基于云平台的程序设计类课程实验教学改革应用探索

阮顺领 顾清华 陈永锋

摘  要：文章针对实验教学资源共享性和开放性不足问题，探讨基于云计算平台的开放式实验教学模式，提出基于云平台的实验教学、工程实践、科研创新和过程考核的四元耦合实践教学体系，以达到提高实验教学质量和效率的目的。

关键词：多层次实践教学;程序设计能力;云计算;四元耦合

作者简介：阮顺领，西安建筑科技大学讲师;顾清华，陈永锋，西安建筑科技大学。（陕西 西安 710055）

基金项目：本文系西安建筑科技大学教育教学改革项目（项目编号：JG021613）、西安建筑科技大学课程建设项目（项目编号：1609217034）的研究成果。

中图分类号：G712     文献标识码：A      文章编号：1671-0568（2019）03-0018-02

教育信息化在提高国民素质和增强国家创新能力方面起到了重要的作用，逐渐引起国家和教育主管部门的高度重视。国务院颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确指出，信息技术对教育发展具有革命性影响，必须给予高度重视;教育部印发了《教育信息化十年发展规划（2011—2020 年）》，对未来十年的教育信息化工作进行了整体规划和全面部署。国内许多高校虽然在教学信息化基础设施建设、教育管理信息化等方面取得了较好成效，但是教学资源共建、共享的机制尚未形成，信息化对教学改革的促进功能尚显不足，需要借助新的信息共享技术对教学模式进行改革。

程序设计类课程是高等院校计算机教学的基础课程，也是计算机相关专业的核心课程。目前的培养模式一般侧重于培养学生的理论知识储备，学生应用实践设计能力不足，致使毕业生与企业招聘需求出现偏差。针对上述现象和问题，本研究在教学组织模式、实践教学体系和考核方式等方面做了一些探讨和实践，为提升学生的实践应用能力提供一些思路参考。

一、程序设计类课程实验教学现状分析

程序设计类课程是实践应用型课程，许多高校任课教师也发现了学生存在实践能力差的情况，并积极探讨如何培养学生的理论结合应用能力、实践设计能力，尝试对程序设计类课程教学进行改革。通过调查发现，目前程序设计实践教学还存在以下问题：

1. 实验教学资源共享性不足。很多高校在实验室建设方面一直重视有形资产的硬件投入，对软件资源类投入不足，较少关注课程实验共享性平台的搭建，程序设计实验资源的共享性管理不到位，用于实验的案例资源库建设进展缓慢。

2. 实验教学内容系统性不足。程序设计类课程的实验教学往往与理论授课同时进行，主要是对所授理论知识的验证与应用拓展，无法有效提高学生的实践能力。同时，由于实验教学资源缺乏综合性和系统性，与工程应用结合不足，致使学生缺乏主动性和探究式学习。

3. 教学互动具有时空局限性。学生具备程序设计实践能力是一个循序渐进的过程，大部分学生的学习迁移较慢，需要教师较多悉心指导，更多师生互动。在现有教学模式下，师生课后往往通过QQ、E-mail等进行交流，且只是少数学生的个别行为，已有的实验条件与交流渠道无法实现高效地互动交流。

4. 学生考核缺乏全过程性。程序设计课程教学通常采取课后作业、上机实验、交流问答等方式对学生进行训练，而以上教学过程中的关键活动通常难以系统性记录和分析，最终考核成绩主要依据实验报告和答卷。而一份漂亮的实验报告和答卷并不能代表学生所有情况，无法评价学生是否具备应有的能力与素质，缺乏对学生全过程考核。

针对以上问题，本文从以下几方面对实验教学进行改革探讨和实践：构建实验教学的云资源共享平台，对实验教学课堂组织模式进行改革;构建阶段式、多层次实验教學资源案例库，对实验教学内容进行改革;采用创新驱动和案例驱动的教学模式，对实践教学方法进行改革;采用全过程动态评价考核方式，对实验教学考核方式进行改革。

二、程序设计类课程云平台实验教学改革设计

针对程序设计类课程实验教学的问题现状，本研究通过构建实验教学资源共享云平台，从实践教学的课堂组织模式、工程实践教学体系、科研创新驱动方法和教学考核方式等几个方面对实验教学改革展开研究，并依据云平台资源开放共享的优势，提出了基于四元耦合的实践创新培养模式。

实验教学云平台采取“阶段式分层次实践教学”的体系结构，在不同的阶段采用不同的系统平台和案例资源，以达到培养目的，体系结构如图2所示。

1. 理论教学部分。主要进行基础理论知识培养，平台主要包括课程课件、重点理论知识点专项解读、知识点示例性代码。

2. 课程实验部分。主要包括课程实验案例包和课程设计案例包、通过专题的设计任务、培训学生理论知识转化能力。资源库分为初级和进阶级两种类型。

3. 工程应用部分。主要包括专项案例包和综合实验团队案例包。通过熟悉和优化已有的工程系统，着重培训学生的工程实践开发能力。资源包括桌面系统应用开发和移动端应用开发两个方向。

4. 科研创新部分。主要是常用的优化算法和智能算法，通过熟悉经典的优化算法，锻炼学生的逻辑思维能力。

5. 过程考核部分。通过建立记录学生学习过程记录的日志系统，并对学生进行多次分级评价，激发学生学习的兴趣和信心，并从根本上改变“一考定成败”的做法。其考核体系结构如图3所示。

三、程序设计类课程实践教学改革价值分析

本研究提出的“四元耦合”实验教学培养模式，包括教学组织形式、工程实践、创新创业和学业评价考核，其价值主要体现在以下几方面：

1. 改革教学组织模式延伸教学时空。基于云平台在信息资源共享方面的独特优势，使实验教学的课堂延伸到课前和课后，打破传统实验教学的时空界限。并使实验课堂的线上、线下一体化，改变程序设计类课程的实验教学组织模式，充分利用有限的实验室资源，提高师生实践教学的效率。

2. 系统性实践能力培养促进专业技能转化。采用工程案例引导学生进行实践学习，克服教材过于系统、知识链接过于零散的弊端，在项目中融合多方面知识，注重知识的综合运用。同时，在教学过程中关注学生个体差异，通过合理分组明晰每位学生的学习任务，消除惰性思想和依赖心理，从而促进设计能力的提升。

3. 结合科研创新能力培养激发学习兴趣。将科研创新培养方式引入本科生实验教学中，增强和激发学生的好奇心和创造力。并结合大学生创新创业的竞赛活动，使学生在科研兴趣中锻炼程序设计能力和工程实践应用能力。

4. 全过程考核引导学习目标。借鉴形成性评价方法，在课程教学评价中强化全过程考核，从实验教学准备阶段，到实验教学执行阶段，管理实验作业、项目实践过程等关键活动，为考核提供参考依据，使教学与评价融为一体，以客观评价学生对知识的掌握和应用情况，做到在评价中学习，在学习中评价。

四、结语

传统实验教学方式在课堂组织方式、实验开放性和考核全面性等方面具有一定局限性。本研究基于云计算实验室资源开放性和共享性的优势，探讨构建基于云平台的阶段式、分层次实践教学平台，有效提高实践教学的开放性，实验资源的共享率和学生考核的全面性，使程序设计类课程的实践教学达到更理想的效果。

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责任编辑  郝  婵