通信工程專業(yè)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式的探索

孫麗珺+李莎+王玲玲+李勤

摘 要：分析傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，提出一種新的教學(xué)模式，闡述融入微課程的在線教學(xué)、CDIO思想的課堂教學(xué)及采用多樣化考核方式。

關(guān)鍵詞：SPOC；CDIO模式；程序設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

文章編號(hào)：1672-5913（2017）05-0117-04

中圖分類號(hào)：G642

1 背 景

通信工程是面向通信與信息行業(yè)，口徑寬、適應(yīng)面廣的專業(yè)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和融合，復(fù)合型人才的需求越來(lái)越迫切。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)要求，通信工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該掌握計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)知識(shí)，能夠用來(lái)設(shè)計(jì)、分析與維護(hù)通信系統(tǒng)。因此，作為信息類專業(yè)核心學(xué)科基礎(chǔ)課，計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言類課程的教學(xué)肩負(fù)著專業(yè)入門和興趣培養(yǎng)的重任。

2 編程語(yǔ)言類教學(xué)模式的改革背景與意義

針對(duì)編程語(yǔ)言類的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①以書本為核心、以教師為主導(dǎo)、以課堂為中心的教學(xué)思想陳舊。以單純知識(shí)傳授的態(tài)度對(duì)待程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)，雖然省時(shí)、見(jiàn)效快、能系統(tǒng)地傳遞知識(shí)，但是從長(zhǎng)期來(lái)看這種傳統(tǒng)的應(yīng)試教育卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和信息化時(shí)代的到來(lái)，“灌輸”的方法越來(lái)越不適應(yīng)時(shí)代的要求。要培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才，就必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法。②學(xué)習(xí)主體缺位。傳統(tǒng)的教學(xué)方式把學(xué)生只看成是“聽(tīng)眾”和被動(dòng)接受的群體，忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺(jué)性。缺乏教師和學(xué)生的雙向交流，造成學(xué)生即使進(jìn)入課堂，但沒(méi)有進(jìn)入到學(xué)習(xí)狀態(tài)的現(xiàn)象。③理論脫離實(shí)際。教學(xué)過(guò)程中片面強(qiáng)調(diào)語(yǔ)法知識(shí)，注重語(yǔ)法細(xì)節(jié)，在教學(xué)過(guò)程中引入的案例都是以輔助講解語(yǔ)法規(guī)則為目的，既抽象又枯燥無(wú)味。對(duì)大學(xué)低年級(jí)學(xué)生而言，難以理解和接受，學(xué)習(xí)效果不佳，不能真正理解程序設(shè)計(jì)的精髓。

關(guān)于課堂教學(xué)模式的改革，國(guó)外高校也進(jìn)行得如火如荼。在美國(guó)高校，通常對(duì)大三、大四學(xué)生采用“開(kāi)放式課堂教學(xué)模式”（這在我國(guó)的研究生教學(xué)中已經(jīng)廣泛采用），對(duì)大一、大二學(xué)生采用課堂教學(xué)模式、輔以小班展開(kāi)討論。美國(guó)的實(shí)踐教學(xué)模式一般分為課堂實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立項(xiàng)目研究。英國(guó)大學(xué)的課堂核心是學(xué)生匯報(bào)，教師提問(wèn)問(wèn)題，帶著問(wèn)題下課。教師的講授是以講座和研討會(huì)的形式進(jìn)行。對(duì)學(xué)生能力的考核包括調(diào)研、案例設(shè)計(jì)、社會(huì)能力、合作精神、領(lǐng)導(dǎo)力。由此可見(jiàn)，“以學(xué)生為中心”和“重視合作學(xué)習(xí)”是國(guó)外教學(xué)模式的共同特點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)科技與高等教育的進(jìn)一步聯(lián)合，慕課（大規(guī)模開(kāi)放式在線課程，MOOC）在全球迅速升溫，先是美國(guó)頂尖大學(xué)創(chuàng)辦了多個(gè)MOOC平臺(tái)，然后是歐洲、亞洲、澳洲的一些國(guó)家爭(zhēng)先恐后地建立自己的MOOC平臺(tái)，清華大學(xué)也發(fā)布了“學(xué)堂在線”，面向全球提供在線課程。由于慕課不設(shè)先修條件，導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，成為慕課注冊(cè)率高、完成率低的重要原因 [1]。針對(duì)這一問(wèn)題，近來(lái)美國(guó)哈佛大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等全球頂尖學(xué)府正在嘗試一種相對(duì)慕課更為精致的課程類型——微課（小規(guī)模限制性在線課程，SPOC）。該課程形式要求學(xué)生規(guī)模一般在幾十人到幾百人，對(duì)學(xué)生設(shè)置限制性準(zhǔn)入條件，達(dá)到要求的申請(qǐng)者才能被納入進(jìn)來(lái)。微課仍然像慕課一樣屬于免費(fèi)在線課程，全球?qū)W習(xí)者都可以申請(qǐng)，是融合了實(shí)體課堂與在線教育的混合教學(xué)模式 [1-2]。

3 教學(xué)模式改革的內(nèi)容與實(shí)踐

教學(xué)模式的改革包括在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的建立和使用、課堂教學(xué)手段的改革、考核方式的改革3部分內(nèi)容。經(jīng)過(guò)一個(gè)半學(xué)期的實(shí)踐，我們以C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)為試點(diǎn)，進(jìn)行了教學(xué)模式改革的探索。

3.1 學(xué)習(xí)平臺(tái)的建立和使用

借鑒微課的教學(xué)思想，根據(jù)通信工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，改革后的教學(xué)模式如圖1所示。學(xué)生學(xué)習(xí)流程如下：課前去在線學(xué)習(xí)平臺(tái)領(lǐng)取學(xué)習(xí)任務(wù)，圍繞任務(wù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方式包括看老師提供的在線視頻、學(xué)習(xí)資料或教材，有問(wèn)題可以在線提問(wèn)，老師會(huì)集中時(shí)間回復(fù)；課堂上根據(jù)學(xué)生對(duì)任務(wù)的掌握程度進(jìn)行講解、選取重點(diǎn)案例講解，還會(huì)有部分針對(duì)任務(wù)的討論課。實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容分為小項(xiàng)目和綜合項(xiàng)目?jī)刹糠郑C合項(xiàng)目會(huì)要求學(xué)生分組，分工不同，最后交上來(lái)的項(xiàng)目通過(guò)答辯驗(yàn)收。課后在線提交作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

針對(duì)提供學(xué)習(xí)資源這一問(wèn)題，調(diào)查問(wèn)卷反饋：有76.32%的學(xué)生喜歡與課程相關(guān)的視音頻資料，68.42%的學(xué)生喜歡教師的視頻錄像，50%的學(xué)生喜歡文本資料。這與微課的理念相吻合，利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，為學(xué)生上傳教學(xué)視頻，以知識(shí)點(diǎn)為主。有76.32%的學(xué)生通過(guò)課前觀看視頻掌握50%的內(nèi)容，再通過(guò)課堂講解例題，92.11%的學(xué)生反映知識(shí)點(diǎn)能夠吸收。

為了提高學(xué)生參與程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的積極性，信息學(xué)院開(kāi)發(fā)了青島科技大學(xué)OJ（Online Judge）平臺(tái)。利用該系統(tǒng)，給學(xué)生布置編程任務(wù)，課下在線提交在線打分，既對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐能力起到促進(jìn)效果，又為考核提供了參考依據(jù) [3]。

3.2 課堂教學(xué)手段的改革

課堂教學(xué)手段采用CDIO的思想和模式，CDIO是一種源自國(guó)外的工程教育模式，這個(gè)模式繼承和發(fā)展了歐美理工學(xué)科20多年來(lái)教育改革的理念。CDIO是集構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）于一身，從而達(dá)到“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)” [4]。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，有78.95%的學(xué)生希望課堂上多講實(shí)例，因而課堂教學(xué)采用了以下多種教學(xué)手段相結(jié)合。

（1）應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。首先是培養(yǎng)興趣，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)“興趣是最好的老師”。在教學(xué)中，利用初學(xué)者的好奇心理，選擇一些有趣、有實(shí)際意義、難度適中的“任務(wù)”或經(jīng)典算法布置下來(lái)。學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，不斷地獲得成就感，激發(fā)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。其次是滲透概念，對(duì)于剛接觸程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果課程一開(kāi)始就引入枯燥難懂的概念，勢(shì)必影響其學(xué)習(xí)積極性。因此，要將這些抽象的概念與任務(wù)結(jié)合起來(lái)，先讓學(xué)生完成任務(wù)，然后趁熱打鐵將概念與實(shí)際任務(wù)聯(lián)系起來(lái)，以此加深對(duì)概念的理解。最后是分解難點(diǎn)，將課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)分解，適時(shí)、適量地滲透到各個(gè)任務(wù)中，讓學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的思想和方法。endprint

（2）問(wèn)題糾錯(cuò)教學(xué)法。程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅僅通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)模式講授理論知識(shí)，學(xué)生似乎能聽(tīng)懂，但大部分是一知半解。當(dāng)需要編寫代碼上機(jī)調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，這時(shí)學(xué)生往往不知從何處入手。特別是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，調(diào)試運(yùn)行程序的過(guò)程難于代碼編寫。調(diào)試時(shí)能夠迅速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、糾正錯(cuò)誤是一個(gè)合格的編程人員所必備的能力，因此，給出一些錯(cuò)誤的程序，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)并改正問(wèn)題，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，逐漸積累編程經(jīng)驗(yàn)。

（3）一題多練教學(xué)法。學(xué)習(xí)程序的奇妙和樂(lè)趣在于對(duì)于一項(xiàng)任務(wù)，可以通過(guò)多種編程方法去實(shí)現(xiàn)它。我們?cè)诮o學(xué)生布置作業(yè)和上機(jī)練習(xí)題目時(shí)，鼓勵(lì)他們用不同的方法去實(shí)現(xiàn)；每學(xué)完一項(xiàng)新的內(nèi)容或概念后，再回過(guò)頭來(lái)看過(guò)去做過(guò)的練習(xí)，嘗試用新方法實(shí)現(xiàn)；改變并增加教材例題和練習(xí)題并重新實(shí)現(xiàn)。例如某上機(jī)實(shí)驗(yàn)題目要求分別使用do…while、while、for循環(huán)實(shí)現(xiàn)；教材上某例題講解了如何求解最大公約數(shù)的方法，我們要求學(xué)生思考最小公倍數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。該教學(xué)法能引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過(guò)程中養(yǎng)成運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維來(lái)解決問(wèn)題，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、抽象思維能力以及促進(jìn)學(xué)生綜合編程能力有非常重要的作用 [5]。

此外，將討論、答辯、專題等作為輔助課堂教學(xué)的重要方法，既引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表個(gè)人見(jiàn)解，發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也能夠及時(shí)了解情況、檢查教學(xué)效果。

3.3 考核方式的改革

課程考核是對(duì)課程教學(xué)效果和學(xué)生掌握該課程水平的檢驗(yàn)。C語(yǔ)言與C++程序設(shè)計(jì)是操作性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生的要求不是死記硬背各種語(yǔ)法規(guī)則和語(yǔ)句格式，而是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。因此，課程考核應(yīng)改變傳統(tǒng)單一的閉卷、筆試的考試方式，將多樣化、多種考核方式相結(jié)合。本課程的考核擬采用理論考試、上機(jī)考試與綜合項(xiàng)目考核相結(jié)合的方式。

C語(yǔ)言與C++程序設(shè)計(jì)兩門課程的考核成績(jī)都是由以下4部分組成：①課堂表現(xiàn)：包括考勤、課堂討論問(wèn)題成績(jī)、課堂作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)課問(wèn)題解決情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況。②理論考試（閉卷）：題目類型包括基礎(chǔ)知識(shí)考查（選擇題、判斷題）、程序改錯(cuò)、程序結(jié)果分析、編程等。③OJ平臺(tái)編程作業(yè)成績(jī)。④綜合項(xiàng)目考核：采用分組的方式，以通信工程2015級(jí)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為例，兩個(gè)班級(jí)共59人，設(shè)置了難度相當(dāng)、類型不同的10個(gè)題目，每個(gè)題目要求開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。5個(gè)人做同一個(gè)項(xiàng)目。課程結(jié)束后以答辯形式驗(yàn)收學(xué)生的作品，答辯又分為小組答辯和個(gè)人答辯，最后給出個(gè)人綜合成績(jī)。這一項(xiàng)考核學(xué)生反映效果很好，同學(xué)們?cè)诮涣饔懻撝刑岣邆€(gè)人解決問(wèn)題的能力，還在項(xiàng)目的分工合作上鍛煉了團(tuán)隊(duì)合團(tuán)能力。

4 教學(xué)改革的初步成績(jī)與問(wèn)題

通過(guò)學(xué)生成績(jī)對(duì)比和學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷，改革初步取得了一定的成績(jī)。

從學(xué)習(xí)成績(jī)來(lái)看，2014級(jí)學(xué)生實(shí)行改革前的培養(yǎng)方案，在大一上學(xué)期開(kāi)設(shè)了通信程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，該課程綜合了C語(yǔ)言的面向過(guò)程和C++的面向?qū)ο髢煞N方法，96學(xué)時(shí)，按照傳統(tǒng)教學(xué)模式授課。2015級(jí)學(xué)生實(shí)行了改革后的新一輪培養(yǎng)方案，大一上學(xué)期開(kāi)設(shè)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（64學(xué)時(shí)），本學(xué)期開(kāi)設(shè)“C++程序設(shè)計(jì)（56學(xué)時(shí)），按照改革后的教學(xué)模式授課。2014級(jí)通信程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與2015級(jí)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)考試的綜合成績(jī)對(duì)比，如圖2所示。2014級(jí)80分以上的比例為55.6%，2015級(jí)80分以上占學(xué)生總數(shù)的72.9%，成績(jī)有很大提升。

通過(guò)學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷，學(xué)生普遍認(rèn)為“視頻教學(xué)好，容易集中學(xué)生注意力”“細(xì)致”“多講例題”“授課效果好”。

在教學(xué)模式改革實(shí)踐過(guò)程中也存在一些問(wèn)題。例如，學(xué)生當(dāng)“聽(tīng)眾”、被動(dòng)接受的現(xiàn)狀很難根本轉(zhuǎn)變，調(diào)查問(wèn)卷中顯示，有34.21%的學(xué)生不預(yù)習(xí)，21.05%的學(xué)生不復(fù)習(xí)，仍有57.89%的學(xué)生依靠課堂教授受益最大。針對(duì)這一現(xiàn)象，我們調(diào)用學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺(jué)性；加強(qiáng)教師和學(xué)生的雙向交流與教學(xué)互動(dòng)，布置提前看書做練習(xí)，盡量達(dá)到進(jìn)教室即進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

5 結(jié) 語(yǔ)

青島科技大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院在新一輪人才培養(yǎng)方案修訂過(guò)程中，提出建設(shè)一個(gè)平臺(tái)的規(guī)劃：學(xué)院打通每個(gè)專業(yè)均開(kāi)設(shè)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)這門課，統(tǒng)一課程大綱、統(tǒng)一考試要求，教師以課程小組形式統(tǒng)一備課、統(tǒng)一教材、統(tǒng)一教案，加強(qiáng)這一專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)。筆者提出的“融入微課程在線教學(xué)、基于CDIO模式的課堂教學(xué)、多樣化考核方式相結(jié)合”的教學(xué)模式，通過(guò)一年以來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，能夠做到讓學(xué)生“我的學(xué)習(xí)我做主”，初步實(shí)現(xiàn)了先學(xué)習(xí)后上課，帶著問(wèn)題上課，在課堂上找答案。利用分組開(kāi)發(fā)同一個(gè)項(xiàng)目的方式，培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力，提升參與學(xué)習(xí)的熱情，熟悉開(kāi)發(fā)一個(gè)完整項(xiàng)目的流程，取得了很好的教學(xué)效果。

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（編輯：郭田珍）endprint