工程教育認證背景下“Java 程序設計”課程教學改革探索

梁 成 朱 磊

（山東師范大學信息科學與工程學院 山東濟南 250358）

《華盛頓協議》是一項工程教育本科專業認證的國際互認協議，該協議的主要目的是通過對工程教育認證體系的多邊認證，實現各成員國對工程教育學歷的相互認可，共同促進工程教育質量的提升[1]。截至目前該協議成員已有包含我國在內的21 個正式的成員國和7 個預備成員國，由中國工程教育專業認證協會認證的工科專業的本科學位可被其他成員國認可，這也為我國培養的工程專業人才走向世界奠定了堅實的基礎。

工程教育認證對學生的畢業要求提出了更高的標準，即學生應具備較強的綜合實踐能力，不僅能夠有效處理并解決實際生活中的復雜工程問題，同時也應具備良好的團隊協作溝通能力以及自主學習能力。國內各大高校都開始按照工程教育認證標準大力推動本科工程教育改革，積極申請并參與工程教育專業認證。因此，工程教育專業認證不僅有效促進了全國工程教育改革，同時提升了工程教育的質量，對建立統一完善的全國工程教育質量監督制度有著至關重要的作用。作為我國高等教育質量保障體系的重要組成部分，工程教育專業認證強調以學生為主體，整個教學環節的設置都圍繞著學生展開。同時，強調以學生通過課程學習取得的收獲而非教師教授了哪些知識作為課程質量的衡量標準。最終，通過對課程目標達成度評價對課程教學中的薄弱環節進行動態調整，持續改進課程質量，進一步提升學生的能力培養[2]。因此，工程教育認證對學生的畢業要求提出了更高的標準，即學生應具備較強的綜合實踐能力，不僅能夠有效處理并解決實際生活中的復雜工程問題，同時也應具備良好的團隊協作溝通能力以及自主學習能力。

Java 語言是目前在工程實踐領域應用最為廣泛的編程語言之一。“Java 程序設計”作為計算機類相關專業的應用核心類課程，對于培養學生的工程素養和實踐能力具有重要的意義[3]。然而，隨著工程教育專業認證對人才培養提出的新挑戰，傳統的課程教學模式并未在人才培養過程中有針對性地鍛煉學生處理和解決復雜工程問題的能力，因此難以滿足工程教育專業認證的要求。此外，移動互聯網的普及和發展已經對傳統教學模式和教學內容的前沿性產生了巨大的沖擊，對學生的學習積極性和主動性也產生了深遠的影響[4]。因此，如何依據工程教育認證理念，對“Java 程序設計”課程展開教學改革的探索和研究，并最終加強計算機相關專業學生的工程實踐能力，達成相應的培養目標，是本文著重探討的問題。

一、Java 程序設計課程教學研究現狀

目前，“Java 程序設計”課程傳統教學模式存在的問題主要包括以下四個方面：

（一）課程教學目標和定位與工程教育理念存在一定的偏差

工程教育認證是以畢業要求達成為標準、以培養目標為導向的合格性評價體系，其目的是確認工程專業畢業生達到行業認可的各項能力標準和要求[5]。而畢業要求的達成評價除了第三方用人單位、學生評價等主客觀評價外，課程目標的達成情況是量化畢業要求達成的重要方式。以往的課程教學目標由于缺乏對工程教育認證核心理念的支撐，即使最終能夠按照設定的課程目標完成授課，也無法有效衡量學生實際的學習效果。因此，如何在工程教育認證背景下，重新設定更加符合要求的課程教學目標，是需要解決的首要問題。

（二）課程教學內容不夠豐富，針對性不足

要達到工程教育認證標準，一個首要前提是學生具備解決復雜工程問題的能力。“Java 程序設計”作為編程類課程，具備較強的概念性和理論性，學生需要在深刻理解并掌握面向對象程序設計的核心和思路后再靈活運用到實際待求解的問題上。然而，在教學內容的編排上，容易出現重理論輕實踐的情況，尤其是涉及面向對象的重要概念如繼承、多態、接口等，導致任課教師花費大量的時間解釋或者演示相關概念的意義及使用方式，難以保證學生的學習效果。因此，如何依據工程教育認證標準對課程教學內容進行相應的調整，以學生的產出為導向來優化教學內容也是至關重要的問題。

（三）課程授課方式單一，層次性較差

目前傳統的教學模式仍然是以教師為中心的一對多的授課方式，學生通常只是被動接受教師所傳授的知識，師生之間缺乏有效的溝通，由于缺少必要的反饋，教師也無法掌握學生的實際學習效果，難以對課程授課方式做出相應的調整。此外，由于學生的專業基礎參差不齊，對待課程學習的能動性也不盡相同，如果完全采取相同的教學方式和高標準要求，會不可避免地打擊部分基礎較差學生的學習積極性，最終也可能會導致此類學生干脆放棄該課程的學習。因此，如何建立層次化的授課方式，保證不同基礎學生的學習效果，持續建立學生的自信并鍛煉其自主學習能力也非常重要。

（四）課程考核評價方式不夠靈活，難以有效衡量學生的學習效果

傳統的課程成績評價機制主要是理論考試加平時考勤的方式，偶爾輔以課程作業、簡單的課堂提問等，學生通過死記硬背一些常用的程序段，就能應付期末考試。盡管能夠在一定程度上強化學生的理論知識，但難以起到鍛煉學生工程實踐能力的作用，學生通常也無法在實踐操作中靈活運用所學的知識。此外，由于在整個教學環節中沒有貫穿工程教育認證理念，期末考試中設計的考題往往沒有很強的針對性，無法正確衡量學生的實際收獲。因此，如何設計更加有效的考核方式，依據課程目標來反映學生學習的實際效果也是一個核心問題。

二、教學改革探索

為了解決目前“Java 程序設計”課程存在的普遍問題，并將工程教育核心理念深入貫徹在課程教學過程中，本文提出如下的教學改革方案，總體思路如圖1 所示：

圖1 基于工程教育理念的“Java 程序設計”課程改革總體思路

（一）工程教育理念驅動下的Java 教學新知識體系構建

以提高學生動手能力和工程項目能力為目標，將工程教育理念融入課程體系中。首先，需要按照工程教育理念重新制定課程教學目標，表1 中給出了相應的示例。此外，需要對課程中核心知識點進行梳理和標注，然后基于核心知識點，設計并構建Java 案例，根據案例重新布局課程知識點的教學順序。案例可靈活運用協同育人模式，或者可以定期邀請企業人員以及具有企業工作經歷的教師，以其在實際開發過程中的真實Java 企業案例或者項目為切入點，并將這些Java 案例或者項目按照核心知識點分解成若干個小項目，每一個小項目作為一次課的學習內容。同時合理設計實驗教學任務案例，使學生自己動手由易到難循序漸進地掌握各知識點并完成項目開發，構建Java 教學新知識體系，有效鍛煉學生的工程實踐應用能力，從而培養符合工程認證要求的計算機類專業人才。

表1 “Java 程序設計”課程目標與畢業要求的對應關系

（二）以線上線下混合式教學為主，配合翻轉課堂、同伴式教學等多種教學方法，提升學生的課程參與度

通過對新知識體系下的知識點重難點分級，確定每段教學內容中知識點的教學方式，按照不同的教學方式組織教學資源，最后結合翻轉課堂平臺設計教學實施過程。本課題將首先讓學生在課前利用線上教學資源，觀看相關視頻、查閱資料，完成知識的自主學習，師生在課堂教學上開展互動，用于解答問題、思考討論，并促使知識內化和總結。隨后，在線下教學中利用翻轉課堂及同伴式教學模式，強調學生為主體，加強學生的自主和交流學習，因此課題擬設計和組織豐富的課前學習資源以備學生預習使用，同時針對項目知識點設置課程任務分配給學生，使其深度參與課堂，通過學生分組討論及以學生為主體進行知識講授等方式，培養學生的自主學習能力、項目協作與團隊溝通等綜合能力。

（三）符合工程教育理念的課程考核及量化指標設計

隨著教學模式的改革，教學過程延伸至課外，包括課外自主學習和線上線下課堂教學等過程，課程考核從各方面進行評價是必須和必要的。課題擬從綜合學習效果、課外學習時長、學習過程的參與度、項目任務完成情況等綜合評定課程成績。此外，對于某些考核內容，也可以采用非標準化答案的評價方法，著重考查學生在面對復雜問題時的思路，在一定范圍內給予學生解決問題的靈活度及自主性。同時，課程應嚴格依據課程目標與畢業要求觀測點的支撐關系，對不同考核方式的占比進行合理設置與調整。例如，假設課程的最終評分標準是按照期末考試成績（50%）、小作業成績（10%）以及課程設計成績（40%）來共同決定，則應該針對畢業要求給出相應的支撐，如表2 所示。通過表2 可計算出每位學生在課程分目標及總目標上的達成度情況，最終全面客觀評價學生的工程實踐和創新能力。

表2 “Java 程序設計”考核方式及分值

結語

目前，工程教育認證工作已經在我國廣泛開展，并取得了一定的成效。通過在課程教學過程中貫徹工程教育理念，堅持以學生為中心、以產出為導向，建立系統的課程目標與層次化的教學內容，采用多元化的教學手段和考核方法，對學生工程實踐能力進行全面的培養和量化，課程教師及時掌握學生的課程學習效果，以實現對課程目標、課程內容、授課方式、考核標準等的持續改進，建立基于工程教育理論的良性課程體系是十分有益的。

本文首先分析了“Java 程序設計”傳統教學模式存在的問題，隨后以工程教育認證的核心理論作為出發點，從課程內容、教學模式、考核標準三個主要方面探討了課程教學改革的方向，為其他專業課程的教學改革提供了新的思路和有益參考，并為培養具有工程實踐能力的計算機相關專業人才助力。