從學(xué)習(xí)者角度探討程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考

王義宗 劉澤鵬 李菲 田紀(jì)亞

摘?要：本文旨在通過學(xué)習(xí)者的角度，探究程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考。以新疆理工學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)為研究載體，對該專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了調(diào)查與分析。結(jié)果顯示，傳統(tǒng)教學(xué)模式存在教學(xué)內(nèi)容和方式相對單一、實(shí)踐不足、樣本片面等問題?；诖?，本文以高質(zhì)量就業(yè)為落腳點(diǎn)，針對程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)提出了采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)、合作學(xué)習(xí)等教學(xué)模式，引入了教學(xué)內(nèi)容體系化、學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)化、學(xué)習(xí)模式個(gè)性化、教學(xué)評價(jià)多元化的四化原則，引導(dǎo)學(xué)生從思維到實(shí)踐全面提升程序設(shè)計(jì)能力和工程應(yīng)用能力。本文同時(shí)還討論了適當(dāng)增加開放性課堂、教師優(yōu)化教學(xué)方式、多方面評估學(xué)生綜合素質(zhì)等教學(xué)策略，以期為程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)改革提供更多思路和啟示。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)者角度；程序設(shè)計(jì)類課程；教學(xué)改革

中圖分類號：G420

1?概述

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才需求日益增長，程序設(shè)計(jì)類課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課，同時(shí)作為提高學(xué)生計(jì)算機(jī)技能的核心課，涵蓋了各種應(yīng)用領(lǐng)域，也越來越受到國家的重視。本文立足于學(xué)習(xí)者角度，探究程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考［1］。

2?傳統(tǒng)教學(xué)模式的現(xiàn)狀與存在問題

2.1?現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，程序設(shè)計(jì)類課程傳統(tǒng)教學(xué)模式在一些高校依然存在，一些教師仍然采用傳統(tǒng)的課堂授課方式，將大量的時(shí)間用于講授知識點(diǎn)和語法規(guī)則，強(qiáng)調(diào)學(xué)生記憶和復(fù)述，缺乏實(shí)踐和創(chuàng)造性思維訓(xùn)練。同時(shí)，教材的選用也存在問題，一些教材內(nèi)容過于陳舊，無法滿足實(shí)際應(yīng)用需要。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式的弊端在于沒有強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，對于程序設(shè)計(jì)類課程而言實(shí)踐能力是最為重要的，學(xué)生需要通過大量的實(shí)踐操作和編程練習(xí)來鞏固和深化所學(xué)知識［2］。傳統(tǒng)教學(xué)模式缺乏實(shí)踐，不能滿足學(xué)生真正需要的能力和技能。

另外，現(xiàn)在人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，對于程序設(shè)計(jì)能力的要求也越來越高。傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)的需求，應(yīng)該從課程設(shè)置、教材選用、教學(xué)方法、教學(xué)評價(jià)等多方面推進(jìn)教學(xué)改革［3］，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高技能人才為目標(biāo)、以高質(zhì)量就業(yè)為落腳點(diǎn)。

2.2?存在問題

2.2.1?教材內(nèi)容與企業(yè)需求不匹配

根據(jù)前期文獻(xiàn)查閱和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，許多高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程仍然使用過時(shí)的教材和技術(shù)，不能及時(shí)跟上行業(yè)發(fā)展的變化和需求的變化。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)到過時(shí)的知識和技術(shù)，以至于不能滿足企業(yè)的工作需求。

2.2.2?方式單一，信息化工具應(yīng)用不到位

傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式對信息化工具的應(yīng)用不到位，比如雨課堂、MOOC、智慧樹等工具和平臺，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息化工具對教學(xué)的輔助作用越來越突顯，然而因?yàn)楦鞣N原因教師中使用信息化工具的人數(shù)和時(shí)長占比均很小，尤其老教師，幾乎不使用，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

2.2.3?實(shí)踐性的訓(xùn)練不足

程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，然而由于學(xué)時(shí)限制，加上學(xué)校硬件條件不足，很多程序編寫訓(xùn)練變成了“紙上談兵”，要求在草稿本上寫寫，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際上機(jī)操作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)代碼運(yùn)行錯(cuò)誤甚至是不會(huì)編寫代碼的情況，使得應(yīng)用型人才的培養(yǎng)大打折扣。

2.2.4?缺乏全方位和多元化的教學(xué)評價(jià)

教學(xué)評價(jià)是衡量學(xué)生學(xué)業(yè)成就和學(xué)習(xí)效果的重要手段。然而，目前在很多高校，對于教學(xué)評價(jià)仍然存在很多不足之處。首先，教學(xué)評價(jià)缺乏全方位的考慮?，F(xiàn)階段，在課程設(shè)置時(shí)過于重視對學(xué)生認(rèn)知層面的培養(yǎng)，而忽略了對于學(xué)生情感、行為等其他因素的考量。其次，教學(xué)評價(jià)缺乏多元化的方式。傳統(tǒng)模式常運(yùn)用結(jié)構(gòu)式考核方式對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，這種方式的弊端在于難以全面地涵蓋學(xué)生的各方面發(fā)展，同時(shí)也會(huì)因評價(jià)方式的單一化而影響教育的公正性。評價(jià)結(jié)果難以可靠地反映學(xué)生的真正水平，也使得評價(jià)結(jié)果難以進(jìn)行橫向、縱向的比較。

3?程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考

針對以上問題，本文提出了一些改革措施。圍繞教學(xué)內(nèi)容體系化、學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)化、學(xué)習(xí)模式個(gè)性化、教學(xué)評價(jià)多元化的四化原則從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方式、教學(xué)評價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行改革［4］。引導(dǎo)學(xué)生從思維到實(shí)踐全面提升程序設(shè)計(jì)能力，提高就業(yè)競爭力，以期為學(xué)生的職業(yè)生涯夯實(shí)基礎(chǔ)、做好鋪墊。

3.1?教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容是教育教學(xué)的核心，教學(xué)內(nèi)容的體系化是教育教學(xué)有效開展的基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容的體系化是指將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類、整理、組織和歸納，形成一套嚴(yán)密的教學(xué)體系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠有條理、系統(tǒng)地掌握知識。以下是教學(xué)內(nèi)容體系化的幾個(gè)方面。

3.1.1?塑造系統(tǒng)化的教學(xué)框架

首先根據(jù)學(xué)情分析來確認(rèn)教學(xué)目標(biāo)，然后對相關(guān)的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)進(jìn)行分類，構(gòu)建教學(xué)框架。比如，將知識點(diǎn)分為基礎(chǔ)知識點(diǎn)、語言知識點(diǎn)、應(yīng)用知識點(diǎn)、框架和工具知識點(diǎn)，將技能點(diǎn)分為編碼技能點(diǎn)、測試技能點(diǎn)、任務(wù)管理技能點(diǎn)、解決問題技能點(diǎn)，這樣做可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有清晰的方向和基礎(chǔ)。教師也可以在課程設(shè)計(jì)中更明確地設(shè)置階段性的目標(biāo)，集中精力解決學(xué)生知識點(diǎn)掌握中的瓶頸和難點(diǎn)。

3.1.2?擴(kuò)展知識網(wǎng)絡(luò)和知識深度

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力越來越多元化和個(gè)性化，因此，建立豐富、多層次、廣泛的知識網(wǎng)絡(luò)可以讓學(xué)生在課堂中感到新鮮、有趣和吸引人，同時(shí)充實(shí)知識深度，能夠讓學(xué)生更深層次地理解知識，提高知識持久化和應(yīng)用能力。比如學(xué)習(xí)編程語言，了解各類編程語言的特點(diǎn)和優(yōu)勢，并根據(jù)應(yīng)用場景進(jìn)行選擇，滿足多元化需求；學(xué)習(xí)新技術(shù)，了解行業(yè)發(fā)展的趨勢和動(dòng)態(tài)，如人工智能區(qū)塊鏈等；學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提高編程思維和能力。另外，通過深入研究框架和工具，查閱相關(guān)書籍和文章，學(xué)習(xí)其原理和思想，以參與開源項(xiàng)目方式提高編程能力和經(jīng)驗(yàn)，了解項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，掌握新技術(shù)。

3.1.3?教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該貼近現(xiàn)實(shí)，把學(xué)到的理論知識和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，用實(shí)例來幫助學(xué)生理解知識點(diǎn)的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)。比如，采用案例分析將理論知識和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行結(jié)合，在案例中掌握實(shí)際應(yīng)用中的問題與難點(diǎn)，可以通過指定實(shí)際的應(yīng)用場景，讓學(xué)生進(jìn)行分析和思考，從而更好地理解知識點(diǎn)，這樣做可以讓學(xué)生更容易將抽象知識點(diǎn)與實(shí)際問題建立聯(lián)系，從而更輕松地掌握知識，更好地培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。

3.1.4?建立開放性的教學(xué)體系

傳統(tǒng)模式注重的是以教材為主傳授知識，而現(xiàn)代教育應(yīng)更加強(qiáng)調(diào)開放、創(chuàng)新和拓展。教學(xué)內(nèi)容體系要保持開放性，與時(shí)俱進(jìn)，隨時(shí)更新最新技術(shù)、理論和發(fā)現(xiàn)，使學(xué)生始終處于學(xué)習(xí)的前沿。

3.2?教學(xué)模式改革

教學(xué)模式改革應(yīng)該以學(xué)生為中心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和參與度，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在教學(xué)過程中多采用研究性、創(chuàng)新性、合作性等教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，加強(qiáng)師生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生探究問題，獨(dú)立思考，解決問題，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到樂趣。

3.2.1?項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式

在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，以項(xiàng)目為核心，以實(shí)戰(zhàn)為主導(dǎo)，把實(shí)戰(zhàn)與理論聯(lián)系起來，通過實(shí)際的項(xiàng)目，學(xué)生可以在反復(fù)的實(shí)踐中不斷探索編程的思想和實(shí)現(xiàn)方式，真正地完成自己的編程任務(wù)，提高自己的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力［5］。

3.2.2?案例教學(xué)模式

案例教學(xué)是一種基于實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)探究的教學(xué)方法，以具體的應(yīng)用場景為主線，向?qū)W生展示和分析實(shí)際編程案例，學(xué)生可以在模擬實(shí)際問題的過程中，更好地理解知識點(diǎn)［5］。比如，在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，可以引入生活中常見的“數(shù)數(shù)字”問題，讓學(xué)生借助循環(huán)結(jié)構(gòu)計(jì)算整數(shù)的位數(shù)；數(shù)組結(jié)構(gòu)中，借助一維數(shù)組存儲(chǔ)學(xué)生的成績、員工的工資等。案例教學(xué)將具體的例子與抽象的概念進(jìn)行結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的思維，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2.3?合作學(xué)習(xí)模式

經(jīng)過調(diào)研，目前很多學(xué)校采用傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，主要包括教師課堂授課、學(xué)生閱讀教材、課后作業(yè)、考試評估四個(gè)過程。對于程序設(shè)計(jì)類課程而言，經(jīng)常需要學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式完成某項(xiàng)工作，尤其是開發(fā)大型軟件系統(tǒng)需要團(tuán)隊(duì)合作才能完成，而傳統(tǒng)教學(xué)模式顯然不能滿足需要。本文提出采用小組合作的方式來學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中，同一小組學(xué)生使用彼此的資源和能力，共同達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，加強(qiáng)了學(xué)生之間基于競爭合作的關(guān)系和互動(dòng)，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.3?教學(xué)方式改革

3.3.1?增加開放性課堂

傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式純粹采用基于講授理論知識和演示實(shí)例的方式，缺乏互動(dòng)和合作交流的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性降低，同時(shí)也難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為了解決這一問題，提出了增加開放性課堂（Open?Classroom），不再以純粹授課為主，而是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)和探究，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的認(rèn)識和想法，教師也加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教育。

3.3.2?使用新型信息化工具

在當(dāng)今信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，在教學(xué)中利用多種多樣的媒體，展示多方面的信息、圖片等，使課堂變得更加生動(dòng)有趣。比如，借助雨課堂、MOOC、智慧樹等工具不僅方便快捷，提高了效率，滿足了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，增加了師生的互動(dòng)交流，還可以輔助教師進(jìn)行教學(xué)全過程管理。

3.3.3?適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)

了解學(xué)生的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)興趣，然后采用有效的教學(xué)方式，如多樣化的教學(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)各不相同，有的學(xué)生喜歡聽講，有的學(xué)生喜歡看圖表，有的學(xué)生喜歡動(dòng)手實(shí)踐。因此，教師應(yīng)該采用多種教學(xué)方法，如講授、演示、實(shí)驗(yàn)、討論、小組合作等，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。另外可以制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，合理安排學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)度，讓學(xué)生在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)掌握知識，并要求給予及時(shí)的反饋和評價(jià)，以便及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略和提高學(xué)習(xí)效果。

3.4?教學(xué)評價(jià)方式改革

當(dāng)前，學(xué)校的程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)評價(jià)主要以課堂考試為主，缺乏綜合評價(jià)的手段，很難全面有效地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。因此，需要采用多元化的教學(xué)評價(jià)方式，在評價(jià)中需考慮學(xué)生就業(yè)和課程目的的統(tǒng)一，這是評價(jià)改革的基本原則。新的評價(jià)模式應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

3.4.1?采用項(xiàng)目制，增加實(shí)踐考核

以實(shí)踐能力為主要考核內(nèi)容，教師可以根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目完成度、代碼質(zhì)量和可操作性等進(jìn)行綜合評估，讓學(xué)生在項(xiàng)目中體現(xiàn)編程的基本能力和實(shí)際應(yīng)用能力，從而提高學(xué)生的實(shí)際技能。

3.4.2?精益編程

精益編程注重的是代碼開發(fā)的效果，學(xué)生需要針對教師指定的任務(wù)設(shè)計(jì)編程流程，讓學(xué)生更注重代碼設(shè)計(jì)的流程和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)學(xué)生提交代碼后，教師可以通過代碼概要評估、代碼細(xì)節(jié)審核和代碼整體成果評分，讓學(xué)生對代碼的結(jié)構(gòu)、風(fēng)格、可讀性、公共接口的協(xié)助、注釋和代碼工藝品質(zhì)等方面進(jìn)行反思和繼續(xù)完善。

3.4.3?課堂互動(dòng)式討論

這種方式主要應(yīng)用于課程中的教學(xué)案例分析，學(xué)生需要熟練掌握教學(xué)案例中的關(guān)鍵知識點(diǎn)、原理和代碼實(shí)現(xiàn)思路，通過課堂互動(dòng)探討，考核學(xué)生對代碼設(shè)計(jì)流程的理解和應(yīng)用能力。

3.4.4?階段性考試

定期由教師設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用和編程難度適中的考試試題，要求學(xué)生熟練掌握知識點(diǎn)和代碼操作能力，完成指定的編程任務(wù)，并將階段性考核結(jié)果作為本課程的考核依據(jù)。

3.4.5?增加期中與期末任務(wù)考核

通過分別布置期中與期末編程任務(wù)，以完成度來考核學(xué)生對編程思想、視角和能力的掌握與應(yīng)用，并為下一章、下一課的教學(xué)提供總結(jié)和指導(dǎo)。

通過以上這些新型評價(jià)方式，可以更充分地發(fā)揮編程課程評價(jià)的效應(yīng)，可以更好地考核學(xué)生在編程實(shí)踐過程中的實(shí)際能力，并在課程審核過程中獲得真正有價(jià)值的反饋信息，幫助學(xué)生從中尋找自身的學(xué)習(xí)優(yōu)缺點(diǎn)，并不斷提高自己的編程技能，為提高學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4?結(jié)論

本文以新疆理工學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)為載體，從學(xué)習(xí)者角度探討了傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)的現(xiàn)狀，分析了存在的問題和不足，并以此提出了教學(xué)內(nèi)容體系化、學(xué)習(xí)模式個(gè)性化、學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)化、教學(xué)評價(jià)多元化的四化原則，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方式、教學(xué)評價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行了改革和探索，提出了自己的思考，以期為計(jì)算機(jī)專業(yè)教育提供新思路和新方向。

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基金項(xiàng)目：2023年度新疆維吾爾自治區(qū)高校本科教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目（XJGXZHJG202347）；2022年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（220606048144041）；新疆理工學(xué)院2023年度校級教改項(xiàng)目（PT2023013）

作者簡介：王義宗（1990—?），男，漢族，甘肅慶陽人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像處理、高等教育模式改革；李菲（1995—?），女，漢族，河南義馬人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體再現(xiàn)；田紀(jì)亞（1978—?），男，漢族，吉林長春人，碩士研究生，教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺處理。

*通訊作者：劉澤鵬（1991—?），男，漢族，山西呂梁人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像處理。