“雙萬”背景下的高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)

張 顯，印 東，劉毅文，楊玉軍，姚敦紅

（1.懷化學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院；2.生態(tài)農(nóng)業(yè)智能控制技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.武陵山片區(qū)健康大數(shù)據(jù)智能處理與應(yīng)用湖南省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南懷化 418008）

0 引言

2019 年4 月9 日，教育部辦公廳正式發(fā)布《關(guān)于實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》，該計劃以建設(shè)面向未來、適應(yīng)需求、引領(lǐng)發(fā)展、理念先進(jìn)、保障有力的一流專業(yè)為目標(biāo)，鼓勵分類發(fā)展、特色發(fā)展，分年度開展一流本科專業(yè)點(diǎn)建設(shè)，計劃在2019-2021 年期間建設(shè)一萬個國家級一流本科專業(yè)點(diǎn)和一萬個省級一流本科專業(yè)點(diǎn)［1］。眾所周知，一流本科專業(yè)點(diǎn)建設(shè)的落腳點(diǎn)在于課程建設(shè)。教育部高等教育司司長吳巖在2018 年高等教育國際論壇年會上首次提出“高校要消滅‘水課’，打造‘金課’”［2］，當(dāng)前“金課”已經(jīng)成為高校課程建設(shè)的熱點(diǎn)［3］。那么什么樣的課是“金課”呢？“金課”有什么標(biāo)準(zhǔn)呢？吳巖司長在第十一屆“中國大學(xué)教學(xué)論壇”上首次提出“金課”的標(biāo)準(zhǔn)，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，同時也給出了“水課”的特點(diǎn)，即低階性、陳舊性、不用心［4］。其中，高階性是指實(shí)現(xiàn)知識、素質(zhì)、能力的有機(jī)融合；創(chuàng)新性主要從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容方面體現(xiàn)；挑戰(zhàn)度指課程具有一定難度，要保障學(xué)生有較多自主學(xué)習(xí)和思考時間，使其獲得努力學(xué)習(xí)后獲取知識的成就感［5-6］。

高級語言程序設(shè)計是計算機(jī)、軟件、通信等信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，以及理工科其他各專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，也是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計等后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)，專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)科交叉特征明顯［7］。高級語言程序設(shè)計課程的教學(xué)目標(biāo)為教會學(xué)生針對科學(xué)和工程問題進(jìn)行計算性分析、設(shè)計和編程實(shí)現(xiàn)，因此對理論性與實(shí)踐性的結(jié)合要求很高。在“雙萬”背景下進(jìn)行高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)是計算機(jī)人才培養(yǎng)的迫切需求。

1 相關(guān)研究

雖然教育部已經(jīng)對“金課”的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了界定，但在具體建設(shè)過程中需要結(jié)合課程特點(diǎn)和學(xué)校實(shí)際情況進(jìn)行［8］。例如，于延等［9］針對高級語言程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)存在的問題，提出將PBL（Problem-Based Learning）與OBE（Outcome-Based Education）融合的金課建設(shè)方案；趙廣輝等［10］分析線下教學(xué)現(xiàn)狀，按照“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，從教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計和教學(xué)形式4 個方面對Python 程序設(shè)計課程體系進(jìn)行了重構(gòu)；林加論等［11］以切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)進(jìn)行課程資源建設(shè)與應(yīng)用，探討了如何借助虛擬實(shí)驗(yàn)工場構(gòu)建課程群資源，為打造“金課”奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)；宋會英等［12］以計算機(jī)組成原理課程為研究對象，探索并建立理論與實(shí)踐、傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合且內(nèi)容有挑戰(zhàn)度的金課。課程的理論知識教學(xué)以問題為導(dǎo)向，采用線上、線下、小組討論、師生互動、學(xué)生演講相結(jié)合的教學(xué)模式，構(gòu)建了立體化實(shí)踐體系和多維度評價系統(tǒng)。

地方本科院校的學(xué)生基本都是來自于農(nóng)村，對計算機(jī)知識的前期掌握基本為零，因此地方本科院校和雙一流高校針對同一門課程進(jìn)行“金課”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。懷化學(xué)院為地方本科院校，因此本文基于地方本科院校實(shí)際情況將高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)闡述如下：①高階性。高級語言程序設(shè)計課程的核心思想為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，使其能夠?qū)?fù)雜科學(xué)問題和工程問題進(jìn)行分析與求解，具有較強(qiáng)的程序編寫能力，因此其高階性強(qiáng)調(diào)知識、能力、實(shí)踐、應(yīng)用、素質(zhì)的有機(jī)融合，注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的綜合能力和高級思維［13］；②創(chuàng)新性。課程內(nèi)容應(yīng)具有前沿性和時代性，教學(xué)形式應(yīng)體現(xiàn)先進(jìn)性和互動性，學(xué)習(xí)結(jié)果應(yīng)具有探究性和個性化［14］。高級語言程序設(shè)計課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，在內(nèi)容設(shè)置上需要在保留經(jīng)典內(nèi)容的基礎(chǔ)上吸收多學(xué)科前沿案例，融合具有時代性的新工科元素，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維；③挑戰(zhàn)度。課程設(shè)置應(yīng)有一定難度，需要學(xué)生“跳一跳“才能夠得著，這對教師備課和學(xué)生課下學(xué)習(xí)提出了較高要求［15］。高級語言程序設(shè)計課程的挑戰(zhàn)度較高，其教學(xué)應(yīng)遵循以下原則：課上學(xué)生能聽懂老師講授的內(nèi)容；課下學(xué)生能通過對知識的再學(xué)習(xí)完成作業(yè)。教師應(yīng)提前設(shè)計好需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識、與同學(xué)進(jìn)行討論和交流、有效查閱相關(guān)資料后才能編程實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用問題。

針對地方本科院校現(xiàn)狀以及高級語言語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)要求，本文從課程資源庫建設(shè)主要內(nèi)容、分層級建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)團(tuán)隊與任務(wù)分工、分層級題目庫與項目庫建設(shè)等方面進(jìn)行高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)，通過充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和教師的引導(dǎo)性推動課程開展與實(shí)施，并采用多層次、多方式、多階段的考核評價方式開展“金課”建設(shè)質(zhì)量評價。

2 “金課”建設(shè)方案

2.1 “金課”建設(shè)原則

“雙萬計劃”的核心思想為人才培養(yǎng)，即建設(shè)高水平的人才培養(yǎng)體系，而一流本科教育是“雙萬計劃”的重要基礎(chǔ)，“金課”是解決人才培養(yǎng)問題的“最后一公里”［16］。高級語言程序設(shè)計金課建設(shè)必須統(tǒng)一規(guī)劃、多方調(diào)研，根據(jù)新工科建設(shè)背景以及地方本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)等要求因校制宜、因生制宜，總體來說應(yīng)遵循四個根據(jù)，建設(shè)十個方面，達(dá)成兩個目標(biāo)。

（1）四個根據(jù)：根據(jù)“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)；根據(jù)高級語言程序設(shè)計課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；根據(jù)地方本科院校學(xué)生學(xué)習(xí)能力相對較弱的特點(diǎn)，因地制宜、因校制宜、因課制宜、因材施教進(jìn)行高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)。

（2）十個方面：從課程大綱、配套教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、電子教案、多媒體課件、教學(xué)視頻、微課、習(xí)題集、項目庫、課程設(shè)計十個方面建設(shè)高級語言程序設(shè)計金課。

（3）兩個目標(biāo)：達(dá)成“金課”建設(shè)“兩性一度”目標(biāo)；達(dá)成高質(zhì)量應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.2 “金課”資源庫建設(shè)內(nèi)容

高級語言程序設(shè)計“金課”資源庫建設(shè)內(nèi)容如圖1 所示，主要涉及上文提及的十個方面。課堂教學(xué)是“金課”的主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場，打造“金課”就是要營造熱烈的課堂教學(xué)氛圍［17］。因此在進(jìn)行課程資源設(shè)計與開發(fā)時要做到化繁為簡、突出關(guān)鍵、通俗易懂。例如選擇合適的導(dǎo)入方法（情境導(dǎo)入、舊知識導(dǎo)入、問題導(dǎo)入等），使課程資源主題明確、條理清晰、引人入勝；介紹知識點(diǎn)時理論與實(shí)例相結(jié)合，使學(xué)生了解基礎(chǔ)知識的應(yīng)用場景；在設(shè)計微課時盡可能用短小的視頻高效簡明地解釋某一知識點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化構(gòu)建。

Fig.1 Construction content of golden courses resource database圖1 “金課”資源庫建設(shè)內(nèi)容

2.3 分層級建設(shè)目標(biāo)

高級語言程序設(shè)計課程注重培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)程序解決實(shí)際問題的能力，初期主要學(xué)習(xí)如何解決計算類基礎(chǔ)問題，然后慢慢提升至解決相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用問題的層次，從而潛移默化地滲透計算思維。程序設(shè)計能力培養(yǎng)的根本在于實(shí)踐，學(xué)生需要通過大量訓(xùn)練逐步提高實(shí)操能力，這也是新工科對人才培養(yǎng)的要求。基于這一要求，根據(jù)從易到難、從簡到繁的原則，將高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)分為5個層次，各層級建設(shè)目標(biāo)如圖2所示。

Fig.2 Layered construction goal of golden courses resource database圖2 “金課”資源庫分層級建設(shè)目標(biāo)

2.4 建設(shè)團(tuán)隊分組與任務(wù)分工

在確立“金課”資源庫建設(shè)內(nèi)容與目標(biāo)后，需要組建師資團(tuán)隊、課程組，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理的“金課”建設(shè)方針［18］。團(tuán)隊成員應(yīng)分工明確、任務(wù)明確、完成時間節(jié)點(diǎn)明確，具體分組與任務(wù)分工如圖3所示。

2.5 分層級題目庫與項目庫

高級語言程序設(shè)計是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要學(xué)好該課程必須經(jīng)歷大量動手練習(xí)過程，因此建設(shè)題目庫、項目庫十分必要，而且要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同，進(jìn)行分層級（基礎(chǔ)級、進(jìn)階級、登頂級）設(shè)計。分層級題目庫與項目庫建設(shè)框架如圖4所示。

Fig.3 Construction team grouping and task division圖3 建設(shè)團(tuán)隊分組與任務(wù)分工

Fig.4 Hierarchical frame of question bank and project bank圖4 分層級題目庫與項目庫框架

每一級題目資源都遵循多知識點(diǎn)、多樣例、多題型原則進(jìn)行模塊化設(shè)計，每個模塊設(shè)計20～30 道題。項目庫則是建設(shè)基于C 語言的應(yīng)用項目，如計算器、通訊錄、聊天室、萬年歷、掃雷游戲、五子棋、統(tǒng)計程序、小游戲等，從而增加學(xué)生學(xué)習(xí)C 語言的趣味性。

3 “金課”資源庫應(yīng)用

高級語言程序設(shè)計“金課”資源庫應(yīng)從以下4 個方面發(fā)揮作用：①充分發(fā)揮“金課”資源庫的橋梁作用；②充分發(fā)揮教師在“金課”建設(shè)、實(shí)施與協(xié)調(diào)中的主導(dǎo)作用；③充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和鉆研性主體作用；④充分調(diào)動學(xué)生之間的相互協(xié)作。高級語言程序設(shè)計“金課”資源庫具體應(yīng)用如圖5所示。

“金課”資源庫建設(shè)應(yīng)以教師為主導(dǎo)，應(yīng)用應(yīng)以學(xué)生為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和教師的引導(dǎo)性，利用“金課”程資源提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其實(shí)踐操作能力［19］。教師要根據(jù)實(shí)際情況及時更新維護(hù)“金課”資源，同時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，以便進(jìn)行實(shí)時互動、學(xué)習(xí)監(jiān)督、解惑答疑，從而在“金課”資源庫中實(shí)現(xiàn)良好的內(nèi)循環(huán)［20］。

4 “金課”建設(shè)評價

Fig.5 Application of golden courses resources圖5 “金課”資源庫具體應(yīng)用

一流課程建設(shè)需要行之有效的評價機(jī)制，以促進(jìn)課程質(zhì)量不斷提升。針對“金課”資源庫建立多層次、多方式、多階段的考核評價措施，具體如圖6 所示。平時可通過項目實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力；通過舉辦程序設(shè)計類學(xué)科競賽提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力和計算思維能力，還可設(shè)立合理的獎勵增強(qiáng)學(xué)生的榮譽(yù)感和自信心；通過多校聯(lián)考的方式使來自不同學(xué)校的學(xué)生同臺比拼，綜合體現(xiàn)高級語言程序設(shè)計“金課”建設(shè)效果，同時增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高了競爭意識。

Fig.6 Assessment and evaluation measures圖6 考核評價措施

5 “金課”實(shí)施效果

自2013年起，懷化學(xué)院的高級語言程序設(shè)計課程便與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉首大學(xué)開展了多校聯(lián)考，學(xué)校之間的交流逐漸增加。圖7 為懷化學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生2013-2019 年期間高級語言程序設(shè)計課程機(jī)試與理論課成績及格率變化趨勢。可以看出，懷化學(xué)院的初始成績很差，及格率僅為13.18%。經(jīng)過長期的“金課”資源建設(shè)，學(xué)生成績穩(wěn)步上升，2019 年及格率已超過70%，這對于有一定難度的高級語言程序設(shè)計課程已是非常不錯的教學(xué)成績。

Fig.7 Trend of passing rate in the joint examination of three schools圖7 三校聯(lián)考中的及格率趨勢

6 結(jié)語

國家發(fā)展不斷產(chǎn)生新的需求，國際競爭形勢日新月異。為應(yīng)對日益繁雜的高端新興產(chǎn)業(yè)壟斷，國家對計算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才的要求也越來越高，這對高等院校的人才培養(yǎng)與教學(xué)工作提出了更多挑戰(zhàn)。在國家建設(shè)高等教育強(qiáng)國的目標(biāo)下，倡導(dǎo)一流本科點(diǎn)建設(shè)的“雙萬計劃”勢在必行。懷化學(xué)院在“金課”教學(xué)改革中持續(xù)以提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，樹立“兩性一度”的“金課”理念，注重課程內(nèi)容建設(shè)，針對高級語言程序設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀和地方本科院校的實(shí)際情況，從“金課”資源庫建設(shè)內(nèi)容、分層級建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)團(tuán)隊與合作、分層級題目庫與項目庫建設(shè)、金課實(shí)施效果評價等方面進(jìn)行了研究，取得了一定成效。高級語言程序設(shè)計金課的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為全面探索和實(shí)踐“雙萬”背景下計算機(jī)學(xué)科其他課程的教學(xué)改革，培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型計算機(jī)人才奠定了良好基礎(chǔ)。