計算機卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程教學改革研究

計算機卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程教學改革研究計算機卓越班面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程教學改革研究

文章編號：1672-5913〔2022〕05-0052-04

中圖分類號：G642

0引言

“卓越項目師教育培養(yǎng)方案〞是國家教育部貫徹落實?國家中長期教育改革和開展規(guī)劃綱要〔2022―2022年〕》和?國家中長期人才開展規(guī)劃綱要〔2022―2022年〕》的重大改革工程，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會開展需要的各類型高質(zhì)量項目技術人才，為國家走新型工業(yè)化開展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略效勞，對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才、全面提高項目教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有十分重要的示范和引導作用[1-2]。

1現(xiàn)狀分析

面向?qū)ο蟪绦蛟O計是一門實踐性很強的課程，強調(diào)學生的實際動手能力。目前高校工科專業(yè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程，大多以一門面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言的自身體系為脈絡展開教學，注重學習編程語言的根本語句、語法、類和對象、繼承和派生、多態(tài)性等有關面向?qū)ο蟪绦蛟O計的根本概念[3-4]。在此根底上，通過上機實驗提高學生的動手實踐能力。由于該教學模式不以解決實際問題為目的，因此學生的創(chuàng)新潛能得不到很好的挖掘。雖然一些高校計算機專業(yè)開設了多門面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程，示例C++、Java、Karel[5]等，但重復性的教學導致學生無法通過這些課程的學習提高自己的創(chuàng)新能力。

面向?qū)ο蟪绦蛟O計的教學內(nèi)容較多，導致很多教師在教學過程中不足系統(tǒng)性和綜合性。雖然采取了理論知識講解和實驗環(huán)節(jié)相結(jié)合的伎倆，并且配合綜合設計性案例的分析[6]，但因為學時有限，往往只注重知識的機械性灌輸，忽略學生思考和質(zhì)疑的過程，學生很難消化這些干燥無味、不易理解的零散知識，導致不少中等偏下的學生丟失學習興趣，無法真正掌握面向?qū)ο缶幊痰木韬图记?。這樣的教學無法激發(fā)學習主體的積極性和主動性，不利于學有余力的學生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。此外，與傳統(tǒng)計算機科學與技術專業(yè)相比，計算機科學與技術卓越項目師的培養(yǎng)計劃發(fā)生了很大的變化。因此，有必要對計算機卓越班的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程進行教學改革。通過革除傳統(tǒng)課程教學中的弊病，針對計算機卓越班的實際情況，優(yōu)化教學辦法和教學伎倆，為培養(yǎng)計算機項目技術人才打下良好的根底。

2改革具體措施

2.1課程設置與考核方式的改革

傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程共54學時〔2.5學分〕，其中，理論課36學時〔2學分〕，實驗課18學時〔0.5學分〕?？己朔绞礁疽云谀╅]卷筆試為主〔占總評成績的70%〕，實驗成《和平時成績?yōu)檩o〔占總評成績的30%〕。閉卷筆試的考核方式具有較強的可操作性，但一般來說，該方式只能考查學生對理論知識的掌握情況，很難分辨出學生利用面向?qū)ο蟪绦蛟O計思想分析、解決問題的能力以及上機編程的實際操作能力。由于教師將考試的重點放在了知識點的掌握上，容易誘使學生在學習和備考時將精力集中在要點的記憶上，從而無視程序設計辦法的掌握和實際動手能力的提高，無法保證項目教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

針對以上問題，在課程設置上，為了強化實驗課的教學效果，應將實驗課與理論課別離出來，獨自設置18學時的面向?qū)ο蟪绦蛟O計實驗課程。此外，為了實現(xiàn)“卓越項目師教育培養(yǎng)方案〞中培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會開展需要的高質(zhì)量項目技術人才的要求，學校新增36學時的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程設計課程。在考核方式上，面向?qū)ο蟪绦蛟O計的理論課程采用期末閉卷筆試為主的方式；面向?qū)ο蟪绦蛟O計實驗課程采用上機機試為主的方式；面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程設計課程的考核方式包括軟件設計與編程、課程設計報告編寫以及一對一辯論。

2.2教學辦法的改革

長期以來，傳統(tǒng)的教學辦法更注重人的社會性和共性培養(yǎng)，無視培養(yǎng)人的個性和發(fā)明性，其結(jié)果是培養(yǎng)了大量統(tǒng)一模式的“規(guī)范件〞[7]。針對計算機卓越班學生的項目能力和創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)目標，筆者提出一種適用于面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程教學的創(chuàng)新驅(qū)動教學法。該教學法發(fā)明了學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學模式，充沛發(fā)揮學生的主觀能動性，最大限度地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力和項目實踐能力。

圖1描繪了創(chuàng)新驅(qū)動教學法流程圖。該流程圖將面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程的教學活動分成4個層次。其中，第1層次的教學從課堂講練開始，通過簡單實例的學習，讓學生掌握根底知識。第2層次的教學貫通于實驗課的上機訓練過程中，通過一些驗證型實驗和設計型實驗強化學生的實踐技能。在此過程中，隨著學生理論知識的積累和實踐技能的提升，激發(fā)了他們運用知識解決問題的動力。第3層次的教學從第13教學周開始，教師會給學生布置課程設計的題目和要求。通過6周左右的課程設計，學生獲得了綜合應用知識的能力，培養(yǎng)了解決一般問題的能力。通過3個層次的教學，可以完成教學大綱和培養(yǎng)計劃的所有要求。第4層次的教學主要由計算機卓越班一些拔尖的學生牽頭，激勵他們帶領班里的普通學生成立課題組，申報校級、市級乃至國家級的各類大學生創(chuàng)新方案工程。獲得資助后，通過大學生創(chuàng)新方案工程的研究與開發(fā)，培養(yǎng)學生協(xié)同創(chuàng)新和解決實際問題的能力。在此過程中，每個大學生創(chuàng)新工程團隊都會配備一位工程經(jīng)驗豐盛的專業(yè)教師進行全程指導，幫忙學生團隊取得更大的成績。為了確保指導教師的效勞質(zhì)量，根據(jù)學校的教師坐班答疑制度，要求具有高級職稱的教師每周必須安頓8個小時的校內(nèi)坐班答疑時間，具有中級職稱的教師每周必須安頓12個小時的校內(nèi)坐班答疑時間。指導教師克服遠郊辦學的困難，有了充足的時間為學生的課程答疑解惑，并且協(xié)助學生解決工程申報、工程實施以及工程辯論過程中遇到的各種問題。由于完成創(chuàng)新方案工程的主體是學生，教師只起到指導作用，這樣，學生不再把學習當任務，而是根據(jù)工程的需求來學習，由被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥貙で笾R，從而更好地發(fā)揮學習主動性，并且鍛煉了自己的發(fā)明能力、團隊合作能力以及與教師交流的能力。該層次教學的優(yōu)勢在于能夠加快學生對知識的理解和融會貫穿，更好地培養(yǎng)學生的學習興趣和團隊合作精神，提高學生創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。2.3教學伎倆的改革

面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程教學伎倆的改革主要體現(xiàn)為多樣化和全方位。

第一，高清視頻錄播系統(tǒng)的使用。學校在已經(jīng)擁有的專業(yè)視頻、音頻技術人員和網(wǎng)絡設備根底上，構(gòu)建了一套基于校園網(wǎng)的高清視頻錄播系統(tǒng)，通過校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程教學，將傳統(tǒng)教學活動與現(xiàn)代教學伎倆有機結(jié)合，提高教學水平。筆者通過主講的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程獲得學校視頻課程建設的時機，將36學時的理論課進行了全程錄播。在后臺錄制人員的幫忙以及學生的配合下，確保了視頻課程的教《W性、嚴謹性和欣賞性。

第二，多媒體課件與板書的有機融合。概念定義、根底語法、圖表類解釋表明等用多媒體課件講解，知識表示更形象、描述信息量更大，節(jié)約了板書時間。算法的推理與分析過程那么采用板書辦法，教師邊寫邊講，使學生思維和教師書寫同步，更有利于學生深入理解重點和難點問題。

第三，實驗環(huán)境真實性的保障。本課程課堂上所講案例的所有代碼都在真實的開發(fā)環(huán)境上運行，通過教師的引導，在師生交互過程中完成編碼工作，調(diào)動了學生的積極性和學習興趣，有利于學生對知識點的理解和實踐能力的提高。本課程的上機實驗環(huán)境主要由計算機項目與技術實驗中心負責提供，一人一機，通過機房管理軟件控制師生交互，教師可以在答疑過程中將任何一臺機器作為教師機進行屏幕播送教學，為學生的實踐學習提供了良好的環(huán)境。此外，計算機項目與技術實驗中心還建有專業(yè)實驗室，包括航運信息處理實驗室、航運項目研究實驗室、智能海事網(wǎng)絡實驗室、大學生創(chuàng)新基地、與甲骨文〔中國〕軟件系統(tǒng)有限公司合作設立的ORACLE實驗室等，這些專業(yè)實驗室為大學生創(chuàng)新方案工程的實施提供了良好的條件。

第四，課程網(wǎng)絡平臺的建設。通過建設課程網(wǎng)絡平臺，從時間和空間上延伸了課堂教學。在網(wǎng)絡平臺上除提供教學根本文件外〔教學大綱、教學日歷〕，還及時上傳了課件、例題、練習題、單元測試內(nèi)容等教學資源。

3教學效果分析

創(chuàng)新驅(qū)動教學法與傳統(tǒng)教學法在教學理念和實施方式方面有很大的區(qū)別。在實施創(chuàng)新驅(qū)動教學法的面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程前后，筆者對上海海事大學計算機科學與技術專業(yè)2022級和2022級該課程的學習情況進行統(tǒng)計，列出了各自的學習效果情況。其中，2022級選擇了采用創(chuàng)新教學法的計算機131卓越班，人數(shù)為31人。2022級選擇了采用傳統(tǒng)教學法的計算機121班，人數(shù)為37人。不同教學班級的教學效果對照見表1。其中，優(yōu)秀率由總評成績90分及以上學生的人數(shù)除以班級學生總數(shù)計算得出，良好率由總評成績80分及以上學生的人數(shù)除以班級學生總數(shù)計算得出。

由表1可知，實施創(chuàng)新驅(qū)動教學法的計算機131卓越班優(yōu)秀率和創(chuàng)新工程參與度大幅當先于采用傳統(tǒng)教學法的計算機121班。由于計算機131卓越班的學生從計算機專業(yè)3個班級中優(yōu)選而出，不能依據(jù)表1的數(shù)據(jù)簡單得出創(chuàng)新驅(qū)動教學法的教學效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學法的結(jié)論，還需要考慮生源質(zhì)量因素對數(shù)據(jù)的影響。為了察看創(chuàng)新驅(qū)動教學法的實際教學效果，筆者將所有計算機131卓越班的學生復原到大學入學時初始分班的狀態(tài)。然后，選擇計算機131班的學生數(shù)據(jù)代表創(chuàng)新教學法的教學效果，計算機121班的數(shù)據(jù)代表傳統(tǒng)教學法的教學效果。不同教學辦法的教學效果對照見表2。

由表2