淺析面向研究生階段“面向對象程序設計”課程內容設置

吳正江+高巖

【摘要】面向計算機專業的研究生開設“面向對象程序設計”課程存在學生基礎不一致、需求不一致等實際情況。文章分析了這門課程在教材、內容設計、考核方面所面臨的一些問題，借鑒輕量化軟件設計思想，提出以項目為主線、翻轉課堂為基礎、主動教學為實現手段的課程內容設置的一些想法和建議。

【關鍵詞】“面向對象程序設計”；研究生培養；輕量化教學；項目教學；翻轉課堂

一、背景介紹

2015年教育部出臺了《關于改進和加強研究生課程建設的意見》，在研究生的培養工作上，要求一方面要重視研究生課程在研究生培養過程中的積極引導作用，另一方面要求尊重研究生的主體地位，鼓勵研究生參與教學設計、教學改革和教學評價。對于計算機專業碩士及學術碩士來說，“面向對象程序設計”是一門專業類型的基礎課，其目的在于培養學生面向對象編程的思維，并進一步提升學生的創新、合作及實踐能力。

面向對象程序設計語言是目前軟件行業的主流，面向對象程序設計語言具有開發和使用簡單、容易模塊化、開放、健壯、平臺無關性等優點。2017年上半年最流行的5種編程語言中，面向對象程序設計語言占了4種，它們分別是JAVA（第一位）、C++（第三位）、Python（第四位）、C#（第五位）。唯一的面向過程的程序設計語言C語言占據第二位，足見市場對于面向對象類程序設計語言的偏愛。

現階段，隨著IT行業成為社會上月薪最高的行業，越來越多的學生開始學習計算機專業相關課程，在考研過程中選擇計算機專業。而在研究生層面，計算機大專業分化出大量的分支學科，學生對于計算機語言的興趣及研究日益多樣化，使得計算機專業的專業碩士及學術碩士的專業基礎課程在設置方面特別是在課程內容方面面臨著其他專業所沒有的困境和挑戰。

二、面臨的困境與挑戰

研究生階段的教育有別于本科階段教育。本科階段的教學以系統性、循序漸進、完整性為基本特點，其目的是輔助學生學習相應的課程內容；而研究生階段的課程設定應以引導學生學習為主，因為研究生基礎及其期望比較分散，這與本科生統一大綱要求，統一學習目標有著較大的差異。因此，我們面向研究生設置課程時，既要考慮程序設計類課程體系、知識性的要求，也要考慮課程對于學生創新精神和合作精神的培養。實踐過程中會面臨如下困境與挑戰。

（一）學生基礎多元化

時至今日，計算機大類研究生入門考試多數是以C語言為基礎進行考核，這導致很多非計算機專業學生可以在不掌握面向對象程序設計的條件下通過研究生入學考試。但是，因為這些學生在原有專業上具有比較優勢，加之近年計算機在各行業的大量應用，社會也比較認同這類跨專業的研究生，有些導師也樂于指導這類研究生。這類學生在研究生階段系統地學習面向對象程序設計語言，體會面向對象設計思想及理念是十分有必要的。

另一方面，本專業考取研究生的學生經過計算機專業系統的學習，已經掌握一至兩種面向對象程序設計語言。面向此類學生開設的課程需要有一個更高層次的要求，而不能僅僅停留在簡單的代碼講解及實現這一層面。

在現實中將這兩種學生合班上課就會面臨學生基礎多元化的挑戰。

（二）學生需要多元化

研究生的學習方向與本科分專業學習方式有很大的不同。研究生由于學習方向、研究內容決定了其使用程序設計語言的多樣性。例如學習方向為圖形圖像和控制系統的學生，其主要使用Matlab進行仿真；研究物聯網與密碼學的學生則主要使用C++；研究數據挖掘方向的學生主要學習Java、Python。

（三）教材內容不夠具體

現階段“面向對象程序設計”課程所使用的教材，包括網上資源或其他線下資源多為具體編程方法，所假想受眾為掌握某種語言的學習者，對于存在差異性基礎的學生而言適應性較差，尤其是對于研究生而言，這個階段學習需要著重加強的創新性、合作性培養體現不夠充分。

基于上述三個原因，將一種面向對象的程序設計語言系統地、詳細地在研究生階段講解，雖然可以給沒有相關基礎的學生補課，但會使本科階段學過該課程的學生重復學習，從而失去學習興趣，浪費了寶貴的學習時間。因此，通過該課程讓學生體會面向對象程序設計的思想，理解程序編寫在科研實踐中的實現手段及意義，并建立一種引導性質的課程框架是非常有必要的。

三、項目引導的翻轉主動學習

當軟件設計者設計框架時，為了兼容底層多樣化實現，設計者多會使用越來越輕量化的框架，雖然會降低一定的實現效率，但是更好的適應性、兼容性及不依賴于原生系統的特點給開發者帶來了很大的便利。

研究生教學所面臨的困難與軟件在輕量化過程中解決的問題性質是一致的。輕量化框架的優勢也可以類似地解決研究生階段面向對象程序設計課程中的問題： （1）非侵略性API，映射到課程教育中，代表著在學生原有知識體系上構建新的知識體系，能為研究生的自由發展提供基礎性保證；（2）對容器依賴性低，在課程體系中表現為可以讓新的課程適應于更復雜的學生，讓課程可以既適應跨專業學生，又適合于本專業的學生；（3）易于通用，可以匹配學生在研究生階段中分散的學習目標；（4）啟動時間短，可以讓學生快速地融入課程，加入學習過程中。

輕量化教學在“面向對象程序設計”課程上應用可以從以下幾個方面進行。

第一，引入案例教學。從生活及研究案例出發，從設計角度對案例進行討論，可以從思想上對于面向對象的程序設計產生直觀、感性方面的認識。案例化教學可以讓學生快速融入課程。案例設計可以將基礎知識融入其中，通過引導學生從多個角度探討案例，可以使學生從多方面、多角度學習、復習已有知識。

第二，引入翻轉課堂。翻轉課堂的引入，讓學生將基礎學習階段下放到課下，而將驗收及應用階段放到課堂上，可以方便教師有效地監督、了解學生的學習進度，方便教師監督不同基礎的學生的學習進度。教師通過在課堂上對學生回答的問題進行點評及使用問題不斷引導學生思考完成項目。

第三，分組討論、競爭發言為主的學習手段，教師點評及輔導為主的教學手段。小組討論是多名學生共同完成的結果，討論過程中可以讓學生對知識體系獨立思考，并通過頭腦風暴的方法對一個問題提出盡可能多的解決方案。同時可以在原有知識基礎上，通過小組討論的方式選優，快速吸收外界的知識，有助于培養學生的創新思維。這種方式的課程體系更容易在教學實踐中展開，也可以按學生具體的知識層次進行動態、靈活的微調，以期達到更優的教學目的。

上述幾個方面是相輔相成的，一切以翻轉課堂為基礎，以案例教學為主線，以分組討論發言，教師點評為主要教學方式。將基礎語法的學習放到課下，有利于不同基礎、不同需求的學生開展自主學習。在課堂上學生分組討論案例，可以充分調動學生的學習積極性、主動性，讓不同專業的學生可以站在各自角度對同一問題發表自己的意見，通過分組發言的方式讓學生之間相互借鑒思想，讓組內學生相互合作，形成研究生的競爭合作模式。通過教師點評、講解問題的方式，講授面向對象程序設計的設計理念、程序設計過程中所考量的問題及其解決方案。

四、教學實施和效果總結

綜合翻轉課堂、分組討論、案例教學的三大特征的面向對象的程序設計課程，在組織形式上滿足了研究生的學習需求。在教育過程中，一方面讓研究生學習了相應的課程知識，另一方面培養了研究生的合作與創新意識。

在實踐過程中，將學生按自主與隨機組合的原則劃分為5～6個小組，每小組控制在4～5人，在課堂上所有提問及發言都以小組為單位，在討論后統一意見公開展示。在職能上，教師在每次課堂中擔任主持者，主要任務是出題，點評各小組答案，并將問題最終導向解決方案的職能。對學生考評以小組為單位，其方法是每次討論結束后對每個小組進行排名，每組最終排名決定該組中優秀、良好、中等學生的數量。

經過實踐，該方法收到了較好的效果。學生反映自己在課堂上積極思考，通過參與問答互動，更注意教師所傳授的知識，課程參與程度提高的同時，課堂學習、課后完成練習及思考的積極性也極大提高，對于教師講授的內容也有較深的印象。

這樣的課程設置從目標上契合了教育部對于碩士研究生培養工作的思路。學生通過本課程的學習，不僅學到了相關知識，也培養了創新思維及合作意識，對于碩士研究生之后的課程學習與研究工作的開展是積極有益的。

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