應用型本科院校程序設計課程實驗教學改革研究

　　摘要：針對應用型本科教育的人才培養目標，本文提出在Web2.0環境下依托支持“在線實驗”和“自主學習”的綜合實驗教學平臺，探索程序設計課程的實驗教學改革方法，應用“雙主”教學設計重構現有的實驗教學模式，融合項目教學法完善傳統的實驗教學內容和教學方法。該課程的教學實踐經驗，可以為應用型本科院校程序設計課程的實驗教學改革提供借鑒。
　　關鍵詞：程序設計課程；實驗教學改革；應用型本科院校；“雙主”教學設計；項目教學法
　　
　　當前，應用型本科教育已成為高等教育體系發展完善的重要方面。與研究型本科教育所采取的“精英教育”思想不同，應用型本科教育的價值選擇已經從社會本位過渡為市場本位，強調要從未來的人才市場需求出發，實現高等教育的供給與就業市場需求之間的平衡，實現學術性教育與職業性教育之間的平衡。
　　程序設計課程是目前國內大多數高校為本科生開設的計算機基礎課程，不但有較強的理論性，更具有較強的實踐性。實驗教學效果的好壞直接影響到整體的教學質量和效果。在應用型本科人才培養背景下，程序設計類課程的實驗教學對于培養學生的思維能力、分析能力、實踐能力以及創新能力具有重要意義。
　　本文針對程序設計課程實驗教學的特點，結合應用型本科教育的人才培養目標，探索通過改革程序設計課程的實驗教學模式、內容和方法，以提高實驗教學的質量和效果。
　　
　　1　面向應用型本科教育的教學設計
　　
　　目前，應用型本科教育正處于發展初期，其相關的理論體系仍有待實踐的探索和驗證。
　　
　　1.1　教育信息化的發展
　　教育信息化大致經歷了以下三個發展階段：①CAI(computer-assisted instruction，計算機輔助教學)階段(20世紀60年代初～80年代中后期)，其特征是利用計算機輔助教師開展教學活動，CAI課件多以演示型為主。②CAL(computer-assisted learning，計算機輔助學習)階段(20世紀80年代中后期～90年代中后期)，其特征是輔助“教”轉向輔助“學”，利用計算機作為輔助學生學習的工具，如搜集資料、制定計劃、輔導答疑、對等討論和交流等。③(ITCfintegrating IT into the curriculum，信息技術與課程整合)階段(20世紀90年代中后期開始到現在)，其特征是著重利用信息技術構建理想的學習環境、全新的學習方式與教學方式，從而徹底改變傳統的教學結構與教學模式。
　　
　　1.2　建構主義學習理論
　　建構主義學習理論是一種“以學生為中心”的自主學習理論，最早由皮亞杰(J.Piaget)提出。但是直到20世紀9kVvbVxJCVg84m8Nvzo5KVT1NkThGSCzbe6kI6cLTB54=0年代以后，由于多媒體與網絡技術的快速發展，建構主義學習理論才得以在世界范圍產生重大影響，進而成為IITC階段實現“信息技術與課程整合”的重要理論基礎。在信息技術支持的教學環境下，通過建構主義理論的正確指導，可以有效地培養青少年的創新精神、實踐能力與合作精神。
　　
　　1.3　“主體－主導”教學設計
　　“以學為主”的教學設計有利于促進學生自主探究和創新精神培養，但不利于系統傳授與掌握科學知識。而傳統的“以教為主”的教學設計恰好與之相反。所以，將“以學為主”的教學設計和“以教為主”的教學設計結合起來，形成了融合教師的“主導性”和學生的“主體性”的“雙主”教學設計。在“雙主”(即“主體－主導”)教學設計下，學生不是被動地接受教師所傳授的知識，而是在老師為其設置的學習情境下，提出問題，開展自主的學習，從而提高了學生的學習積極性。教師通過對學習者的學習活動進行有效的組織，來體現教師的主體性。以上特點正好適應于應用型本科程序設計課程的實驗教學的改革需要。
　　
　　1.4　項目教學法
　　項目教學法是由美國教育家凱茲博士和加拿大教育家查德博士共同創建的一種以學生為主的活動教學法，它以項目驅動教學，學生在項目教學中以探索性學習為基礎。根據應用型本科的教學要求，融合企業的典型案例，重構當前程序設計課程的實驗教學項目，將項目教學法系統地應用于實驗教學過程，將有利于培養大學生的學習能力和應用實踐能力。
　　
　　2　程序設計課程實驗教學的現狀
　　
　　長期以來，國內高校的程序設計課程實驗教學環節存在嚴重不足，主要表現在：①現有的封閉型實驗教學體系存在結構上的缺陷，學生的學習主動性無法充分發揮；②實驗教學成為理論教學的附屬，實驗內容陳舊，與工程應用與實踐相脫離；③實驗方法落后，大多數實驗只是驗證理論知識，學生缺乏開展創新性和創造性實驗活動的平臺：④實驗管理水平落后；⑤實驗教學人員的專業素質參差不齊。
　　以上不足制約了學生的思維能力、分析能力、實踐能力及創新能力的發展，使應用型本科院校人才‘培養目標的實現變得困難，從而亟需對程序設計課程的實驗教學進行改革。
　　
　　3　程序設計課程的實驗教學改革
　　
　　當前，以Internet為代表的網絡技術和以Web2.0為代表的軟件應用技術的迅速發展，使程序設計課程的“在線實驗”和“自主學習”成為可能，通過應用先進的教學設計思想改革現有的實驗教學模式、教學內容和教學方法，將有利于應用型本科院校程序設計課程實驗教學的改革措施付諸實踐并不斷完善。
　　
　　3.1　應用“雙主”思想重構實驗教學模式
　　目前，國內應用型本科院校開設了多門程序設計課程，以我校為例，主要包括高級語言程序設計(c)、面向對象程序設計(C++)、可視化程序設計(C＃)和Web程序設計(ASP.NET)等。針對當前實驗教學的不足，我校基于“雙主”教學設計思想，重新制定一套適用于程序設計課程的開放式實驗教學模式，如圖1所示。該模式利用網絡實驗教學形式，面向Web2.0環境構建了一套支持個性化實驗教學、有利于培養學生自學能力與實踐創新能力的綜合實驗教學平臺；形成實驗教學的“閉環反饋”，貫穿學生的實驗前預習、實驗中協作和交流、實驗后總結這三個過程，調動實驗教學過程中學生作為“雙主體”之一的積極性，并充分發揮教師作為實驗活動組織者和參與者(非領導者)的作用。從而，適用應用型本科教育“培養實踐能力強，富有創新精神的高層次應用型人才”的需求。
　　
　　
　　3.2　融合項目教學法完善實驗教學方法和內容
　　我校結合應用型本科教育的自身特點，以及IT企業發展的實際需求，在綜合實驗教學平臺中構建了產學合作的教學環境，應用項目教學法完善程序設計課程的現有實驗教學方法和內容。從情境、任務、組織、過程、資源和評價等方面研究實驗教學方法的設計要素；從情境設置、操作示范、獨立探索、確定項目、協作學習和學習評價等方面，給出實驗教學的一般教學步驟的指導性意見。通過校企合作，跟蹤IT企業的最新發展，按照IT職業活動的特點及要求設計教學內容；根據實際的工作任務，設計圍繞工作需求的新型實驗教學項目。
　　以Web程序設計課程的“網上商城開發”實驗項目為例，其教學設計如表1所示。
　　
　　
　　3.3　構建面向Web2.0的綜合實驗教學平臺
　　根據“雙主”實驗教學模式和項目驅動的實驗教學特點，實現了一個Web2.0環境下，支持“在線實驗”和“自主學習”的程序設計課程實驗教學平臺，該平臺以著名的開源課程管理系統Moodlele為基礎平臺，通過集成在線評判系統和虛擬實驗室模塊，可為學生提供個性化實驗環境，支持開展創新型實驗教學活動，并可實現應用實踐案例的仿真運行。學生通過Internet可遠程訪問該平臺，實現“實驗前在線預習、實驗中協作和交流、實驗后提交總結報告”。教師可動態更新與管理實驗項目，從而滿足基于產學合作的實驗教學環境中實驗項目變化頻繁的需求。系統運行界面如圖2所示。
　　
　　以Web程序設計課程為例，在教學過程中，Moodel系統的許多功能模塊(如Blog、Wiki、投票、聊天室、論壇、作業、測試等)，均可以直接成為Web程序設計課程的實驗教學案例。通過精心設計實驗教學內容，從而，使學生實現了“用中學”和“學中用”。以“網上商城開發”實驗為例，系統運行界面如圖3所示。
　　
　　通過利用Moodle的“資源”和“活動”，教師可完成實驗教學設計：①設置“聊天”活動：允許學生在實驗過程中進行實時交流和溝通；②設置“投票”活動：允許學生評選“網上商城”動態分頁技術的最優實現方案；③設置“Wiki”活動：以項目小組模式實現Serum中的“電子白板”支持：④設置“文本頁”資源：設計“實驗目標”項目；⑤設置“鏈接到文件或站點”資源：設計“實驗說明”、“實驗指導書”、“案例展示”、“歷屆優秀作品展示”項目，這些項目均支持以Flash形式播放特定文件；⑥設置“作業”活動：以“離線活動項目”形式實現“實驗作業”的提交，以“高級文件上傳”形式實現“實驗報告”的提交。
　　
　　4　結語
　　
　　通過整合互聯網環境下的數字化學習(e-learning)技術，本文基于web2.0環境，研究適用于知識建構、雙主探究教學的網絡化實驗教學平臺，應用“雙主”教學設計和項目教學法改革程序設計課程的實驗教學模式、教學內容和教學方法等。我校web程序設計等課程的教學實踐結果表明，當前的實驗教學改革有利于實現應用型本科院校人才培養目標，可以幫助學生實現理論與實踐的結合，增強學生的競爭力，提高學生的綜合質量。相關課程的教學實踐經驗，可以為應用型本科院校程序設計課程的實驗教學改革提供借鑒和參考。
　　
　　
　　(編輯：白