計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

李海軍

摘? 要： 隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)各高校開(kāi)展了如火如荼的新專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方案的重新審視和制定。根據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)大三學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)研結(jié)果并結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類(lèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，提出了過(guò)程管理和自我管理相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。要求學(xué)生用軟件工程的思想進(jìn)行項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中注重自己角色的變化，增強(qiáng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力和拓展個(gè)人發(fā)展的空間。

關(guān)鍵詞： 人工智能; 程序設(shè)計(jì); 實(shí)驗(yàn)教學(xué); 軟件工程

中圖分類(lèi)號(hào)：G640? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C42? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2019）02-89-03

Research on the experimental teaching of computer programming courses

Li Haijun

（School of Information Management， Dezhou University， Dezhou， Shandong 253023， China）

Abstract： With the advent of the era of artificial intelligence， Chinese colleges and universities have carried out a vigorous new professional construction， as well as the re-examination and formulation of personnel training programs. In this paper， according to the results of network investigation of computer majored third-year undergraduates and combining with the current experimental teaching situation of computer programming， an experimental teaching method combining process management with self-management is put forward. Students are required to develop projects with the idea of software engineering， pay attention to the change of their roles in the learning process， enhance the ability to adapt to social development and expand the space for personal development.

Key words： artificial intelligence; programming; experimental teaching; software engineering

0 引言

當(dāng)前人工智能正在全面進(jìn)入人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的方方面面，人工智能的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)及其他專業(yè)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)都是十分必要的。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它的發(fā)展依賴于機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，在大數(shù)據(jù)上開(kāi)展機(jī)器學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)人工智能的主要方法。而計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)可視為算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[1]。人工智能的發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，而計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)又促進(jìn)了人工智能的發(fā)展。

人工智能的發(fā)展離不開(kāi)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)程序類(lèi)設(shè)計(jì)教學(xué)提出了新的要求。程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程必須適應(yīng)人工智能的發(fā)展，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上重視創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，必須從創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)、創(chuàng)新能力的塑造等方面進(jìn)行研究，改革現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

我國(guó)有很多學(xué)者也對(duì)程序設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究。牟倫田在“人工智能時(shí)代的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)探討”中對(duì)人工智能時(shí)代的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)提出了一些初步思考;畢振波在“以學(xué)科競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的研究”中研究了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種以實(shí)踐能力培養(yǎng)為主的教學(xué)，應(yīng)和學(xué)科競(jìng)賽關(guān)聯(lián)的方法;袁景凌在“面向能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程體系探究與實(shí)踐”中提出以計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)為主線科學(xué)重組課程體系;華斌在“從興趣到志趣培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究”中提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程、輔助措施以及評(píng)價(jià)方法。人工智能時(shí)代的新需求要求積極探索計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程的新的教學(xué)方式。教學(xué)方法只有與時(shí)俱進(jìn)、不斷創(chuàng)新，才能使高校的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)類(lèi)課程的教學(xué)效果更好，真正培養(yǎng)出適應(yīng)各行各業(yè)的新需求人員[2]。

1 程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

1.1 程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)方式在一些院校仍然延續(xù)傳統(tǒng)的教學(xué)方式

程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程是高校跨學(xué)科、跨專業(yè)的課程。每個(gè)學(xué)科都開(kāi)設(shè)了與之有關(guān)的課程，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。但是在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，人工智能的發(fā)展并沒(méi)有真正引起教學(xué)模式的改革，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方式大部分還是以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主。學(xué)生重視的是所學(xué)內(nèi)容能否在課堂上消化或能否完成教師指定的某一任務(wù)，很少有學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪鉀Q現(xiàn)實(shí)中的什么問(wèn)題以及在系統(tǒng)化工程中的延伸進(jìn)行思考，這樣就造成了實(shí)驗(yàn)課程在能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺位。

經(jīng)過(guò)對(duì)學(xué)生調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分同學(xué)認(rèn)為程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程難學(xué)，學(xué)過(guò)也就忘掉了，不知道學(xué)習(xí)這門(mén)課程有什么用，也不清楚程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程在自己的能力提升方面起到了什么作用[3]。

1.2 電子資源利用率低

當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)方式和知識(shí)來(lái)源多樣化，如果沒(méi)有教師的正確引導(dǎo)和學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，大量身邊的優(yōu)質(zhì)資源將沉睡。現(xiàn)在大量的慕課、微課及其他電子資源成就了一部分學(xué)生的求知欲，也為學(xué)生的自學(xué)，自創(chuàng)，自造提供了大空間。現(xiàn)在很多教師的教學(xué)方式并沒(méi)有將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和電子資源進(jìn)行有效鏈接，線下線上學(xué)習(xí)及翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式?jīng)]有實(shí)質(zhì)性的改變。

1.3 程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程的考核方式?jīng)]有進(jìn)行深刻的改革

現(xiàn)在很多程序設(shè)計(jì)課程的考核方式實(shí)行了70%+30%，筆試占70%，平時(shí)考核占30%或者是60%+40%，但是很多筆試外的考核流于形式，沒(méi)有真正做到質(zhì)量過(guò)程控制的效果。對(duì)于質(zhì)量過(guò)程控制中沒(méi)有進(jìn)行遞進(jìn)跟蹤式的考核方法。在考核過(guò)程中對(duì)學(xué)生的做、練、思等方面評(píng)價(jià)方法還不夠科學(xué)。學(xué)生依然認(rèn)為筆試是第一要?jiǎng)?wù)，存在著考試前的突擊情況，擺脫不了傳統(tǒng)的觀念的束縛。

1.4 師—生，生—生溝通平臺(tái)薄弱

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)會(huì)課本知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)溝通，在溝通中共同進(jìn)步，共同發(fā)展，共同思考，建立項(xiàng)目引導(dǎo)為紐帶的團(tuán)隊(duì)。現(xiàn)在很多高校還沒(méi)有建立起學(xué)生—教師良好的溝通平臺(tái)，仍然存在著學(xué)生問(wèn)問(wèn)題，教師解答問(wèn)題的多對(duì)一的方式。需要建立人人是學(xué)習(xí)者，人人可為師的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

2 程序設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式改革

2.1 注重課程實(shí)驗(yàn)的過(guò)程管理，建立遞進(jìn)式、跟蹤式教學(xué)模式

教師在組織教學(xué)過(guò)程中全面分析教材內(nèi)容，利用項(xiàng)目引導(dǎo)式教學(xué)，明確程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)該怎樣遞進(jìn)式進(jìn)行學(xué)習(xí)最終以項(xiàng)目形式進(jìn)行提交。程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程的考核方式需進(jìn)一步改革，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程管理。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，制定小組式實(shí)驗(yàn)課程的考核方法，并對(duì)階段性成果進(jìn)行嚴(yán)格考核。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難題，如不能及時(shí)解決，會(huì)對(duì)課程后續(xù)內(nèi)容產(chǎn)生恐懼甚至厭學(xué)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中階段性成果的成功提交，會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生成就感。靈活運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂模式和網(wǎng)絡(luò)工具，讓學(xué)生將自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行錄屏，并在教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行演示播放，學(xué)生就會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加強(qiáng)自我管理，遇到不懂的，或者不清楚的問(wèn)題就會(huì)積極地通過(guò)各種慕課、微課堂、同學(xué)、教師進(jìn)行積極解決[4]。

2.2 注重培養(yǎng)計(jì)算思維及算法設(shè)計(jì)能力的提升

在實(shí)驗(yàn)課程中注重計(jì)算思維與算法設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，按照底層思維-形式化描述-算法設(shè)計(jì)-建模的順序設(shè)計(jì)分層教學(xué)體系，讓學(xué)生從身邊的問(wèn)題出發(fā)，識(shí)別問(wèn)題、描述問(wèn)題、解決問(wèn)題，逐層搭建問(wèn)題-解答問(wèn)題的橋梁。通過(guò)調(diào)研大部分計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生和其他工科類(lèi)學(xué)生對(duì)人工智能充滿了好奇，教師可以利用學(xué)生的好奇心，對(duì)人工智能方面的一些智能算法進(jìn)行引導(dǎo)，并配以案例進(jìn)行講解，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到程序設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)未來(lái)及個(gè)人的發(fā)展有很大的幫助，同時(shí)也拓展了學(xué)生的視野和培養(yǎng)了計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可以在小組內(nèi)或者班內(nèi)進(jìn)行風(fēng)暴法討論，激發(fā)學(xué)生的想象能力。讓學(xué)生談問(wèn)題，解決的方案及程序設(shè)計(jì)思路[5]。

2.3 提升社會(huì)敏捷性，促進(jìn)校企協(xié)同育人模式

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師充分利用當(dāng)前校企合作的大好時(shí)機(jī)，充分挖掘IT企業(yè)項(xiàng)目人員的思維方式、解決問(wèn)題的方法、程序設(shè)計(jì)思路，靈活地把這些優(yōu)勢(shì)融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。企業(yè)是社會(huì)信息技術(shù)最敏感的觸發(fā)器，校企協(xié)同育人機(jī)制的建立，同樣也提升了高校對(duì)社會(huì)信息技術(shù)的敏感性。當(dāng)前一些企業(yè)和學(xué)術(shù)團(tuán)體舉行了一些信息技術(shù)方面的大賽，大賽的題目都是經(jīng)過(guò)調(diào)研獲取的與社會(huì)信息化發(fā)展密切的問(wèn)題。比如：“藍(lán)橋杯”計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽、ACM程序設(shè)計(jì)大賽、中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等國(guó)內(nèi)知名的大賽。鼓勵(lì)學(xué)生積極參加大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽，并將參賽后的經(jīng)驗(yàn)及時(shí)反饋到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去。

2.4 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)尤為重要，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用人才的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)能力、具有創(chuàng)新性、質(zhì)疑和探究能力。人工智能時(shí)代的到來(lái)，使得計(jì)算機(jī)知識(shí)的更新速度加快，自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)更是迫在眉睫。教師在教學(xué)過(guò)程中，注重培養(yǎng)學(xué)生自主查找相應(yīng)學(xué)習(xí)資料并具備學(xué)習(xí)研究和能利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生活的問(wèn)題的能力[6]。

3 小結(jié)

隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程也迎來(lái)了大的變革，要求計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)人員不但要有算法設(shè)計(jì)能力和程序編寫(xiě)能力的提升，還要有自主學(xué)習(xí)能力的提高。這就要求計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程既面向局部問(wèn)題的解決，又要求利用軟件工程的思想進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中注重自己角色的變化，由被動(dòng)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)者，積極探索問(wèn)題，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和慕課、微視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力和拓展個(gè)人發(fā)展的空間。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 牟倫田.人工智能時(shí)代的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)探討[J].科技導(dǎo)刊，2018.3：106-108

[2] 周靜，劉全菊.理工科轉(zhuǎn)型發(fā)展專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2018.2：55-57

[3] 袁景凌，饒文碧，熊盛武等.面向能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程體系探究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2018.2：166-169

[4] 車(chē) 敏，安利，張紅梅.計(jì)算思維能力培養(yǎng)在程序設(shè)計(jì)課程中的落地實(shí)施[J].計(jì)算機(jī)教育，2017.4：9-11

[5] 賴曉錚，畢 盛，李垚圣等.面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)硬件課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2018.2：161-165

[6] 胡明曉.程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程默會(huì)知識(shí)的分類(lèi)及教學(xué)對(duì)策研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2018.3：73-75