新工科背景下程序设计类课程教学模式改革与实践研究

摘要：新工科建设背景下很多高校程序设计类课程的教学效果欠佳，人才培养质量与社会需求存在较大差距。为提高教学质量，分析新工科背景下程序设计类课程教学存在问题的基础上，提出了构建以培养学生能力和满足岗位需求能力两方面的程序设计类课程群，并对程序设计类课程教学模式进行探究，总结出“练—仿—创”的教学模式及相应措施，应用于实践并取得较好效果。

关键词：新工科；程序设计；课程群；教学模式；教学实践

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）36-0175-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

新工科建设是教育部正在推进的一个重要工程教学改革项目，为适应新技术和新领域的迅速发展，新工科建设对普通高等学校的教学工作提出了明确的需求，即培育一大批具备较高的实际技能和胜任专业建设需要的工程应用型、技术技能型人才[1]。在过去几年，随着新工科建设的逐步深入，课程群建设已成为普通高等院校教学改革的热点问题。课程群是为了优化学生能力构成，对一个领域中有逻辑联系的几个项目，包括知识、技术、能力等领域，加以重新规划、综合建设而组成的有机教学体系[2]。然而，目前还有很多院校在课程群建设及教学实施中还存在一些问题。

1 程序设计类课程存在的问题

1.1 课程之间缺乏衔接的有机体系

很多院校计算机相关学科人才培养计划已经建立了比较完善的教育体系，每门课程都有具体的教学大纲和教学计划，但是大多数是以课程作为单元来设计，在实施教学任务中任课老师们重视的都是本课程如何实现，没有课程群理念，课堂中各自为政。由于学校教学内部课程衔接性缺乏，各个课程的相似知识点又没有综合优化，容易造成知识点重叠讲授，不利于调动学生的学习积极性，课堂教学质量较差。

1.2 传统的教学模式，缺乏创新意识

程序设计类课程是实践性较强的课程，许多教师仍采取的传统的教学模式，重视理论知识的讲授，不能把课程特征和实践问题相结合，学生听课的主动性不强，效果不佳。传统教学方法以课堂为主导，以教师为中心，教学的过程中学生被动接触理论知识，没有学生自主的思考能力和创新意识。同时软件开发的产品更新迭代较快，要求学生将课内知识向课外延伸，而传统教学方法则缺少教师对学生在掌握软件工程的新观念、新技能等方面的指导，教学无法和职业发展要求相衔接，学生毕业后找工作也相对困难。

1.3 教学内容陈旧，与社会用人需求有差距[3]

程序设计类的实践性课程环节没有目标性和针对性，实验教学内容陈旧，应用技能与方法明显落后于行业水平，学生毕业后步入工作岗位无法达到工作要求。实践教学模式封闭落后，不同课程教学的实践性内容没有衔接，不能很好地融合，学生无法灵活地利用所学理论知识处理实际问题[4]。

基于以上存在的问题，提出在新工科背景下程序设计类课程群建设及教学模式的研究有着重要的意义。

2 构建课程群

程序设计类学科群构建需要从学生能力和职业岗位需要两方面思考与准备。学生能力的培育是考虑学生的技术、素质等全方位发展；职业岗位要求是为了解决学生就业问题，毕业后就业能否达到职业岗位条件要求。

软件开发项目群的目标是培养学生具有优秀的研究问题意识和软件设计的研究技能，面对复杂的课题能提供有效的解决办法，同时具备优秀的职业意识。

從当前的TIOBE编程语言排行榜来看，Python语言、C语言、Java语言和C++语言是目前排行前四语言，大众面广。因此，形成以Java技术与Python技术为主线的软件开发课程群体，涵盖C/C++程序设计、数据结构、Java程序设计、Python程序设计、数据库原理及技术、算法系统分析与设计、Java EE应用开发技术、移动应用开发技术、数据挖掘与分析、工人智能等课程和课程设计、专业实习、综合实习等实践类课程，形成“基础类编程语言—技术类课程—实践类课程”有机连接的程序设计类课程群体[4]。课程群的学科设置与能力训练及职业岗位要求对应关系，见图1所示。

课程群建设包括基础类课程、技术类课程、实践类课程三个层次。课程群中各种课程均有不同定位，统筹编制教学大纲，课程目标互为基础，能力训练层次递进。C++程序设计和Java程序设计两种计算机语言课程为前导后续关系，Python程序设计是作为大数据分析、工人智能方向培养的专门编程课程，开设这三个有代表性的计算机语言课程，让学生了解不同种类编程语言的特性与学习方式，便于学习者自己拓展掌握其他编程语言。基础技术类课程是基础，比较固定，目的是为学生奠定坚实的编辑基础；技术类课程针对社会职业需求与科技发展趋势灵活设定，总体目标是要将新技能、新工具导入教学，促进课程教学合理对接职业需要，课程目标与职业技能保持一致，体现教学群的灵活性与开放性；实践技术类课程主要对技术类教学的提升，进一步开展实践训练，锻炼学生的自主学习能力、团队合作能力和创新创业能力以及工作抗压能力等。

3 新工科背景下的程序设计类课程教学模式

3.1 构建“练—仿—创”教学模式

“练”就是练习，学习语法和例子进行练习；“仿”就是根据教学案例进行模仿着做，实现教学案例的内容。“创”就是通过“练”和“仿”掌握程序设计相关技能后，培养学生创新能力。为了便于实现这目标，在教学方式上采用线上线下混合式教学。程序设计类课程要求学生了解基础的编程与应用的语言等知识，同时要求他们具有良好的设计和研究技巧的实际技能。而线上教学方式，学生能够线上按照学业计划自主地选择学习课程和学习时间，并且可以方便随时进行学习、复习、巩固相关的知识。线下课堂，由老师通过对学生的疑难问题和关键内容加以详细讲授，解决学生线上学习面临的困难，这种方式能起到训练学生自主独立学习能力和动手操作实践技能，能有效地提高课堂教学质量。

线上线下混合教学是相辅相成的，其两大主体分别是教师和学生，双方协同，采用翻转课堂的形式，不再是采用以前的满堂灌的形式。课堂教学过程中分为三个阶段，分别是课前的预备活动、课堂教学活动和课后教学活动[5]。三个阶段老师和学生都有不同的具体的任务。

在课前的教学活动中：老师的工作是确立课程目标、利用教育资源、发布学习资料、教学设计等；学生的任务是开展资料查阅、学习教学资源、总结和形成笔记等。在本期，老师要在上课时准备好本次课程的教学任务与内容，总结本次教学的知识点，并提前通过网络教学平台或班QQ群等网络平台上传PPT或讲解课程内容的微视频、整合相关学习资料。学生可以通过网络教学平台，提前学习教师上传的PPT等教学资料和观看教师上传的学习视频，理解并掌握基本知识点和基本的实践操作，对疑难点进行思考，并寻求解决办法或者记录下来留待老师帮助解决，总结形成学习笔记以便后续的复习和巩固。

课堂教学活动阶段：教师的任务是了解学生学习基础，重难点教学，解答疑难，实验导学教育模式是以“实践导向驱动”为主要形式，在教学过程中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，注重对学生分析问题、解决问题能力的培养，从完成某一方面的“任务”着手，通过引导学生完成“任务”[6-7]，进而达到课程目标。在具体活动中，老师通过各种途径掌握学生课程的学习疑难情况，并针对其出现的困惑问题进行研究，从而进行适当的教学方法调整与课程设置。着重讲授该课程的要点和难度及学生在课前预习活动中出现的疑难情况；然后是设置有针对性的具体知识帮助他们锻炼、沟通与合作等。实践题目要精心设计，注重知识运用的综合性以及难易情况，激发学生兴趣，为学生树立程序设计与开发的信心。

课后教学活动阶段：此阶段教师任务是布置实训资源、帮助和指导学生实践、教学综合考评，评价学生是否达到学习目标。学生任务是主动开展编程实践、探索与思考问题解决方案、定期综合考评。具体操作是教师根据学生的表现与教学反映出来的问题进行总结，及时完善本节课的知识点和学习资源，对学生提交的实践作业进行评价[8]，掌握和了解教学效果，对有疑难的问题的学生进行帮助和指导。

3.2 开展实践课程教学，加强学生创新创业能力培养

实践课程教学是提高学生实践能力、创新创业能力的重要途径，要达到新工科人才培养的目标，符合社会用人单位对人才的需求，除了前面所采用的“练”和“仿”外，还要培养学生的“创”能力。所谓“创”就是培养学生的创新创业能力。对前面的“练”和“仿”掌握后，加大力度开展程序设计课程的实践教学，对项目进行创新练习。采取的措施是开设实训课程、专业综合实习以及创新创业课程实训，提高学生的创新创业能力。具体实施方案如下：

一是开展程序设计课程实训。聘请项目老师进行教学实习，对该项目所学知识点进行全面的培养和运用，例如“Java程序设计”“Python程序设计”“Web应用技术”等程序设计课程进行具体的实践性教学，使学生对所学知识进行灵活的综合应用。

二是开展校企合作。引入企業项目导师，进行案例教学，项目教学内容融合当前的热门技术，在学生进行课题研究的过程中，让他们了解热门技术并能运用，有效地培养他们的研究问题意识、解决问题的能力。例如：Web程序设计、小程序设计、大数据分析等课程引入企业导师进行项目案例教学后，学生的实践能力进一步提高。

三是以赛促创。结合大学生的学科竞赛开展创新创业实践教学，比如：互联网+创新创业大赛、互联网+挑战杯、中国大学生计算机设计大赛、粤港澳大湾区IT应用系统开发大赛、大学生创新创业训练项目等开展创新创业实战，由学生自由组团参赛，选择相应的导师团队担任指导。导师团队由若干名有经验的老师组成，能给予大赛和项目相应的指导与帮助。项目组的学生们分工合作，设置组长，负责本组项目的建设落实、督促及组织沟通等工作。学生参加这些比赛或者项目，不仅获得了非常宝贵的项目经验，实践技能也得到了很好的训练与提升，有效培养了他们的创新创业实践技能。

3.3  建立网络教学资源库

利用互联网提供的教学资源平台建立程序设计类资源，借助现有资源来满足学生课前预习阶段、课程后练习阶段等需要。例如：MOOC平台提供的教学资源，该平台资源较为丰富，可以满足学生对程序设计类课程的学习的需求。此外，教师可以通过雨课堂、超星等网络平台，上传满足学生学情需要的教学资源等，根据社会用人单位需求，适时更换教学内容与更新技能，使学生接触新知识新技能并熟悉掌握，与需求市场和工作业务无缝衔接。

4 教学模式改革的效果

以湛江科技学院为例，程序设计类选修课程教学模式改革后，效果较以前有显著改变，主要表现在以下方面：一是2018级计算机学生的毕业设计，在选题、设计、完成等方面有较明显提高，尤其是在应用技能和系统功能实现等方面，所设计的系统在界面、功能方面更加美观和完善；二是计算机专业学生的就业率，经统计2018级毕业学生就业对口率较以往有明显的提升，薪资待遇和就业率均大幅度提高；三是在大学生学科竞赛上有显著的改变，学生参加大创项目申报及完成质量有较明显的提高，参加的互联网+创新创业大赛、互联网+挑战杯、中国大学生计算机设计大赛、粤港澳大湾区IT系统开发大赛等赛，荣获奖项较之前大幅度增加。

5 结束语

通过对新工科背景下计算机程序设计类课程教学存在问题分析，构建了相应的课程群，提出了程序设计类课程教学模式改革及措施，并通过在湛江科技学院计算机专业进行实验。实践结果表明，该教学模式起到了较好的促进作用，能够有效提升学生的分析能力、解决问题的能力，特别是实践操作能力的培养较好地满足社会用人单位需求。对计算机专业人才培养模式有一定的借鉴和指导意义，可进一步拓展至其他相似学科。

参考文献：

[1] 李宏德.新工科理念下地方本科院校培养人才的特征[J].中州大学学报，2019，36（2）：84-89.

[2] 秦冰.一体化课程群教学应用与研究——以中职工程机械运用与维修专业为例[D].杭州：浙江工业大学，2020.

[3] 黄锦敬.基于Python的大数据公共课教学改革探索[J].计算机时代，2022（2）：100-102.

[4] 李小智，丁长松，刘伟，等.新工科背景下面向能力和需求双目标的Java开发课程群建设与实践[J].计算机教育，2020（8）：176-180.

[5] 俞洋.新媒体视域下的对外汉语口语翻转课堂模式构建[D].杭州：浙江科技学院，2017.

[6] 李玺，林显新，李倩.关于高职院校机械基础课程教学改革措施的思考[J].广西教育，2020（47）：51-52.

[7] 林玉香.基于行动导向的任务驱动教学模式的研究与探索[J].计算机时代，2017（9）：79-81.

[8] 赵建华.新工科背景下计算机程序设计课程教学模式探究[J].微型电脑应用，2019，35（9）：55-57，65.

【通联编辑：王 力】