程序設計系列課實踐環節教學模式改革與實踐

常燕 劉嘉敏 魏東 于霞

[摘 要] 針對程序設計類課程實踐環節的教學過程中普遍存在的教學方法單調、評價方式單一、學生學習興趣不高、教學效果不理想等問題，從保障能力培養的課程銜接方案著手，探討了以提升應用型人才的工程實踐能力為教學改革目標，將混合式教學模式和校企產學合作融入各實踐教學環節的改革方案，并以“Java程序設計”和“數據庫與軟件工程課程設計”兩門課程為例，展開系列課的改革實踐。結果表明，改革措施有效改善了教學效果，調動了學生的學習主動性，學生工程實踐能力有所提升。

[關鍵詞] 程序設計;多元混合式;產學合作;項目驅動

[基金項目] 2020年度沈陽工業大學校重點教學改革項目“新工科背景下創新應用型人才培養的系列課程實踐環節的改革與實踐”;2021年度教育部產學合作協同育人項目“面向計算機科學與技術專業‘應用型’人才培養的實踐教學基地建設”（202101091027）;2019年度教育部產學合作協同育人項目“產學競融合的課程設計師資培訓研究與實踐——以‘數據庫與軟件工程課程設計’為例”（201901035046）

[作者簡介] 常 燕（1978—），女，河北阜城人，碩士，沈陽工業大學信息科學與工程學院講師，主要從事虛擬現實與增強現實技術、Web應用技術研究。

[中圖分類號] TB47-4;G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）21-0101-04 [收稿日期] 2022-02-14

引言

高校的程序設計類系列課是實踐能力培養的重要課程，有“Java程序設計”和“數據結構”等以知識講授為主，且包含課內實踐教學環節的知識技術類課程;也有“課程設計”課程，是具有一定綜合性的實踐類課程。這些課程的傳統實踐教學環節存在教學內容和方法單一、系列課程之間存在重復、學生學習熱情不高等問題，不利于學生能力的培養，因此，對程序設計類系列課程實踐環節進行改革是一項迫切的工作。

近年來，各高校開展了多種不同側重的混合式教學模式改革研究[1，2]，本文以“Java程序設計”課程（簡稱Java課）和“數據庫與軟件工程課程設計”（簡稱課設）兩門課的實踐環節教學為例，探討以保障能力培養為出發點的系列課實踐方案改革，以工程類項目驅動[3，4]的混合式教學模式和促進應用人才培養的產學合作[5，6]模式融入系列課的實踐環節，對實踐培養目標、課程銜接、實踐實施和評價的全過程進行改革實踐。

一、實踐教學中存在的問題

程序設計類課程的實踐性強，必須通過不斷地實踐才能精通，目前的實踐教學存在一些問題。

（一）Java課實踐環節存在的問題

1.實踐教學單調，內容脫離實際應用，以驗證Java知識為主，導致學生缺乏學習興趣;實踐內容過于簡單，難以激發求知欲，導致分析和解決問題的實踐能力訓練不夠。

2.教師在實踐課前引導少，對自主學習意識差和能力較弱的學生而言，僅靠課內的有限學時，實踐能力提升困難。

3.考核和評價方式單一，不夠科學。傳統的實踐考核主要以學生的報告為依據，存在片面性，且報告有雷同的現象，導致無法真實評價學生的能力，影響實踐能力的培養效果。

（二）課程設計實踐環節存在的問題

1.單一的課設內容，易引發雷同、抄襲現象，導致學生實踐能力和創新意識培養效果不理想，且每人一組不利于團隊協作能力的培養。

2.課設指導方式單一，實踐環境落后，且教師對企業前沿應用的實踐經驗少。而學生不能盡早了解企業，不利于專業素質培養。

3.高校教師單方面評價方式不科學。

（三）程序設計類系列課的銜接問題

程序設計系列課中，課程的無縫銜接是保障學生能力培養效果的重要環節。在傳統的教學方式中，存在課程各自為政、知識重疊或空白等問題，實踐環節也存在類似問題，這將嚴重影響學生的培養效果。因此，課程改革必須要考慮課程銜接問題。

二、程序設計類課程的改革實踐

（一）保障能力培養的課程銜接方案

從課程銜接要素著手，確定此系列課的實踐教學改革思路。

1.明確課程之間的關系。從開課時間看，Java課在前，課設在后。從課程特點看，Java是注重知識的技術課程，而課設是注重實踐的能力培養課程。課設將使用Java作為開發語言，培養學生的專業綜合能力，Java課是為課設提供技術支撐的。

2.明確課程間知識和能力的支撐關系。課設內容是開發完整的應用管理系統，要保證課程之間無縫銜接，Java課的知識目標和能力目標必須滿足后續課設的需求。

語言基礎是必備知識，而要學會使用類庫，必須掌握面向對象的程序設計方法，由此Java課的知識目標可以分為三個層次，即語言基礎、面向對象編程和類庫的使用。學生掌握了運用上述知識的實踐能力，即可保證后續課設保障能力培養的無縫銜接。

后續據此分析進行課程實踐環節的改革，如圖1所示。

（二）Java課的實踐環節改革

根據圖1方案，針對Java課的傳統實踐教學存在的問題，考慮對后續課程設計的知識和能力支撐，主要改革方案如下。

1.以工程項目驅動實踐教學，重構每個實踐內容，明晰知識目標和能力目標。Java實踐的新方案遵循內容從基礎到應用、難度分層漸進的設計思路，緊密圍繞分步目標，且能力培養以遞進式逐步展開以“生產線模擬系統”的開發驅動Java課實踐環節，激發學生的求知欲和學習興趣。

2.引入混合式教學模式主導實踐過程。借助學習通智慧學習平臺，構建基于SPOC的混合式Java實踐教學過程，將實踐環節分解為課前、課中和課后三個階段。課前在線上發布實踐內容及豐富的導學圖文、案例和視頻講解等資源，通過加強課前導學，激發學生的學習熱情;課中教師給予針對性的指導，通過加強過程指導，及時解決學生遇到的問題;課后以多任務強化能力訓練，通過多次實踐不斷修正目標、提升實踐能力，從而改善學生的學習效果。

以多線程與網絡編程任務為例，課前的線上導學準備考慮到能力差異的學習需求，提供有3個主題的參考案例，內容分別是多線程實例、TCP/IP網絡編程技術實例及應用本次全部知識點案例，且每個案例有多層次方案的源碼供學生參考學習，以此調動學生學習的主動性。

課中的實踐指導采用演示法、分組討論法、一對一指導等多種方式展開。對普遍問題，進行集中講解并開展討論，比如對多線程工作方式的討論;對個別問題，提供針對性的指導和交流。鼓勵學生互相探討，提高學生學習的積極性和主動性。

課后的能力強化階段，以當前任務為基礎提出新需求，用于拓展訓練。比如，在網絡環境下基于多線程的生產線如何實現。學生根據個人能力細化程序或拓展功能，逐步達成Java和工程實踐能力的提升。

大作業環節在課前導學增加了項目解讀、需求分析、知識點提示等資源;學生在指定時間前將設計方案提交至SPOC平臺，教師反饋討論后進行實踐。

3.評價主體和考核方式的多元化。Java課的實踐環節綜合以下四部分進行科學合理的評價。（1）課內實踐環節由教師根據學生實踐結果是否達成能力訓練要求進行評價，占40%。主要對語言基礎實踐能力和運用類庫解決問題工程實踐能力的達成進行考量。（2）教師指定生生互評內容，由學生在學習通對他人實踐內容進行評價，占10%。（3）期末限時上機考核占20%，分組進行限時編程考核，根據最終提交的程序及結果進行評價。它和大作業都是評價學生實踐能力達成的重要參考。（4）學生可以按1～3人進行自由分組完成大作業，此評價占30%。檢查要求對設計方案、實現效果是否符合實際需求、是否實用等方面進行綜合評價。通過多元主體的多元綜合評價，提高學生對實踐環節的重視程度和學習的主動性，是促進實踐能力訓練的重要措施。

（三）課程設計實踐環節改革

根據圖1的方案，針對課程設計的傳統實踐教學存在的問題，考慮與前序Java課無縫銜接的主要改革方案如下。

1.設計項目多樣化，以團隊形式完成任務。以實際應用項目驅動，激發學生的學習興趣和主動性，為避免抄襲，設置多個項目供學生選擇。同時允許學生自選題目，但需在教師確定其符合課設培養要求的前提下作為設計項目。

要求學生按2～4人分組，以團隊形式完成題目。各成員要分工明確，通過溝通、協作完成設計任務，以此培養學生的團隊精神。在項目之間開展競賽，促進學生創新意識形成及自主學習能力和實踐能力的訓練和強化。

2.依托產學合作項目，強化實踐教學。與企業合作進行課程和應用型人才培養的實踐教學基地建設，引入企業對學生加強前沿技術指導，提升師資團隊的專業能力;校企教師共同制定合作方案和指導模式，加速學生的學習步伐，加強無縫連接就業的實踐能力培養。

3.校企綜合考核評價。課設的評價主體有學生、企業和高校教師，從實踐過程、實踐效果、答辯問答和實踐報告等方面進行科學多元的全面評價。

三、改革效果

（一）Java課的實踐改革效果總結

統計混合式實踐教學改革前后兩組學生的實踐環節完成情況，結果表明，完成度為70%以上的學生比對照組提高了近10%，即改革組學生超過71%的學生能夠獨立完成課內實踐問題的分析和方案設計，學生實踐能力雖有差異，但充分具備進一步深入研究知識和拓展學習的能力。其中39.5%的學生能夠較好地完成設計任務，較對照組有所提升;31.8%學生的任務完成不夠完善或程序運行不穩定，但具有改進完善的能力，這部分學生較對照組提升了7.6%，表明學生學習主動性有所提升;有27.7%的學生能對照實例完成任務，獨立設計能力稍弱，但這部分學生比例有所降低。由此可見，Java課的實踐改革方案對學生實踐能力的培養有效果。

經統計，超過70%的學生對項目驅動的混合式實踐教學模式、課程的評價機制和自己的學習目標達成效果感到滿意，利用SPOC平臺開展線上線下混合模式實踐環節，從加強導學、師生互動、過程指導、監督和評價方式的整個實踐全過程優化了實踐教學效果。

（二）課設的實踐改革效果總結

學生對于企業的前沿技術指導非常感興趣，尤其在綜合考慮學生培養目標和課程實踐體系無縫銜接前提下，企業參與、以校內課程為基礎的課設實踐教學，擴展了學生的前沿知識，而且學生的知識運用能力得以強化。學生課設的完成度調查結果顯示，接近85%的學生達到培養要求，具備一定的工程實踐能力、學習能力和創新意識。由此依托校企合作的方式，通過高校教師和企業教師溝通討論共同制定的教學計劃和實踐大綱，實現了學校課堂與企業前沿的無縫結合，給學生創造了更多的學習和提升平臺。

結語

程序設計類課程著重培養學生的實踐能力和創新能力。針對系列課的實踐環節及銜接上存在的問題，以兩門課程為例，闡述了改革方案的實施。采用SPOC混合式教學，將學生作為實踐教學活動的主體，加強線上導學和過程監督，激發學生學習的熱情。以項目驅動的Java實踐教學，多層次遞進任務和差異化過程指導，對學生工程能力的培養有顯著效果，Java課的知識和能力目標達成能夠滿足后續實踐課程需求，保證課程之間的無縫銜接。以產學合作促進學生工程能力的拓展和未來競爭力的提升是有益的嘗試。多元考核和評價方式對學生的學習積極性和主動性是有效的督促方案。綜上，從課程銜接著手對程序設計類系列課程的實踐環節改革方案，有效改善了教師教學效果和學生學習效果，為應用型人才的工程實踐能力培養的課程教學提供了參考。

參考文獻

[1]袁利永，周家慶，倪應華.程序設計類課程多元混合實驗教學模式探索[J].計算機教育，2021（5）：101-104.

[2]魏妮妮.混合式教學模式在程序設計類課程實驗教學中的應用研究[J].高教學刊，2021（8）：101-104.

[3]肖斌，汪敏，劉忠慧.Java程序設計基于OBE理念的教學實踐研究[J].教育現代化，2018，5（53）：91-95.

[4]常燕，李丙紅，劉嘉敏.在Java程序設計教學中任務驅動法對計算思維能力培養的探索與實踐[J].教育現代化，2017，4（43）：159-161.

[5]國務院關于印發國家教育事業發展“十三五”規劃的通知[A/OL].（2017-01-10）[2021-11-01].http：//www.gov.cn/gongbao/content/2017/content_5168473.htm.

[6]李俊，蔡可鍵，溫小棟.基于產教融合的應用型本科院校育人模式的研究與實踐[J].高教學刊，2017（13）：60-62.

Reform and Practice of the Practice Teaching Mode of Program Design Courses

CHANG Yan， LIU Jia-min， WEI Dong， YU Xia

（School of Information Science and Engineering， Shenyang University of Technology， Shenyang， Liaoning 110870， China）

Abstract： Aiming at the problems of monotonous teaching method， the single way of evaluation， the low learning interest of students， and the unsatisfactory teaching effect in the practice link of the teaching of programming courses， starting from the curriculum connection scheme， which aims at ensuring students’ ability training， a reform plan is discussed， which integrates the mixed teaching mode and the industry-education collaboration into the practice teaching links to improve the engineering practical ability of application-oriented talents. And the courses of Java Programming course and the Database and Software Engineering Course Design are taken as examples to carry out the reform practice. The results show that the teaching effect is improved， the students’ learning initiative is mobilized， and the their engineering practical ability is improved by the reform measures.

Key words： program design; multivariate mixed type; industry-university cooperation; project-driven