面向新工科职教师资的“软件技术基础”生态化课程建设

梅健强 张军 刘超 郝彬

（天津职业技术师范大学 天津 300222）

自2017 年教育部全面启动和部署新工科建设至今，以人工智能、大数据为核心的相关专业已培养并造就了众多创新型科技人才。与此同时，社会对以行业应用为主的技能型人才的需求比例也呈现逐年增长的态势。2021 年4 月在京召开的全国职业教育大会，不仅明确了职业教育是培养技术技能人才、促进就业创业创新、推动中国制造的重要基础，而且也对职教师资的培养提出了更高的要求。

面对日新月异的信息技术产业变革，以行业应用为背景的技能培养，尤其是持续的学习能力、独立的分析问题和解决问题的能力在电子信息类职教师资的课程改革中逐渐受到重视。本课程改革便是打造以“产业引领课程，课程培养人才，人才服务产业”为核心机制，在充分体现以学生为中心的前提下，通过对“软件技术基础”课程教学策略、教学内容、教学方法、教学理念和教学方式的完善及协同推进，促进其与学生学习兴趣、认知能力、学习能力、协作意识和综合能力的动态平衡，进而实现提升职教师资学生软件技术能力的目的。

一、教学改革的背景

（一）学生重视程度不够

“软件技术基础”是电子信息类职教师资必不可少的学科平台课程。近年来，随着云计算、大数据和人工智能等技术的不断发展，学生对门槛低、见效快的解释型语言（如Python、Perl 和JavaScript 等）掌握程度大幅提升，而认为对数据结构、算法等软件基础知识学会调用即可，学与不学都对后续专业课的影响不大，因而出现了对软件技术基础课程重视程度不够、学习积极性不高的现象。

（二）课程内容相对抽象

“软件技术基础”课程内容主要是介绍数据结构、算法、操作系统、数据库和软件工程在内的软件基本概念，而且还是学生熟悉人工智能相关技术背景和行业应用的重要途径。对第一次接触编程且对计算机的认知还处在起步阶段，甚至对键盘指法都不熟悉的部分学生来讲，内容不仅相对抽象，而且较难掌握，容易使学生在学习过程中产生理解困难、甚至厌学的情绪。

（三）课程实践方式单一

“软件技术基础”作为一门实践性较强的课程，上机编程实验是必不可少的实践环节。目前课程上机实践方式较为单一，所有程序设计和调试均是在软件应用层面完成，缺少相关硬件资源的辅助与可视化支持，使得本身内容抽象的程序编写过程变得更不易理解。加之部分学生知识储备不足，理论基础薄弱，实践能力和自学能力也有待进一步提升。随着课程内容的不断深入，学生学习动力不足，直接影响后续相关软件算法和嵌入式系统设计课程的理论与实践教学。

（四）分组教学效果欠佳

多数院校采用分组教学的模式优化“软件技术基础”课程的教学效果，但分组模式大多流于形式，没有依据课程内容和学生能力进行，且不同分组之间彼此孤立、缺少沟通，加之部分学生对本门课程缺少学习兴趣，基础知识掌握不牢固，在分组进行程序设计讨论和上机实验调试中表现的不积极，应付教师布置的学习任务，造成学生的参与程度不均衡，未能真正培养学生协作解决问题的能力，更不能激发学生对软件技术基础学习的积极性和主动性。

（五）考试成绩评定不全面

目前,大部分职业师资院校“软件技术基础”课程的考试仍旧采用闭卷笔试，且考试内容大多是基本语法与概念。这种考试方式从根本上误导了学生，导致其死记硬背基本语法进行应试。虽然部分课程改革通过项目教学[1]、实践教学[2]与阶段性考核等过程化评价方法在一定程度上完善了“软件技术基础”课程的考核评定体系，但考试成绩未能准确衡量学生能力高低的问题依旧存在，考核评定体系与课程教学目标的匹配程度仍有较大的改进空间。

随着时代的发展和科技的进步，职教师资“软件技术基础” 课程的发展面临着前所未有的机遇与挑战。目前多数改革均是从丰富课程内容和多元化授课方式[3]等角度出发，忽略了学生作为教学体系的主体对课程的影响。因此，如何在有限的课时内培养学生对软件技术的学习兴趣，依据学生自身能力范围完善课程内容，并根据课堂反馈等信息对课程内容进行动态调整，进而从根本上平衡学生知识储备、学习能力与课程内容、考核方式的关系，逐渐形成教与学相互促进、相辅相成的生态化教学体系是“软件技术基础”教学改革中所要重点解决的问题[4]。

二、课程改革的特点

（一）改进教学方式方法，升华课程育人模式

以我国信息技术产业的发展为背景，以软件技术为主题，通过线上线下相结合的学习方式让学生在掌握软件技术基础知识的前提下，了解我国信息技术产业发展所经历的曲折道路；通过理论与实践相结合的项目式教学方法，让学生在逐渐认识到软件技术在我国信息技术产业发展中所起重要作用的前提下，不断激发其学习动力；通过对人工智能、大数据等“新工科”相关内容的适当引入，使学生在明确该领域发展新动向和新趋势的前提下不断提升为国家信息技术产业发展服务的信心与能力。

（二）重塑学生课程主体，打造人工智能生态

充分考虑职教师资要以学生作为课程受益人的特点和主体地位，以我国信息技术产业发展需求为导向引领课程改革，通过对教学策略、教学内容、教学方法、教学理念和教学方式等的协同推进，实现课程与学生学习兴趣、认知能力、学习能力、协作意识和综合能力的动态平衡，进而在有效提升学生软件技能水平的基础上为人工智能相关信息技术产业输送人才，从而最终形成相互促进、相互依存的生态化课程体系。

（三）融合校企资源优势，赋能职教师资培养

以相关企业在信息技术产业的资源优势与教学团队在职教师资培养领域的多年经验进行深度融合，以“新工科”的观念与视角重新定义“软件技术基础”课程建设的方向与内容，秉承深入浅出的原则，注重对学生的思维能力、应变能力、团队意识和相关实践技能的训练，为培养面向“新工科”背景下的职教师资赋能。

三、课程建设的策略与方法

（一）平衡学生学习兴趣与课程教学策略

兴趣是学习最好的驱动力，如何通过不同的教学策略培养并提高学生对软件技术学习的原动力，逐渐引导学生构建良好的软件思维和习惯是“软件技术基础” 课程生态化教学体系设计首先需要解决的问题。本研究注重在教学过程中利用不同教学策略为学生提供主动发现问题、思考问题和学习如何解决问题的方法与平台，在鼓励并引导学生不断思考、主动提问和分组讨论的基础上进一步培养其对软件技术基础内容的学习兴趣，并以兴趣为导向进行学习。

1.情境式教学提升课堂趣味

通过线上课程的渠道分享有关软件技术的奇闻异事和背景故事的图片和短视频，并在教学过程中依据教学内容和学生的表现与反馈对其进行适当展开，提升课堂教学的趣味性，引导学生在构建的教学情景中不断增加对软件技术基础的了解和认识，从根本上提升学生对软件技术基础的学习兴趣。

2.探究式教学活跃课堂氛围

组织学生分组查找、搜索和整理有关软件技术、热门信息技术领域的信息，并在课程中进行分析讨论，在活跃课堂气氛的基础上让学生自主感受软件技术的重要意义和价值，进一步促进学生的学习积极性和动力，提升学习兴趣。

3.启发式教学凝练课堂主旨

邀请从事信息技术类相关工作的毕业生以及相关公司技术负责人与同学们进行现场交流和互动讨论，通过毕业生的亲身经历和企业的动态需求让学生们进一步明确软件技术的学习对后续程序设计类课程的影响以及对从事程序设计类相关工作的必要性。

（二）平衡学生认知能力与课程教学内容

“软件技术基础” 对于电子信息类专业学生程序设计理念的形成至关重要，因此针对学生认知能力动态调整课程教学内容不仅可以淡化授课过程中的抽象性，提高学生课堂吸收率，而且还可以在一定程度上提升学生对软件技术的学习动力与兴趣，引导并促进学生进一步提高自身认知能力逐步适应并完善对课程内容的学习。

1.注重上机实践，淡化语法概念

“软件技术基础” 是一门在实践中不断总结完善的实践课程，多年的教学经验表明，课堂中如果过多强调抽象的语法概念容易使认知能力相对较差的学生无法准确地获取相应知识，进而无法顺利完成课程教学目标。因此，本研究根据学生实际情况，仅在课堂中对必要语法内容进行简单介绍，重点通过在机房上机实践中对程序示例的讲解逐步加深学生对编程思维的认知，进而有效促进数据结构等概念在学生端的自发形成。

2.注重能力培养，抑制应试倾向

目前，“软件技术基础”课程的内容大多围绕考试内容展开，不仅导致学生盲目应试和不能学以致用等问题，而且也忽视了对学生认知能力的培养。相比于单纯强调概念的应试教育，本研究不仅结合实际项目内容，在授课过程中加强了对程序开发流程和相应调试工具的讲解与演示，为学生上机进行算法设计与调试奠定良好的基础，并且依据学生的认知能力分阶段、分批次地融入相应算法的设计与实现环节，不断完善对学生的过程性指导及问题反馈，进而在锻炼学生使用所学知识解决实际问题能力的基础上，进一步培养并提高其逻辑思维与认知能力，营造一种“乐于发现问题、勇于解决问题”的学习氛围。

3.注重交叉融合，杜绝照本宣科

“软件技术基础” 作为电子信息类职教师资的学科平台课程，是后续相关专业课程的实践基础。如果课上仅讲解教材内容而不进行扩展，不仅难以使学生理解和掌握抽象的数据结构、操作系统知识，而且也无法有效提高学生的学习兴趣和实际软件设计能力。因此，本研究在授课过程中除了对软件基础知识进行讲解外，还以数字图像处理算法、嵌入式操作系统和工业现场控制等应用场景为载体向学生展示软件技术在当前电子信息技术发展中所起的重要作用。与此同时，本研究注重课程内容与实际项目的交叉融合，通过对项目开发内容与过程的剖析和讲解，帮助学生更好的串联课上所讲授的知识点。

（三）平衡学生学习能力与课程教学方法

部分“软件技术基础”课程针对学生学习能力的差异在授课内容上进行了相应调整，但在授课方法上仍将所有学生视为整体进行统一讲授，容易产生两极分化的现象。针对此类问题，本研究提出“三结合”的课程教学方法，即反馈与指导相结合、硬件与软件相结合、高年级与低年级相结合，在进一步平衡学生的学习能力与课程教学方法的基础上，为生态化教学体系的建立提供支持。

1.反馈与指导相结合

对“软件技术基础”这种实践类课程来讲，教与学是密不可分的整体，为了获得更好的教学效果，本研究在课上除了讲解基本概念外，还对数据结构、操作系统、软件工程的主要功能以及实际作用进行说明和演示，并在上机实践中依据不同学生的反馈重点加以指导，促进学生对相关知识的再归纳和再吸收。相比于“课上讲概念，上机交报告”的单向教学方式，本研究更注重学生个体对课程内容的反馈以及教师相应的指导过程，而且通过学生自身总结和学习获得的知识不仅拥有更为适应其个体的形态，容易被其自身接受和记忆，并可以有效地促进教与学良性循环的形成。

2.硬件与软件相结合

教师通过与硬件相结合的教学与实践方式辅助学生对数据结构知识点进行理解和掌握，例如通过单片机对按键动作的检测流程说明数据结构的使用方法等。为了避免内容与后续课程重复，本研究略去了单片机系统初始化和相关接口通讯程序，学生仅对LED 控制和按键检测等相关程序内容进行编辑和测试。相比于仅在计算机软件应用层面进行概念讲授和程序调试的教学方法而言，结合硬件可视化效果的软件技术教学方法不仅以形象、生动的特点兼顾了不同学生的学习能力，而且可以从本质上让学生认识到软件技术的主要功能和用途，为提高学生实际设计能力，解决实际软件问题提供有效途径。

3.高年级与低年级相结合

学生在学习中遇到问题往往怯于主动向教师发问是教学活动中经常遇到的现象，而无法得到有效解决且越积越多的问题，也会逐渐使学生丧失学习的动力与兴趣。多年“软件技术基础”课程的教学实践表明，对于同一个问题，学生之间的交流尤其是不同年级学生之间的交流往往比教师与学生之间的交流更为有效。因此，本研究搭建线上线下异步交流平台，组织本专业已经学习过“软件技术基础”的部分高年级学生与正在学习本门课程的低年级学生组成学习兴趣小组，在教师的指导下针对不同学生的学习能力进行分组，组内成员可根据自身情况实现课程内容的异步交流与讨论，不仅可以解决低年级学生对课程内容的疑问，而且还可以巩固高年级学生对软件技术基础的熟练程度，在有效促进本专业不同年级学生交流与合作的基础上，进一步实现了课程的延续教学，为生态化教学体系的建立提供基础。

（四）平衡学生协作意识与课程教学理念

1.依据“自顶向下，逐步求精”的教学理念，引导学生逐步建立协作意识

依据软件工程学将任务细化分解，形成由若干子模块构成的层级树状结构，并在明确每个子模块基本任务和相互关系的前提下，引导学生发挥各自优势进行分组，并依据细化后的任务结构为每组分配任务。组内由对任务流程清晰的学生负责整体架构，善于归纳总结的学生负责文档撰写，编码相对突出的学生负责模块具体实现。以往的分组方法是各小组任务一致且组内分工模糊，这样无法调动学生积极性。本研究分组不仅可以使学生明确实际项目团队的分工协作模式，而且可以加深学生对软件工程学的认识与理解，促进学生对所学课程内容的吸收与应用。

2.依据“团队共建，注重过程”的教学理念，引导学生不断完善协作能力

本研究在提高上机实践所占课时的基础上，进一步降低期末笔试所占比例为70%。平时成绩通过课堂测试、作业任务以及上机实践的全过程考察形式完成，其中课堂测试主要考察基础知识，占总成绩的10%；作业任务是需要学生查阅课外资料并以团队为单位协作完成的软件设计任务，主要考察程序的正确性、可读性、健壮性以及文档的完善性，占总成绩的10%；上机实践是结合课程内容和实际项目布置的多个软件技术基础上机任务，每个小组就本组模块任务完成情况进行报告与答辩，主要考察团队协作完成任务的能力和现场回答问题的应变能力，该项得分占总成绩的10%。相比于其他考核方式，本研究通过更贴合实际项目的软件设计任务让学生进一步认识到，团队协作是除编程能力之外需要不断完善的重要能力。

3.依据“循序渐进，注重发展”的教学理念，促使学生建立正确的协作观

任何课程的学习都是由简单到复杂的逐步完善的过程，“软件技术基础”更是如此。本研究在教学过程中充分贯彻循序渐进的编程理念，在学生逐步融入课程教学内容的前提下，通过工程实例由浅及深地展示软件构思、编写、调试和完善的过程。此外，本研究还通过团队合作解决实际问题的机制培养学生的协作能力，注重学生个体在分析和解决问题中的发展过程，在逐步培养学生建立“想合作，能合作，会合作”协作观的前提下实现其软件技术水平的提高，为学生后续课程的学习发挥积极的促进作用。

（五）平衡学生综合能力与课程考核方式

由于课程考核方式与成绩评定对学生的学习具有极强的导向作用，而“软件技术基础”的核心任务是在指导学生了解操作系统、软件技术基础等知识的前提下，进一步培养其使用数据结构、算法进行相应程序设计与调试的兴趣与能力。因此，本研究注重对学生是否可以进行程序设计与调试的综合能力的考核，进而以“考核促能力，能力助考核”的方式进一步保障生态化教学体系的完备性。

1.通过过程讨论考察学生对问题的抽象和概括能力

在授课过程中，本研究根据课程进度和实际项目的需要将学生进行分组，要求其在组内针对具体问题进行分工和讨论，并以课堂提问和测试等形式考察学生对软件技术基础知识的掌握程度和对实际问题进行分析、抽象和概括的能力。

2.通过上机实践考察学生编程调试和应变能力

本研究进一步提升教学计划中上机学时所占比例为25%，相比侧重知识记忆的考察方法，本研究设计的上机实践方式和总时长不仅提升了学生动手实践的能力，而且也为过程化能力考核的进行创造了条件。教师在上机实践时依据不同学生的学习能力因地制宜的进行提问，要求学生现场编写程序获得结果，考察其依据当前条件进行实际软件设计和调试的能力。此外，本研究还以小组任务报告和答辩的形式考察团队成员协作完成任务的能力和现场回答问题的应变能力。

综上所述，实践表明，本研究所提“软件技术基础” 生态化课程在充分体现以学生为中心的前提下，通过对教学策略、教学内容、教学方法、教学理念和教学方式的完善及协同推进，实现了与学生学习兴趣、认知能力、学习能力、协作意识和综合能力的动态平衡。后续还将继续围绕如何充分融合线上、线下教学模式的问题进行深入研究，进一步完善“软件技术基础”的生态化教学体系，为构建电子信息专业职教师资类课程的新模式奠定基础。