工程認(rèn)證背景下高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

蔣社想，陳 輝，劉惠臨

（安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，安徽淮南 232001）

0 引言

高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的核心基礎(chǔ)課，是后續(xù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，為培養(yǎng)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證人才發(fā)揮著不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)的課程教學(xué)缺少工程教育理念，教學(xué)過(guò)程的中心是教師而非學(xué)生，教與學(xué)存在一定程度的脫節(jié)。近年來(lái)，很多教師也意識(shí)到這一點(diǎn)，先后提出多種教學(xué)改革方案。如趙娜等提出以程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為核心的C 語(yǔ)言課程教學(xué)改革；王青松等提出以真實(shí)問(wèn)題為導(dǎo)向的C 語(yǔ)言課程教學(xué)改革；申?yáng)|等提出基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革。相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，這些改革方案在課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行了一定程度的創(chuàng)新與優(yōu)化，但也存在一些不足，如在教學(xué)內(nèi)容方面缺少思政元素；在教學(xué)方法方面較為單一，且缺少輔助教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用；在評(píng)價(jià)體系方面對(duì)過(guò)程的考核不夠，且平時(shí)成績(jī)的可追溯性差。本文工作的創(chuàng)新點(diǎn)在于：從輔助教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程評(píng)價(jià)體系4個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行改革，其中輔助教學(xué)平臺(tái)為教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程評(píng)價(jià)體系改革提供支撐；在教學(xué)內(nèi)容方面融入大量思政元素；在教學(xué)方法方面采用線上線下混合教學(xué)、案例教學(xué)、分級(jí)分層教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的新穎教學(xué)模式；在評(píng)價(jià)體系方面擴(kuò)展了平時(shí)成績(jī)的來(lái)源，強(qiáng)化了過(guò)程考核。

1 高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

（1）學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)氛圍差。傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)形式簡(jiǎn)單，教師講什么，學(xué)生就學(xué)什么。教師是主體，學(xué)生總是處于被動(dòng)接收知識(shí)的狀態(tài)。這對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)是非常不利的，而在今天現(xiàn)代化教育模式中應(yīng)樹(shù)立“學(xué)生是學(xué)習(xí)過(guò)程的主體”的理念，明確教師在教學(xué)過(guò)程中的主要作用是引導(dǎo)和輔導(dǎo)。

（2）教學(xué)內(nèi)容“一刀切”，忽視學(xué)生能力參差不齊的客觀事實(shí)。傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)不同層次學(xué)生所教授知識(shí)點(diǎn)的范圍和深度相同，設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)也是統(tǒng)一的。所設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)大部分同學(xué)而言可能難易適中，但也會(huì)存在一部分學(xué)生能力比較強(qiáng)，認(rèn)為學(xué)習(xí)目標(biāo)過(guò)于簡(jiǎn)單，而一部分學(xué)生能力相對(duì)較差，完成所有目標(biāo)存在一定困難的情況。

（3）融合思政教學(xué)元素與綜合案例較少。在專(zhuān)業(yè)課授課過(guò)程中融入思政元素，不僅可解決學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)該課程的困惑，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀及塑造學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分高校的高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容融入的思政元素較少，與思政融合的綜合案例更少。授課教師往往只重視對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論教育，而忽視了對(duì)學(xué)生的思想政治教育，這與工程教育認(rèn)證的“立德樹(shù)人，培養(yǎng)人才”的根本任務(wù)是不相符的。

（4）考核方式單一，學(xué)習(xí)效果實(shí)時(shí)反饋渠道缺失。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程考核方式多為“期末考試+平時(shí)表現(xiàn)”，總分為100 分，其中期末筆試成績(jī)占70%，平時(shí)表現(xiàn)占30%。平時(shí)表現(xiàn)一般來(lái)源于考勤和作業(yè)完成情況，這種考核方式更偏重于對(duì)基礎(chǔ)理論掌握程度的考察，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、計(jì)算思維能力、創(chuàng)新能力的考察。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，課堂提問(wèn)是最常用的教學(xué)互動(dòng)手段，但受時(shí)間限制，提問(wèn)次數(shù)非常有限，因此教師無(wú)法實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和教學(xué)效果。

2 高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的上述問(wèn)題和缺陷，亟待尋求解決方案，特別是在當(dāng)前工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的背景下，需要對(duì)課程進(jìn)行有效改革，建立一套符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)體系，培養(yǎng)出具備一定政治素養(yǎng)，以及計(jì)算思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的德才兼?zhèn)涞某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)人才。下面將從輔助教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程評(píng)價(jià)體系4個(gè)方面出發(fā)，對(duì)課程改革進(jìn)行闡述。

2.1 輔助教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓其養(yǎng)成課前主動(dòng)預(yù)習(xí)和課后主動(dòng)復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，教學(xué)資源是必不可少的，而且資源越豐富，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣就越強(qiáng)烈。為此，本文建立了超星爾雅課程學(xué)習(xí)資源平臺(tái)和程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)。超星爾雅學(xué)習(xí)資源包括：課程教學(xué)大綱、電子教材和教案、教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)、知識(shí)點(diǎn)講解視頻庫(kù)、基礎(chǔ)理論試題庫(kù)等。程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)目前已建立了包含1 000 多道程序設(shè)計(jì)題的題庫(kù)。以上平臺(tái)的使用一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、編程能力、計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，另一方面便于教師采用分層分級(jí)教學(xué)、混合教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等新穎的教學(xué)模式。

2.2 教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

為滿(mǎn)足工程教育認(rèn)證對(duì)德才兼?zhèn)淙瞬诺呐囵B(yǎng)要求，挖掘大量思政元素，并以驅(qū)動(dòng)案例的方式科學(xué)、合理地融入課程各模塊中，如表1 所示。

Table 1 Ideological and political elements and corresponding cases of teaching表1 課程思政元素及驅(qū)動(dòng)案例

2.3 教學(xué)方法改革

對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新后，接下來(lái)就需要對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行改革，以期將這些內(nèi)容更好地傳授給學(xué)生。具體措施為：依托建立的輔助教學(xué)平臺(tái)，采用線上線下混合教學(xué)、案例教學(xué)、分級(jí)分層教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的新穎教學(xué)模式。課程教學(xué)流程如圖1 所示。

2.3.1 線上線下混合教學(xué)

線上線下混合教學(xué)是將信息技術(shù)融入教學(xué)過(guò)程中的一種新興教學(xué)模式。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端、云服務(wù)等信息技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助平臺(tái)，如本課程構(gòu)建的超星爾雅學(xué)習(xí)資源平臺(tái)和程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)，學(xué)生可在課余時(shí)間利用該平臺(tái)進(jìn)行課程的自主學(xué)習(xí)。

Fig.1 Course teaching process圖1 課程教學(xué)流程

在超星爾雅學(xué)習(xí)資源平臺(tái)中建立了視頻庫(kù)、試題庫(kù)、課后作業(yè)、隨堂測(cè)試等，并設(shè)置了任務(wù)點(diǎn)、主題討論等；在程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)中建立了程序設(shè)計(jì)題庫(kù)和競(jìng)賽。這些線上教學(xué)過(guò)程一方面為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)資源和充分的學(xué)習(xí)時(shí)間，保障了學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果；另一方面線上平臺(tái)的使用有助于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，為課程的過(guò)程化考核提供依據(jù)，學(xué)生也能夠?qū)W(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，使教師由此對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

2.3.2 思政案例教學(xué)

案例教學(xué)是一種啟發(fā)式教學(xué)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解都通過(guò)一個(gè)小型案例來(lái)完成，將枯燥、乏味的抽象概念轉(zhuǎn)換為一個(gè)個(gè)生動(dòng)、具體的實(shí)例。即在講解知識(shí)點(diǎn)之前，教師先引入一個(gè)案例，學(xué)生和教師通過(guò)一起分析與討論案例，抽象出所要解決的問(wèn)題，逐步引出新的知識(shí)點(diǎn)。

表1 給出了針對(duì)課程思政元素設(shè)計(jì)的19個(gè)案例。例如，針對(duì)控制結(jié)構(gòu)中的多分支結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)，融入“新冠疫情風(fēng)險(xiǎn)防控人人有責(zé)”思政元素。首先，教育學(xué)生疫情面前沒(méi)有人能置之度外，為了打贏這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)，無(wú)數(shù)醫(yī)務(wù)人員無(wú)私奉獻(xiàn)、英勇奮戰(zhàn)，甚至獻(xiàn)出自己寶貴的生命，因此作為當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)多關(guān)注疫情發(fā)展，響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，做好個(gè)人防范，不信謠不傳謠，堅(jiān)決不給國(guó)家添亂；然后，讓學(xué)生考慮新冠疫情風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是如何劃分的，以及如何用高級(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，逐步引出和講解“if…else if…else…”的多分支結(jié)構(gòu)。相對(duì)于傳統(tǒng)的“判斷學(xué)生成績(jī)等級(jí)”例題，該案例具有一定創(chuàng)新性：①將對(duì)學(xué)生的思想政治教育合理融入到高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授與價(jià)值引導(dǎo)的有效結(jié)合；②案例教學(xué)除傳授了多分支結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)外，還鍛煉了學(xué)生的綜合問(wèn)題分析能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與能力并重。

2.3.3 分級(jí)分層教學(xué)

分級(jí)分層教學(xué)是承認(rèn)學(xué)生差異的客觀事實(shí)，根據(jù)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力不同而科學(xué)地將學(xué)生分成多個(gè)層次，這里由高到低分為A、B、C 3個(gè)層次。由于在課程整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況不斷發(fā)生變化，因此每隔一段時(shí)間需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)分層重新進(jìn)行調(diào)整，即學(xué)生的分層為“動(dòng)態(tài)”分層。這里主要借助程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)來(lái)完成，每一章節(jié)授課完成后發(fā)布一次程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽，包括8 道題目，時(shí)長(zhǎng)為3h。完成7 題以上的學(xué)生劃分為A 層次，完成4～6 題為B 層次，完成3 題以下為C 層次。

為針對(duì)不同層次的學(xué)生開(kāi)展因材施教，將課程知識(shí)點(diǎn)相應(yīng)地劃分為3個(gè)等級(jí)。此外，對(duì)超星爾雅學(xué)習(xí)資源平臺(tái)和程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)中的每個(gè)練習(xí)題也進(jìn)行了分級(jí)（基礎(chǔ)題、綜合題、擴(kuò)展題），鼓勵(lì)B、C 層次的同學(xué)逐步挑戰(zhàn)更高層次的問(wèn)題。分級(jí)分層的教學(xué)方式可有效避免優(yōu)秀生“吃不飽”、后進(jìn)生“吃不了”的現(xiàn)象，使不同層次的學(xué)生在知識(shí)和能力方面都得到充分拓展。

2.3.4 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂完全區(qū)別于傳統(tǒng)課堂，學(xué)生不再是被動(dòng)接受知識(shí)，而是需要在課堂上主動(dòng)參與各種教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)主體不再是教師，而是學(xué)生。例如：對(duì)教師引入的案例（項(xiàng)目）進(jìn)行分析與討論，并設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相應(yīng)解決方案。翻轉(zhuǎn)課堂教授的不僅僅是課程知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的深層理解能力、創(chuàng)新能力及實(shí)踐能力。

相對(duì)于傳統(tǒng)課堂，翻轉(zhuǎn)課堂在人才培養(yǎng)方面確實(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)，但翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的最大難點(diǎn)在于：若學(xué)生在課前不進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)效果就會(huì)大打折扣。為避免這種情況，本文采取了兩個(gè)措施：首先，對(duì)超星爾雅中的課程資源設(shè)置了需要在課前完成的任務(wù)點(diǎn)，而任務(wù)點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況將會(huì)計(jì)入課程成績(jī)考核；其次，將需要課后完成的程序設(shè)計(jì)實(shí)踐題，通過(guò)程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判平臺(tái)發(fā)布為競(jìng)賽，學(xué)生競(jìng)賽排名也作為課程考核成績(jī)之一。

2.4 評(píng)價(jià)體系優(yōu)化

按照“重結(jié)果更重過(guò)程”的新型教育理念評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，不應(yīng)僅看最后的考試成績(jī)，更重要的是要對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，強(qiáng)化過(guò)程性考核。為此，對(duì)課程評(píng)價(jià)體系進(jìn)行優(yōu)化，課程總成績(jī)（100 分）=期末成績(jī)（無(wú)紙化考試）（50%）+平時(shí)成績(jī)（50%）。其中，平時(shí)成績(jī)考核主要包括5個(gè)方面：超星爾雅資源平臺(tái)中的任務(wù)點(diǎn)學(xué)習(xí)情況、考勤情況、作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)完成情況、程序設(shè)計(jì)自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)中的實(shí)踐能力測(cè)試情況，每一方面占比為20%。

2.5 改革效果分析

該改革方案于2020 年在安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行了試點(diǎn)，表2 給出了方案實(shí)施前（2019 年）和實(shí)施后（2020 年）學(xué)生在期末考試通過(guò)率、程序設(shè)計(jì)類(lèi)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目立項(xiàng)、誠(chéng)信考試4個(gè)方面的對(duì)比情況，可反映出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及綜合素養(yǎng)都得到了較大提升。

Table 2 Comparison of teaching effects before and after the implementation of the reform表2 改革實(shí)施前后教學(xué)效果對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理融入思政元素，使得學(xué)生在獲取專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，在政治思想和綜合素養(yǎng)方面也得到了提升；借助于輔助教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)采用線上線下混合教學(xué)、案例教學(xué)、分級(jí)分層教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的新穎教學(xué)模式，可有效鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力；通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)體系的優(yōu)化，可更科學(xué)地對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行考核。該教學(xué)改革極大地改善了傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足，提升了教學(xué)質(zhì)量，為工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證打下了良好基礎(chǔ)。