基于实境迁移学习的计算机人才能力培养实践

葛敬军，张宝昌，胡珊珊，厉 群

（1.济宁医学院 医学信息工程学院，山东 日照 276825；2.济宁医学院 健康大数据研究中心，山东 日照 276825；3.济宁医学院 信息技术中心，山东 日照 276825）

0 引言

近年来，每年计算机专业的毕业生都在10万人以上，但从用人单位反馈的情况看，很多岗位招不到合适人才，存在着企业“招聘难”与毕业生“就业难”两种现状并存的现象，这也突显了目前高校与企业的人才结构性矛盾[1]。传统的计算机专业人才培养存在不少问题，如不对称的培养目标、主线不够清晰、难以适应不同教育条件和教育对象；教学不能分层，往往造成优秀生“吃不饱”、困难生“跟不上”的尴尬局面；高校与企业缺少衔接，没有真实的项目情境，学生毕业后很难融入实际项目开发[2]；课程体系僵化，教学内容、教学设计等缺少连贯性，所掌握的知识呈碎片化，很难做到融会贯通；教师缺乏理论转换实践的能力，很难促进知识迁移和应用，也很难调动学生的积极性[3]。导致高校与企业对计算机人才培养认知差异的因素有很多。概括来讲，限制计算机人才培养的关键是高校培养模式与实际企业需求相矛盾。计算机专业人才培养涉及多个层面，是一项系统工程，目前已有不少高校在探索和实践计算机人才培养新模式。

1 实境迁移学习

人类的认知习惯总是不断地将新的学习融入已经熟知的学习中。心理学家勒温提出，人的学习行为受行为主体和环境双重影响[4]。人类在认知、积累知识和获得能力时，向来都是通过已有的认知、能力来构建或获取新的认知和能力的。人的学习离不开它产生的情境，并且受到情境中各种特征的影响[5]。因此，所学的知识也是情境化的，而在特定情境中获得的知识比书本知识更有用。任何在缺少情境的条件下学习获得的知识是呆滞的，学生只是知道了这些知识，却不会用。实境迁移学习与知识、实践的转化关系如图1所示。

从图1可以看出，实境迁移学习是学生主动利用经验和知识参与实践，与他人、环境相互作用的过程。情境，即知识成为可循之脉络，循着这个脉络可以改善学习效果[6]。学习不仅是为了获得事实性知识，还要将学习置于知识产生的特定物理或社会情境之中。知识和能力被视为个人、社会或物理情境之间联系的属性以及互动的产物[7]。实境迁移学习是通过实践与反思相结合来获得知识、技能和态度的学习方式，其已成为一种能提供有利于学习并促进知识向能力转化的重要途径。通过参加精心设计的情境，可将陌生情境下的学习快速代入熟知情境中学习，或通过分解、映射，将未知域迁移到已知域，通过已知表达未知，实现“做中学”与“反思中学”，将已学知识应用到新的情境[8]。

图1 实境迁移学习与知识、实践的转化关系

就计算机学习而言，知识总是伴随着应用，知识被应用得越多，就越多样化，对知识的理解就变得越深刻，就能灵活应用知识，达到举一反三的效果。在传统教学中，教师习惯按照教材安排教与学，上课介绍知识点和操作方法，课后让学生动手上机实践。这种方式过于强调书本的理论知识，缺乏适应的应用情境，导致学生越学越被动。学生虽然掌握了知识点，但是遇到具体问题就束手无策，不能将所学到的知识迁移到应用[9]。很多已经走上工作岗位的毕业生都有这样的感受：当年没有认识到专业知识在现实中的作用，如今在工作中遇到，对当年的学习有了质的感悟。要让这种感悟提前来到，就需要为学生创设实境，在情境中完成学习任务。

2 项目驱动教学与传统教学的对比

项目驱动教学法[10]是由Breen、Krahake等人提出的一种新型教学理念。该方法以学生为中心，令教师把课堂还给学生，成为学生学习的引导者和帮助者。教师针对学生的认知水平，采取演示或讲解方式，从学生模仿教师的演练过程，到教师引导学生独自完成任务，分步迭代训练。在此过程中，学生能够提高发现、分析、解决问题的能力和运用知识的能力，同时也养成自主学习习惯。相比之下，传统教学方式不讲某个技术为什么要这样使用，教师教了很多知识点，但不讲在具体的实际工作中都是在什么时候、什么情况下使用，为解决什么问题等。学生无法在课堂上进行有效思考，无法将理论与实践应用相结合，许多学生在课程结束之后，依然是不会需求分析、开发流程，只会一些框架和一些零散的小例子，不能形成系统学习，做不到得心应手和游刃有余。

项目驱动教学法是建立在学生有高水平的认知能力和自我控制意识[11]上的。对基础薄弱的学生来说，认知能力差，使用项目驱动法反而是不合理的，因此要结合实境迁移学习才能更好地发挥项目驱动教学法的优势，可将实境迁移学习运用于其他类似系统或案例开发中，实现知识向能力的迁移。项目驱动教学法便于教学设计和实施，可以解决传统教学遇到的瓶颈。项目驱动要保证分解的任务与课程总目标方向一致，内容上下贯通。项目任务的选取要具有典型性和通用性，任务太难容易让学生产生挫败感，任务太容易难以激发学生兴趣。

3 实境迁移学习与项目融合的教学设计

3.1 职业导向的精准教学体系

目前国内大多数的本科院校都在转型期，本文以济宁医学院计算机科学与技术专业试点为例。济宁医学院计算机专业自2013年开始校企合作办学，让用人企业参与人才培养过程。在制订人才培养方案上，以“够用、适用、会用”为原则，按“职业岗位”设置专业课程，按“职业要求”组织教学，按“学生意愿和学习水平”设置班级，按目标、方向、课程、能力等不同维度确立精准的教学体系（如图2所示）。将实境学习和项目融合贯穿到大学4年的学习中，具体分为“121”4个学习阶梯，即1年的基础学习、2年的专业学习、1年的顶岗实习，在每个阶梯内学生要完成专业基础教育以及实境迁移学习内容。按不同的学生群体，兼顾学生个性差异，将各类培养方案落实到具体的教学任务中，设置不同教学内容、考核方式，以实现因材施教的目的。

3.2 基于项目驱动的多元化课程设置

在课程设置上，综合对学生的了解、对用人企业需求的研究和来自学界专家的建议，对课程进行梳理、分类和划分，以技能为主线构建课程群，如图3所示。

图2 职业导向的精准教学体系

图3 基于项目驱动的多元化课程设置

以培养方案为“纲”，以课程为“目”，以技能为“线”，以项目任务为“点”，形成纵向分层、横向分类的多元化课程体系，使学生的学习目标直接对应从事IT职业应具备的专项能力，精心设计教学目标、课程目标、能力目标。针对不同学生群体，根据实际情况将各类目标进行分解，形成一个个微目标。教师应该对学生已有的认知结构与抽象概括能力做到心中有数，令任何时候的微目标不宜过大，更应该是“努一努力，踮一踮脚”就能够实现的目标。这些微目标再结合实境教学，实现与实践环节打通，项目要贴近熟悉的生活场景，可在学生的日常生活中寻找合适的教学项目，如大学生创业网站、在线超市网站等。

3.3 实境迁移项目化学习

实境项目化课程教学进一步细化教学目标，按专项技能梳理和划分课程知识点，将企业的实际项目引入课堂，落实到具体课程教学过程中。学生在实境项目中学习知识、技能，变抽象为直观，变深奥为通俗，实现从课程知识到项目情境的迁移。学生在学习过程中扮演应有的角色，对课程有宏观了解，对知识领悟透彻，既掌握主流技术、框架、项目迭代，又改变学习习惯。

以Java课程体系为例，设计实境项目化教学活动：在实境迁移与项目驱动融合的理念指导下，以问题为导向，自顶向下逐层细化课程目标，将分散在各课程中的知识点重新组织成Java课程教学大纲。

首先，按工程项目思想对Java课程体系进行梳理和归类，可同时梳理出9类问题，如编程基础、搭建开发环境、面向对象思想、Web前端、Java Web技术、框架、扩展编程等，这9类问题包括Java概念、技术和框架。

问题梳理以后，学习导向模块将学习Java课程的大体轮廓显示出来，如图4所示。教师根据每个问题模块所涉及的知识点，按照由易到难、循序渐进的原则分解到任务中，基于每个任务设置实际项目情境，在工期、时间节点、进度、开发要求上等都有要求，什么时候、什么情况下使用哪些技术，当前进度所需要用到的相关技术，这些技术是为解决什么问题而存在或产生的。课程整体就是一个总目标，可分解成若干项目，项目再分解成一项项任务，再把一项项任务分配到每个人，在脑海中组成一条开发路线，按照真实的开发节奏和过程进行讲解，同时在课程中穿插讲解数据结构、设计模式、OOP思想、算法等知识点。按整个流程走下来，从零开始写，随着项目进度的不断推进，学生既可以掌握开发流程、需求分析，又能够提升操作技能、理解项目业务逻辑，学到实用技术。

图4 Java课程体系学习导向模块

将任务分解成相对独立的工作，环环相扣、前后衔接，每个工作均详细介绍相关知识、内容和操作步骤，每项工作又可看做从事该职业应具备的能力；然后以项目为载体，完成知识向技能培养的解构；再根据履行每项职责的需要，确定在每条技能线上活动所需的知识和技能，获取专业知识和技能。

Java课程实境迁移项目化学习如图5所示。借鉴国外大学课程的教学方法，以项目驱动创设课堂情境，形成微视频、微课件、微练习、微教案等资源，以“学—引—练—评—思” 进行迭代教学。理论课采取小组课堂教学，实践课是以团队方式完成所有项目任务。安排示范小组参与企业的实际项目，与企业并行完成项目，定期在课堂上报告进展，将学习过程中遇到的问题及解决方法、代码测试中常见错误、网站开发新技术等与同学分享交流，让其他同学产生身临其境的感觉，体会真实研发过程。在项目情境的引导下，学生每完成一个项目就向总目标靠近一点，体会到每一步成功带来的喜悦。在实境迁移学习中，教师是学习的引导者，作用是激发学生兴趣，帮助学生分析任务，引导学生寻找解决任务的关键技术。学生是参与者、行动者，他们接触相应的实际工程，实现不同工程实践实境迁移，解决在教材上只看到理论知识本身却不能看到其形成过程的问题。搭建项目驱动 情境教学，还要充分考虑学生的实际学习情况，允许学生根据自己的学习情况选择相应等级的任务。

4 教学成果

图5 Java课程实境迁移项目化学习

经过5年的努力探索，医学信息工程学院实施校企合作办学模式，积极开展实境迁移与项目驱动融合式教学，将慕课、微课、翻转课堂和混合式教学模式积极引入传统课堂教学，先后与美国惠普公司、青岛英谷教育科技有限公司合作共建软件开发与软件测试、软件外包、物联网工程、云计算与大数据专业。这促使培养内容更具实用性，知识体系更能紧随社会发展潮流，学生培养质量逐年提高，学生就业率不断提高。截至2017年12月，计算机科学与技术专业2017届本科毕业生共计166人，已就业162人，就业率97.5%；在各级医院、IT公司、事业单位等从事本专业相关工作毕业生123人，专业对口人数共计153人，专业对口率92%。从对2015届毕业生的调查反馈情况看，参加工作的160名学生中，基本都在各级医院、IT企业等从事专业技术类工作，月薪在3000～5000元的占70%以上，实现了“体面就业”的目标。用人单位反馈计算机科学与技术专业毕业生专业素质强、工作作风好、态度认真、团队协作意识突出。

医学信息工程学院在本科教学环节中，不断培养学生的团队合作及动手实践能力，以赛代练，鼓励和支持学生参加全国和省级各类比赛，并在比赛中取得了丰硕成果。计算机科学与技术专业周楷雯学生团队获首届“山东省互联网+大学生创新创业大赛”金奖、首届“中国互联网+大学生创新创业大赛”银奖，在“齐鲁软件大赛”“ACM大赛”等各类比赛中也取得骄人成绩。计算机科学与技术专业本科生累计申请发明专利10项，发表论文7篇。

事实证明，实境迁移与项目驱动融合教学实现宏观教学理念和项目实践结合，能全面发挥学生的自主能动性，提高学生的自主获取知识和工程实践能力，使其具备终身学习的品质。

5 结语

实境迁移学习与项目驱动融合教学模式是对传统教学的革新，通过明晰人才培养主线，实现纵向分层、横向分类的个性化人才培养，在实施过程中需要教师精心设计、学生积极参与。该模式能提高学生主动性，培养学生的知识应用、解决问题及适应社会的能力，为学生将来更好地就业奠定基础。我们在今后的教学实践中，将不断完善实境迁移学习和项目驱动课程教学模式，使教学内容和技术更贴近企业的实际需求，使学生所掌握的知识更加系统化，做到融会贯通、举一反三，探寻多种方式解决计算机专业人才培养问题。