基于STEM教育的高職程序設(shè)計(jì)類課程研究

王芳

信息化時(shí)代的到來，社會(huì)上普遍需求大量的信息技術(shù)人才，要求其具備一定的程序設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)思維。在這樣的大環(huán)境下，對(duì)高校的程序設(shè)計(jì)類課程教育的要求也越來越高。不單單要教會(huì)學(xué)生能夠熟練使用軟件工具，同時(shí)還要培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作等綜合能力，并進(jìn)一步提高學(xué)生信息素養(yǎng)和計(jì)算機(jī)思維。一、目前程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題

（一）忽視學(xué)生興趣的培養(yǎng)，更多講授理論知識(shí)

在程序設(shè)計(jì)類課程中，往往涵蓋較多的知識(shí)點(diǎn)，具有極強(qiáng)的連貫性且比較枯燥。傳統(tǒng)的教學(xué)以教師為主導(dǎo)，更多講授理論知識(shí)點(diǎn)，割裂了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和理論教學(xué)。因?yàn)椴恢匾曇龑?dǎo)學(xué)生對(duì)問題的求解，導(dǎo)致學(xué)生不能深入分析實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，使學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣不高，動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力不強(qiáng)。

（二）教學(xué)方法滯后，對(duì)學(xué)生指導(dǎo)不充分

在傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程中，還主要是采取以知識(shí)點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，在案例的選取上，往往是圍繞知識(shí)點(diǎn)。但學(xué)生在學(xué)習(xí)完該門課程后，卻不能有效運(yùn)用于實(shí)踐中，不能對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，因此具有較差的分析和解決實(shí)際問題的能力。而目前通常采用大班授課制，對(duì)學(xué)生缺乏充分的指導(dǎo)，使學(xué)生不能及時(shí)解決實(shí)際操作過程中遇到的問題，由此對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性帶來影響。

二、STEM教育融入到程序設(shè)計(jì)類課程的必要性

STEM教育作為是一種跨學(xué)科式教育，強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)實(shí)問題情境基礎(chǔ)上開展教學(xué)。而作為STEM教育的一部分，編程著重對(duì)學(xué)生分析和解決問題的思維方式進(jìn)行培養(yǎng)。程序設(shè)計(jì)類課程和STEM教育在多方面具有契合點(diǎn)，通過分析兩者特點(diǎn)，應(yīng)改進(jìn)以下教學(xué)內(nèi)容：

（一）增加內(nèi)容綜合性

STEM教育具有學(xué)科融合的綜合性特點(diǎn)，其基礎(chǔ)為工程設(shè)計(jì)，主要是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。所以，程序設(shè)計(jì)類課程的內(nèi)容需要對(duì)綜合性特點(diǎn)進(jìn)行體現(xiàn)，使學(xué)生在對(duì)編程技巧掌握的基礎(chǔ)上，還能深入學(xué)習(xí)各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技能。通過密切聯(lián)系概念性知識(shí)和現(xiàn)實(shí)問題，對(duì)整個(gè)工程設(shè)計(jì)中技術(shù)的運(yùn)用深入了解。

（二）增加內(nèi)容實(shí)踐性

STEM教育的教學(xué)形式主是開展項(xiàng)目實(shí)踐，在創(chuàng)造情境的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生親自動(dòng)手在項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)踐。在綜合性的基礎(chǔ)上，將實(shí)踐內(nèi)容適當(dāng)增加，引導(dǎo)學(xué)生親自制作和設(shè)計(jì)模型，對(duì)編程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)手體驗(yàn)。在教學(xué)中更多采用生動(dòng)有趣的形式，由此引領(lǐng)學(xué)生一步步走入編程世界中。程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)并非是單純的傳授學(xué)生某項(xiàng)技能或某些知識(shí)，教學(xué)的靈魂所在，是引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，掌握和運(yùn)用更多的技術(shù)和思維方式。所以，在程序設(shè)計(jì)類課程中融入最新的STEM教育理念，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

三、基+STEM教育的《C程序設(shè)計(jì)》項(xiàng)目課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思路

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在課堂上帶入學(xué)生感興趣的樂高機(jī)器人。教師設(shè)計(jì)教學(xué)情境，演示機(jī)器人循環(huán)帶著小球回家的過程，然后設(shè)疑調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣： “機(jī)器人是如何找到家的呢？”接著以問題解決的教學(xué)模式，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)于循環(huán)結(jié)構(gòu)知識(shí)逐步了解和掌握，使學(xué)生對(duì)于機(jī)器人編程的成就感和新鮮感充分體驗(yàn)。

（二）教學(xué)實(shí)施

首先，導(dǎo)入新課，創(chuàng)設(shè)問題情境。教師首先通過樂高機(jī)器人能夠升舉小球

并帶回家的過程演示，提出問題，讓學(xué)生在探究的過程中，了解到是由程序控制機(jī)器人回家的。在帶小球回家的過程中，通過不停地重復(fù)行走來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索，而今天要學(xué)習(xí)的循環(huán)結(jié)構(gòu)，就是這種重復(fù)的算法步驟。

其次，開展分組探討，更好的理解循環(huán)概念。教師應(yīng)啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，通過以前分支結(jié)構(gòu)和學(xué)過順序進(jìn)行編程。并讓學(xué)生通過分組討論，指出這兩種結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)不同點(diǎn)在哪里，是如何執(zhí)行的，同時(shí)將循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖畫出。

最后，布置學(xué)生實(shí)踐練習(xí)，并對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)的知識(shí)學(xué)會(huì)運(yùn)用。教師引導(dǎo)學(xué)生在編程時(shí)分別采用順序結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)讓機(jī)器人走兩個(gè)程序，既走四邊形和六邊形，通過對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的總結(jié)和歸納，將重復(fù)書寫的工作量減少。同時(shí)，還可通過呈梯度提高難度，使學(xué)生對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)更好的理解。

最后，解決機(jī)器人帶小球回家問題。為了啟發(fā)學(xué)生更好的解決問題，教師可采用模擬化編程的方法。引導(dǎo)學(xué)生機(jī)器人帶小球回家的算法自主探索，通過親自動(dòng)手來實(shí)踐，對(duì)自己學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行檢查，這樣才能更好的理解知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生通過課外查閱資料將眼界進(jìn)一步拓展，由此激勵(lì)學(xué)生對(duì)于編程和機(jī)器人知識(shí)更好的學(xué)習(xí)和了解。

四、基+STEM教育的高職程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)的創(chuàng)新

（一）創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，《C程序設(shè)計(jì)》這門課涉及非常繁雜的內(nèi)容，在教學(xué)過程中往往會(huì)出現(xiàn)課時(shí)不足，但后續(xù)還需要向?qū)W生傳授必備的技能和知識(shí)，由此對(duì)任課老師帶來極大的挑戰(zhàn)。為此，需要教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容有效整合，并合理安排教學(xué)內(nèi)容：首先，為了將學(xué)生學(xué)習(xí)興趣充分調(diào)動(dòng)起來，教學(xué)內(nèi)容載體應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目案例，在合理組織教學(xué)內(nèi)容模塊。其次，合理的取舍知識(shí)點(diǎn)。高職教育注重實(shí)踐，所以教師在教學(xué)過程中，先深入了解該門課程在人才培養(yǎng)方案中的作用，作為拓展內(nèi)容，讓學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)對(duì)后續(xù)課程影響不大的知識(shí)點(diǎn)。避免因?yàn)檫^于繁多的內(nèi)容，對(duì)教學(xué)效果帶來影響。最后，有效融合知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)項(xiàng)目，合理組織具體要求和工作任務(wù)，向?qū)W生灌輸主要的教學(xué)內(nèi)容，并對(duì)主要技能點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行操作。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法

如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，能更好的理解和接受抽象的概念和理論知識(shí)，是需要教師認(rèn)真思考的問題。為此，需要教師在教學(xué)中靈活運(yùn)用各種方法，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，還能深入掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)。在《C程序設(shè)計(jì)》中，有以下幾種方法運(yùn)用比較廣泛。

一是生活實(shí)例法。教師在授課過程中，運(yùn)用具體的生活實(shí)例講述抽象的概念，這樣能對(duì)課堂難點(diǎn)有效化解，使學(xué)生對(duì)相關(guān)概念輕松的掌握。

二是課堂陷阱法。教師在教學(xué)過程中，往往選擇學(xué)生容易出錯(cuò)的、比較典型的地方，讓學(xué)生故意犯錯(cuò)，以加深學(xué)生的印象，能更好的認(rèn)識(shí)和理解相關(guān)概念。

例如學(xué)生比較容易混淆值傳遞和引用傳遞的概念，教師在講授過程中通過分析以上兩個(gè)數(shù)例，并結(jié)合學(xué)生的思路調(diào)整相關(guān)程序，會(huì)使學(xué)生印象更加深刻。

三是任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。培養(yǎng)高技能的專業(yè)人才，是高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)。為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，教師可與每節(jié)課的授課內(nèi)容相結(jié)合，對(duì)課堂教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行分解，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，更多是圍繞項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)。通過這種方式，對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力進(jìn)行培養(yǎng)。根據(jù)高職院校人才培養(yǎng)特點(diǎn)和目標(biāo)，在每一節(jié)課的教學(xué)過程中，應(yīng)始終貫穿這種教學(xué)方法，由此培養(yǎng)學(xué)生重要的學(xué)習(xí)技能。

（三）創(chuàng)新課堂教學(xué)評(píng)價(jià)方式

為了更好的培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的能力，再傳授學(xué)生技能，讓學(xué)生掌握更多理論知識(shí)的同時(shí)，教師還要運(yùn)用科學(xué)的考核評(píng)價(jià)方式。這種考核被稱為“駕證式”考核，主要是由應(yīng)知考核和應(yīng)會(huì)考核兩個(gè)部分內(nèi)容組成。本課程考試合格必須是兩個(gè)部分考核都要通過才可以，并且由形成性考核成績(jī)和綜合性考核組成應(yīng)知考核的成績(jī)，在整個(gè)課堂教學(xué)過程中，始終貫穿形成性考核。在整個(gè)應(yīng)知考核中，這部分比例占據(jù)80%，主要內(nèi)容涵蓋課內(nèi)外作業(yè)、課堂紀(jì)律和學(xué)習(xí)態(tài)度等等，著重是對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過程的考核。在每個(gè)學(xué)期的期末，開展綜合性考核，著重對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題的能力進(jìn)行培養(yǎng)。應(yīng)會(huì)考核結(jié)合了單項(xiàng)能力考核和綜合能力考核，著重對(duì)學(xué)生掌握這門課程的核心能力情況進(jìn)行考核。單項(xiàng)能力考核是在結(jié)束每個(gè)學(xué)習(xí)模塊后，結(jié)合學(xué)生完成每個(gè)學(xué)習(xí)情境任務(wù)情況，給予階段性成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。綜合能力考核主要立足于三個(gè)方面，既完成時(shí)間、代碼規(guī)范和功能，綜合評(píng)定學(xué)生綜合項(xiàng)目的完成情況，由此對(duì)學(xué)生該門課程的掌握情況進(jìn)行全面考核。

五、結(jié)語

本文對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了剖析，并提出了相應(yīng)的完善措施，但不夠深入和完善。在今后的研究工作中，還要深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)不斷完善，由此在程序設(shè)計(jì)類課程中進(jìn)一步推廣和應(yīng)用STEM教育理念。

作者單位：江蘇省通州中等專業(yè)學(xué)校