新工科背景下程序設計類課程教學模式改革與實踐研究

摘要：新工科建設背景下很多高校程序設計類課程的教學效果欠佳，人才培養質量與社會需求存在較大差距。為提高教學質量，分析新工科背景下程序設計類課程教學存在問題的基礎上，提出了構建以培養學生能力和滿足崗位需求能力兩方面的程序設計類課程群，并對程序設計類課程教學模式進行探究，總結出“練—仿—創”的教學模式及相應措施，應用于實踐并取得較好效果。

關鍵詞：新工科；程序設計；課程群；教學模式；教學實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0175-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

新工科建設是教育部正在推進的一個重要工程教學改革項目，為適應新技術和新領域的迅速發展，新工科建設對普通高等學校的教學工作提出了明確的需求，即培育一大批具備較高的實際技能和勝任專業建設需要的工程應用型、技術技能型人才[1]。在過去幾年，隨著新工科建設的逐步深入，課程群建設已成為普通高等院校教學改革的熱點問題。課程群是為了優化學生能力構成，對一個領域中有邏輯聯系的幾個項目，包括知識、技術、能力等領域，加以重新規劃、綜合建設而組成的有機教學體系[2]。然而，目前還有很多院校在課程群建設及教學實施中還存在一些問題。

1 程序設計類課程存在的問題

1.1 課程之間缺乏銜接的有機體系

很多院校計算機相關學科人才培養計劃已經建立了比較完善的教育體系，每門課程都有具體的教學大綱和教學計劃，但是大多數是以課程作為單元來設計，在實施教學任務中任課老師們重視的都是本課程如何實現，沒有課程群理念，課堂中各自為政。由于學校教學內部課程銜接性缺乏，各個課程的相似知識點又沒有綜合優化，容易造成知識點重疊講授，不利于調動學生的學習積極性，課堂教學質量較差。

1.2 傳統的教學模式，缺乏創新意識

程序設計類課程是實踐性較強的課程，許多教師仍采取的傳統的教學模式，重視理論知識的講授，不能把課程特征和實踐問題相結合，學生聽課的主動性不強，效果不佳。傳統教學方法以課堂為主導，以教師為中心，教學的過程中學生被動接觸理論知識，沒有學生自主的思考能力和創新意識。同時軟件開發的產品更新迭代較快，要求學生將課內知識向課外延伸，而傳統教學方法則缺少教師對學生在掌握軟件工程的新觀念、新技能等方面的指導，教學無法和職業發展要求相銜接，學生畢業后找工作也相對困難。

1.3 教學內容陳舊，與社會用人需求有差距[3]

程序設計類的實踐性課程環節沒有目標性和針對性，實驗教學內容陳舊，應用技能與方法明顯落后于行業水平，學生畢業后步入工作崗位無法達到工作要求。實踐教學模式封閉落后，不同課程教學的實踐性內容沒有銜接，不能很好地融合，學生無法靈活地利用所學理論知識處理實際問題[4]。

基于以上存在的問題，提出在新工科背景下程序設計類課程群建設及教學模式的研究有著重要的意義。

2 構建課程群

程序設計類學科群構建需要從學生能力和職業崗位需要兩方面思考與準備。學生能力的培育是考慮學生的技術、素質等全方位發展；職業崗位要求是為了解決學生就業問題，畢業后就業能否達到職業崗位條件要求。

軟件開發項目群的目標是培養學生具有優秀的研究問題意識和軟件設計的研究技能，面對復雜的課題能提供有效的解決辦法，同時具備優秀的職業意識。

從當前的TIOBE編程語言排行榜來看，Python語言、C語言、Java語言和C++語言是目前排行前四語言，大眾面廣。因此，形成以Java技術與Python技術為主線的軟件開發課程群體，涵蓋C/C++程序設計、數據結構、Java程序設計、Python程序設計、數據庫原理及技術、算法系統分析與設計、Java EE應用開發技術、移動應用開發技術、數據挖掘與分析、工人智能等課程和課程設計、專業實習、綜合實習等實踐類課程，形成“基礎類編程語言—技術類課程—實踐類課程”有機連接的程序設計類課程群體[4]。課程群的學科設置與能力訓練及職業崗位要求對應關系，見圖1所示。

課程群建設包括基礎類課程、技術類課程、實踐類課程三個層次。課程群中各種課程均有不同定位，統籌編制教學大綱，課程目標互為基礎，能力訓練層次遞進。C++程序設計和Java程序設計兩種計算機語言課程為前導后續關系，Python程序設計是作為大數據分析、工人智能方向培養的專門編程課程，開設這三個有代表性的計算機語言課程，讓學生了解不同種類編程語言的特性與學習方式，便于學習者自己拓展掌握其他編程語言?；A技術類課程是基礎，比較固定，目的是為學生奠定堅實的編輯基礎；技術類課程針對社會職業需求與科技發展趨勢靈活設定，總體目標是要將新技能、新工具導入教學，促進課程教學合理對接職業需要，課程目標與職業技能保持一致，體現教學群的靈活性與開放性；實踐技術類課程主要對技術類教學的提升，進一步開展實踐訓練，鍛煉學生的自主學習能力、團隊合作能力和創新創業能力以及工作抗壓能力等。

3 新工科背景下的程序設計類課程教學模式

3.1 構建“練—仿—創”教學模式

“練”就是練習，學習語法和例子進行練習；“仿”就是根據教學案例進行模仿著做，實現教學案例的內容?！皠摗本褪峭ㄟ^“練”和“仿”掌握程序設計相關技能后，培養學生創新能力。為了便于實現這目標，在教學方式上采用線上線下混合式教學。程序設計類課程要求學生了解基礎的編程與應用的語言等知識，同時要求他們具有良好的設計和研究技巧的實際技能。而線上教學方式，學生能夠線上按照學業計劃自主地選擇學習課程和學習時間，并且可以方便隨時進行學習、復習、鞏固相關的知識。線下課堂，由老師通過對學生的疑難問題和關鍵內容加以詳細講授，解決學生線上學習面臨的困難，這種方式能起到訓練學生自主獨立學習能力和動手操作實踐技能，能有效地提高課堂教學質量。

線上線下混合教學是相輔相成的，其兩大主體分別是教師和學生，雙方協同，采用翻轉課堂的形式，不再是采用以前的滿堂灌的形式。課堂教學過程中分為三個階段，分別是課前的預備活動、課堂教學活動和課后教學活動[5]。三個階段老師和學生都有不同的具體的任務。

在課前的教學活動中：老師的工作是確立課程目標、利用教育資源、發布學習資料、教學設計等；學生的任務是開展資料查閱、學習教學資源、總結和形成筆記等。在本期，老師要在上課時準備好本次課程的教學任務與內容，總結本次教學的知識點，并提前通過網絡教學平臺或班QQ群等網絡平臺上傳PPT或講解課程內容的微視頻、整合相關學習資料。學生可以通過網絡教學平臺，提前學習教師上傳的PPT等教學資料和觀看教師上傳的學習視頻，理解并掌握基本知識點和基本的實踐操作，對疑難點進行思考，并尋求解決辦法或者記錄下來留待老師幫助解決，總結形成學習筆記以便后續的復習和鞏固。

課堂教學活動階段：教師的任務是了解學生學習基礎，重難點教學，解答疑難，實驗導學教育模式是以“實踐導向驅動”為主要形式，在教學過程中充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用，注重對學生分析問題、解決問題能力的培養，從完成某一方面的“任務”著手，通過引導學生完成“任務”[6-7]，進而達到課程目標。在具體活動中，老師通過各種途徑掌握學生課程的學習疑難情況，并針對其出現的困惑問題進行研究，從而進行適當的教學方法調整與課程設置。著重講授該課程的要點和難度及學生在課前預習活動中出現的疑難情況；然后是設置有針對性的具體知識幫助他們鍛煉、溝通與合作等。實踐題目要精心設計，注重知識運用的綜合性以及難易情況，激發學生興趣，為學生樹立程序設計與開發的信心。

課后教學活動階段：此階段教師任務是布置實訓資源、幫助和指導學生實踐、教學綜合考評，評價學生是否達到學習目標。學生任務是主動開展編程實踐、探索與思考問題解決方案、定期綜合考評。具體操作是教師根據學生的表現與教學反映出來的問題進行總結，及時完善本節課的知識點和學習資源，對學生提交的實踐作業進行評價[8]，掌握和了解教學效果，對有疑難的問題的學生進行幫助和指導。

3.2 開展實踐課程教學，加強學生創新創業能力培養

實踐課程教學是提高學生實踐能力、創新創業能力的重要途徑，要達到新工科人才培養的目標，符合社會用人單位對人才的需求，除了前面所采用的“練”和“仿”外，還要培養學生的“創”能力。所謂“創”就是培養學生的創新創業能力。對前面的“練”和“仿”掌握后，加大力度開展程序設計課程的實踐教學，對項目進行創新練習。采取的措施是開設實訓課程、專業綜合實習以及創新創業課程實訓，提高學生的創新創業能力。具體實施方案如下：

一是開展程序設計課程實訓。聘請項目老師進行教學實習，對該項目所學知識點進行全面的培養和運用，例如“Java程序設計”“Python程序設計”“Web應用技術”等程序設計課程進行具體的實踐性教學，使學生對所學知識進行靈活的綜合應用。

二是開展校企合作。引入企業項目導師，進行案例教學，項目教學內容融合當前的熱門技術，在學生進行課題研究的過程中，讓他們了解熱門技術并能運用，有效地培養他們的研究問題意識、解決問題的能力。例如：Web程序設計、小程序設計、大數據分析等課程引入企業導師進行項目案例教學后，學生的實踐能力進一步提高。

三是以賽促創。結合大學生的學科競賽開展創新創業實踐教學，比如：互聯網+創新創業大賽、互聯網+挑戰杯、中國大學生計算機設計大賽、粵港澳大灣區IT應用系統開發大賽、大學生創新創業訓練項目等開展創新創業實戰，由學生自由組團參賽，選擇相應的導師團隊擔任指導。導師團隊由若干名有經驗的老師組成，能給予大賽和項目相應的指導與幫助。項目組的學生們分工合作，設置組長，負責本組項目的建設落實、督促及組織溝通等工作。學生參加這些比賽或者項目，不僅獲得了非常寶貴的項目經驗，實踐技能也得到了很好的訓練與提升，有效培養了他們的創新創業實踐技能。

3.3? 建立網絡教學資源庫

利用互聯網提供的教學資源平臺建立程序設計類資源，借助現有資源來滿足學生課前預習階段、課程后練習階段等需要。例如：MOOC平臺提供的教學資源，該平臺資源較為豐富，可以滿足學生對程序設計類課程的學習的需求。此外，教師可以通過雨課堂、超星等網絡平臺，上傳滿足學生學情需要的教學資源等，根據社會用人單位需求，適時更換教學內容與更新技能，使學生接觸新知識新技能并熟悉掌握，與需求市場和工作業務無縫銜接。

4 教學模式改革的效果

以湛江科技學院為例，程序設計類選修課程教學模式改革后，效果較以前有顯著改變，主要表現在以下方面：一是2018級計算機學生的畢業設計，在選題、設計、完成等方面有較明顯提高，尤其是在應用技能和系統功能實現等方面，所設計的系統在界面、功能方面更加美觀和完善；二是計算機專業學生的就業率，經統計2018級畢業學生就業對口率較以往有明顯的提升，薪資待遇和就業率均大幅度提高；三是在大學生學科競賽上有顯著的改變，學生參加大創項目申報及完成質量有較明顯的提高，參加的互聯網+創新創業大賽、互聯網+挑戰杯、中國大學生計算機設計大賽、粵港澳大灣區IT系統開發大賽等賽，榮獲獎項較之前大幅度增加。

5 結束語

通過對新工科背景下計算機程序設計類課程教學存在問題分析，構建了相應的課程群，提出了程序設計類課程教學模式改革及措施，并通過在湛江科技學院計算機專業進行實驗。實踐結果表明，該教學模式起到了較好的促進作用，能夠有效提升學生的分析能力、解決問題的能力，特別是實踐操作能力的培養較好地滿足社會用人單位需求。對計算機專業人才培養模式有一定的借鑒和指導意義，可進一步拓展至其他相似學科。

參考文獻：

[1] 李宏德.新工科理念下地方本科院校培養人才的特征[J].中州大學學報，2019，36（2）：84-89.

[2] 秦冰.一體化課程群教學應用與研究——以中職工程機械運用與維修專業為例[D].杭州：浙江工業大學，2020.

[3] 黃錦敬.基于Python的大數據公共課教學改革探索[J].計算機時代，2022（2）：100-102.

[4] 李小智，丁長松，劉偉，等.新工科背景下面向能力和需求雙目標的Java開發課程群建設與實踐[J].計算機教育，2020（8）：176-180.

[5] 俞洋.新媒體視域下的對外漢語口語翻轉課堂模式構建[D].杭州：浙江科技學院，2017.

[6] 李璽，林顯新，李倩.關于高職院校機械基礎課程教學改革措施的思考[J].廣西教育，2020（47）：51-52.

[7] 林玉香.基于行動導向的任務驅動教學模式的研究與探索[J].計算機時代，2017（9）：79-81.

[8] 趙建華.新工科背景下計算機程序設計課程教學模式探究[J].微型電腦應用，2019，35（9）：55-57，65.

【通聯編輯：王 力】