體化的“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)模式。