基于新工科理念的程序设计基础课程教学改革与实践

马巧梅　杨秋翔　何志英

摘  要： 以提高程序设计基础课程中学生的实践能力为目的，将新工科理念融入到教学和考核环节中。教学模式采取以学生为中心边讲、边练、边学的方式，加强过程管理，分阶段进行考核。在实践环节中把小班教学模式迁移到大班课堂中，通过分组讨论、学生讲解、生生互评的方式调动学生的学习积极性。通过学生成绩对比以及问卷调查的方式，证明了这些改革措施的有效性。

关键词： 新工科理念; 程序设计; 学生为中心; 分阶段考核; 小班教学模式迁移

中图分类号：G643          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）06-91-04

Abstract： In order to improve the practical ability of students in the basic programming courses， the concept of new engineering is integrated into the process of teaching and assessment. The teaching mode adopts the way of taking students as the center， practicing and learning while explaining， and strengthening process management and carrying out assessment in stages. In the practice process， the small class teaching mode is migrated to the large class， and students' enthusiasm in learning is motivated through group discussion， students' explanation and students' mutual evaluation. The effectiveness of these reform measures is proved through the comparison of students' performance and questionnaire survey.

Key words： new engineering concept; programming; student centered; assessment in stages; migration of small class teaching mode

0 引言

2017年2月，教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，启动“新工科研究与实践”项目[1]。随着新工科研究与实践项目的启动实施，围绕工程教育的改革成为当前高等工程教育领域改革的前沿领域[2]。软件工程专业是一个对思维创新、实践创新要求比较高的专业，在实际的软件设计、开发过程中可能遇到多种多样的实际项目，这就需要学生具有很强的工程创新能力和变化能力[3]。

“新工科”强调以学生为中心和过程管理。“程序设计基础”是我校软件工程专业学生入学后的第一门专业基础课程，我们围绕“新工科”理念对该课程进行了教学模式和考核方式的改革。

1 传统教学模式存在的问题

1.1 教学方式单一

程序设计基础是一门实践性很强的课程。对2017级之前的学生，我们采取的方式是在教室讲课，在实验室做实验。在教室讲课是基本采用是传统的教师讲学生听的方式。这种传统的教学方式最大的弊端就是不能及时检查学生的学习效果，提问的方式也只能检查少数一些同学，并不能覆盖全部学生。

1.2 实践环节和理论环节不同时进行

从教室上完课后，在另外一个时间再上实验课，有些内容学生已经遗忘。而且，上课时的不能及时练习，在实验课还需要重复强调一些重点内容，浪费时间。

1.3 考核方式单一

在2017级年之前的学生，我们采取期末考试（纸质的）+机试，发现有的同学卷子答得还可以，但是上机测试成绩不好。部分学生只记住了一些概念，并没有落实到实际的编程项目中。

在“新工科”理念的驱动下，课程组在充分分析问题的基础上，从2018级学生开始，在课程授课方式与课程考核方式进行了改革。

2 改革措施与策略

2.1 加强实践能力的培养

为了加强学生实践能力的培养，从2018级学生开始，课程改在实验室授课。授课的方式发生了根本性变化。在授课的过程中，采取边讲边演示边练习的方式。对于学生来说，边听课边敲代码练习，更容易理解课程内容，而且也能及时地巩固学习内容。对于教师来说，不再是满堂灌，可以重点讲解知识点，然后布置任务让学生做，在学生做的过程中发现问题，对学生是否领会掌握知识点能够心中有数。

2.2 强化过程管理

“新工科”教育的理念是加强过程管理，结果固然重要，但是不注重过程也很难有好的结果。程序设计基础课程的学习是一个循序渐进的过程，学生的各种能力也正是在这些过程中不断锻炼形成的。 每一个阶段都应有相应的考核与评价机制，这既是对当前阶段的总结和肯定，也是对下一阶段的预备和激励。通过阶段考试可以及时地发现问题，查缺补漏。我们从2018级学生开始，课程考核不再是期末一次考試，而是分阶段考试。一学期设置四次考试，每次考试设计相应的比例，综合四次考试的结果再加少量的平时成绩就得出最后的成绩。这样能督促学生注重平时练习，也避免了期末考试一次定结果的情况。

2.3 考核方式改为上机考试

为了避免学生重理论而轻实践，从2018级学生开始，考核方式全部采取了上机考试。考试系统里有大量的练习题供学生平时练习模拟。考试题型包括选择题、程序填空、程序设计三类题型，每次考试交卷时就自动显示出分数，程序填空和程序设计题都在C语言编译环境下调试运行。这样的考试过程不仅考核了学生的理论知识，更重要的是考核了学生的实际编程调试能力。

2.4 小班教学模式的迁移

“新工科”理念强调学生为中心、个性评估为动力、强调能力达成获得方法的多样性。已有的小班教学模式的教学改革成功案例非常多，小班授课主要以师生之间的互动来得到课堂教学的目的，其中强调的是师生间的互动，师生共同参与、共同讨论、共同完成课堂教学任务[4-5]。目前我们所带班级基本上是100人左右，属于大班教学。为了调动学生的学习积极性，对2019级学生选取了一个大班作为试点，将小班教学模式迁移应用到大班教学中，实现了小班教学模式在大班教学中的应用。

⑴ 实验课分组汇报

记忆、理解、应用属于浅层学习，分析、评价、创造属于深层学习。深层学习是一种探究式的过程，布置一个任务可以激发学习者学习积极性。选择一个大班进行分组方式的探讨，采取四人一组进行分组，布置实验任务，在上课时进行实验结果汇报。在小组内有分工，不同的学生分别负责讲解、PPT制作、代码设计调试，目的是互相协作交流，共同成长。汇报的时候以组为单位汇报，就能够使这项活动覆盖所有同学，克服了单独提问不能覆盖全部同学的弊端。

⑵ 角色互换，锻炼分析问题的能力

在小组汇报的过程中，采取其他组的学生给汇报小组打分的方式。学生之间互评的过程是一个观摩、反思、激励的过程，可以促进学习者的学习积极性。同时也可以与自己小组的成果进行比较和分析，得到更优更好的设计思路。

3 改革结果评估

经过两年的改革，2018級和2019级的程序设计基础课程教学取得了较为满意的结果。下面给出2017级、2018级、2019级每个年级中一个大班的数据分析列表。

3.1 成绩分析比较

⑴ 2017级学生成绩分析

平时成绩考核参考了课程授课作业、课堂提问、出勤记录表。期末考试比例占70%。各考核环节权重Mk分配及支撑材料如表1所示。

对两个班成绩分析结果如表2所示。

根据表1和表2中的值，将Mk与Sk加权平均，得到总的课程目标达成度：

⑵ 2018级学生成绩分析

为了更好地体现阶段考核的重要性，在2018级评分标准减少了平时成绩比例，平时成绩主要参考作业成绩。期末成绩由四次考试得出（分别占比10%、20%、30%、40%）。

各考核环节权重Mk分配及支撑材料如表3所示。对两个班成绩分析结果如表4所示。

根据表3和表4中的值，将Mk与Sk加权平均，得到总的课程目标达成度：

⑶ 2019级学生成绩分析

针对试点的一个大班的学生成绩加入了小班迁移模式过程中实验汇报的成绩，平时成绩包括了作业成绩和实验汇报成绩。期末成绩由四次考试得出（分别占比10%、20%、30%、40%）。

各考核环节权重Mk分配及支撑材料如表5所示。对两个班成绩分析结果如表6所示。

根据表5和表6中的值，将Mk与Sk加权平均，得到总的课程目标达成度：

从上面的分析可以看出，2018级和2019级学生成绩高于2017级。

因为在2019级学生的教学中加入了小班教学模式在大班教学中的应用，为了对比加入小班模式到大班教学中的效果，第三次考试和第四次考试，2018级和2019级采用的同样的题库，对比结果如表7所示。

从表7中可以看出2019级的同学考试结果高于2018级同学。分析原因，这两届的同学考试比例和授课方式基本相同，不同的地方就是在2019级同学中加入了小班教学模式的借鉴，利用分组汇报的模式加入大班课堂中，可以看到，这种模式确实使得考试成绩得到了提高。

3.2 学生对小班教学模式迁移方式满意度调查

针对2019级开展小班教学模式在大班教学中的学生开展问卷调查，调查问卷包括以下三个问题：

⑴ 分组进行课后学习的讨论方式你觉得对你的学习有帮助吗？

⑵ 通过实验结果展示并进行实验结果讲解，你觉得对你的分析问题能力和解决问题的能力有帮助吗？

⑶ 通过给其他小组的同学实验汇报观摩打分，你觉得对你的编程能力有提高吗？

问卷结果如图1所示（纵坐标表示人数）。

从图1可以看出，大多数同学对小班模式在大班课堂中的应用是肯定态度，认为分组讨论汇报和互评的模式提高了分析问题和解决问题的能力。

4 结论

对于软件工程的学生，实践能力的培养是重中之重。本文针对程序设计课程的具体特点，引入“新工科”理念，加强过程管理，并采用小班教学模式结合大班上课特点进行了改革。通过2017级、2018级、2019级同学的考试成绩看出，本文提出的改进措施起到了明显的作用。这些措施还可以结合其他课程具体情况进行推广，使学生的在理论学习的同时实践能力也得到提升。

参考文献（References）：

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017.3：1-6

[2] 蒋宗礼.新工科建设背景下的计算机类专业改革[J].中国大学教学，2017.8：34-39

[3] 唐四薪，郑光勇.程序设计课程体系的维度与层次划分及其教学实践[J].计算机教育，2019.11：161-164

[4] 焦万丽，何静，张爱娟，李成峰.以“小班授课”为载体的混合式教学改革实践[J].山东化工，2018.47（4）：138-140

[5] 孙光林，刘瀚，李永永.基于小班模式的案例教学法探究[J].黑龙江科学，2019.10（23）：32-33