基于ChatGPT 的高職計算機軟件專業教學改革方案研究

萬騰

摘要：中國數字化轉型進入高速發展期，高職承擔著培養計算機專業人才的重要職責。文章提出一種基于ChatGPT 的計算機專業教學改革方案。方案以強化學生實踐技能培養為導向，設計了基于ChatGPT 的互動教學模型，實現自動化答疑、考試輔導、項目輔導、代碼評估、個性化學習等教學輔助功能，配合課程改革和企業實戰方案，促進學生學習效果和教學質量的整體提升。

關鍵詞：ChatGPT；計算機軟件技術專業；高職；互動教學模型；教學輔助

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）06-0021-03

0 引言

ChatGPT是一種基于人工智能技術的語言大模型，它采用大規模的預訓練和微調方法，學習了豐富的語言知識和語義理解能力，能夠與用戶進行自然語言交互[1]。無論是對于常見的問題還是復雜的語境，ChatGPT都能夠準確地理解用戶的意圖，給出有價值的回答，并能夠進行一定程度的推理和推斷。此外，ChatGPT還具備一定的個性化和情感理解能力，能夠與用戶建立情感連接，提供貼近用戶需求和喜好的答案。這種個性化的交互體驗，使得ChatGPT在AI助手、在線客服、教育輔助等多個領域展現出了其潛在的商業價值。

自2022年11月ChatGPT推出以來，國外有多所大學禁止該工具。部分學術界人士認為，學生使用ChatGPT可能會存在如下問題：1）分散注意力：學生在學習過程中需要集中精力，使用ChatGPT可能會分散他們的注意力，影響學習效果。2）學術舞弊：使用ChatGPT可能會導致學術不誠信問題，例如抄襲、作弊等[2]。3）錯誤引導：ChatGPT生成的回答可能存在不準確、有偏見或不適當的內容。4）技術濫用：學生可能會濫用ChatGPT來進行欺騙、惡作劇或其他不當行為[3]。作為一種新的技術手段，必然有利有弊。在鼓勵學生獨立思考和完成學業的基礎上，更高效率地使用ChatGPT成為目前需要解決的問題[4]。習近平總書記強調：“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創新，充分發揮人工智能優勢，加快發展伴隨每個人一生的教育、平等面向每個人的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育。”[5]計算機軟件專業要優先考慮ChatGPT技術對日常教學的影響。

1 改革方案

ChatGPT在計算機軟件專業教學中具有廣泛的應用前景，但也需要配合教育改革才能發揮最大作用。文章提出一種基于ChatGPT的計算機軟件專業教學改革方案。方案架構見圖1。

方案主要分為三個部分：課程重構、人工智能和企業實戰。課程重構對計算機軟件專業課程進行重新構造設計，使課程方案更加適應當前IT行業需求。人工智能部分引入ChatGPT進行輔助教學，包含自動化答疑、個性化學習、項目輔導、代碼評估和考試輔導等5個部分，可以減輕老師的輔導工作量，并提升學生的學習效率。企業實戰部分根據企業的崗位和實際工作要求進行設計，對接真實企業工作環境，將學校學到的知識進一步轉化成工作技能，完成從學到用的轉變，提升學生的軟件專業素質。

1.1 重構計算機軟件專業課程

將ChatGPT引入教育行業進行應用，需要配合教育改革才能發揮其最大價值。計算機軟件專業的培養目標和課程設置也需要進行重構，以適應IT行業的需求變化。在實際企業開發過程中，軟件開發可以分為前端開發和后端開發兩個環節。前端開發主要負責設計和開發用戶界面，使用戶能夠直觀、高效地使用軟件。后端開發負責處理數據存儲、業務邏輯和系統安全等方面的工作，是支撐整個系統運行的關鍵。為了對接企業實際生產，專業課程也需要進行對應調整。在大學計算機軟件專業的課程設置中，對于喜歡前端開發的學生應加強對HTML、CSS和JavaScript等前端開發技術的教學，引入前端框架（如Vue、React和Angular）和前端工具（如Webpack、Babel 和ESLint），培養學生的前端開發能力，提升工程實踐經驗。對于喜歡后端開發的學生，應注重培養學生的后端開發能力，包括對多種編程語言（如Java、Python、C++等）的教學，以及對后端框架（如Spring Boot、Django等）和數據庫（如MySQL、MongoDB和Oracle等）的深入學習。除了前端開發和后端開發，軟件工程也是大學計算機軟件專業不可或缺的一部分。軟件工程涉及需求分析、軟件設計、軟件測試與質量保證以及項目管理等方面的知識。在企業中，良好的軟件工程實踐是保證項目成功的關鍵。因此，在大學計算機軟件專業的課程設置中，應加強對軟件工程的教學，培養學生的系統思維和團隊合作能力。綜合考慮前端開發和后端開發實際情況，重新定義課程培養目標，可以使學生更好地適應IT行業的需求變化。大學計算機軟件專業應注重培養具備綜合能力的計算機軟件專業人才，同時也兼顧學生的學習興趣。

學生學習完課程知識后，應鼓勵學生考取對應的行業證書，如Java、Python等編程語言的行業證書，進一步鞏固學習成果。這些證書可以提高學生的就業競爭力，并為他們未來的職業發展打下基礎。對于部分學習優異，希望繼續深造的學生，在課后輔導課程中安排相關的競賽訓練，如ACM程序設計競賽、全國技能大賽等比賽的培訓。這些競賽可以提高學生的團隊協作能力、綜合素質和創新能力。通過課證賽融合教學，可以將課堂教學、證書培訓和競賽訓練有機地結合起來，為學生提供更加全面和實用的教育體驗。這種教學模式可以幫助學生更好地適應行業需求和就業市場，提升他們的職業競爭力。

社區合作學習，是一種課后繼續學習的模式。在國外，谷歌與多所大學合作，開展了一系列的社區合作項目，學生可以參與谷歌的開源項目，與谷歌工程師一起合作開發項目，了解行業實踐和最新技術動態。在國內，阿里和百度等互聯網公司也在網上發布了眾多開源項目，學校應該積極與企業合作，培養學生鉆研前沿科技的精神。這種合作學習模式提高了學生的實踐能力和職業素養，并促進了學術界和工業界的合作與交流。創新教學方法通常需要教師具備新的教學技能和知識。對于教師，可能需要接受培訓和支持才能適應這些新的教學模式。對于學生，創新教學方法的接受程度和適應能力可能有所不同，部分學生可能需要更多的時間來適應新的學習方式。盡管存在困難和挑戰，但通過充分的準備、資源支持和持續的改進，這些創新教學方法可以取得成功并帶來積極的影響。

1.2 引入ChatGPT 輔助教學

教育的主體是學生，發揮學生學習主觀能動性是教學成功的關鍵。在傳統的教學模式下，學生學習過程中遇到問題可以向老師提問，或者在網上查找相關資料來解決。由于老師無法做到實時解答學生問題，通過網絡查找資料是學生首選解決問題的方法。網絡資料雖然豐富，但是學生在查找過程中會遇到兩個關鍵問題：1）學生搜索資料的能力差異很大，很多學生無法在大量的網絡資料中找到真正能夠解決自己問題的答案。某些復雜問題的搜索，可能還會花費學生大量的時間。2）計算機學科類知識錯綜復雜，初學者在面臨網絡提供的似是而非的答案時，可能無法判斷其真偽。另外，學生如果想進一步鞏固和提升自己的學習知識，也需要加大練習和應用。但是，傳統教學模式中，往往作業由老師布置，而老師布置的作業并非面向個人，而是面向整個班級。老師無法掌握每個學生的學情，如果個別學生對于某個知識點掌握不夠好，想通過練習進一步進行提高時，無法第一時間獲取到對應的作業進行練習。ChatGPT引入輔助教學，可以提高學生的自主學習效率。

ChatGPT可以實現如下幾個功能。

1）自動化答疑：利用ChatGPT能夠構建一個智能答疑系統，協助學生解決他們在學習計算機專業知識過程中遇到的問題。學生通過與ChatGPT進行對話來獲取即時的答案和解釋，無需教師參與，減輕老師的負擔，也可以提高學習效率。

2）個性化學習：ChatGPT可以根據學生的學習需求和興趣，提供個性化的學習建議和資源推薦。學生通過與ChatGPT進行對話，提出自己的學習目標和學習過程中遇到的具體困難點。ChatGPT可以收集并根據這些信息為學生量身定制學習計劃和教材推薦。例如，在Java程序設計課程教學中，學生對于循環語句掌握不夠深，可以向ChatGPT獲取關于循環語句部分的練習。學生在遇到某個練習完成后仍然想進一步進行鞏固，可以向ChatGPT提問，獲取該練習的相似題目。

3）項目輔導：計算軟件專業課程通常包含一些實踐項目，學生在完成這些項目時可能會遇到各種問題。ChatGPT在訓練時學習了大量的項目代碼，它可以作為一個虛擬的企業老師，為學生提供技術支撐，例如：學生可以向ChatGPT咨詢關于項目的設計思路和技術問題等。ChatGPT可以提供大量的項目案例供學生進行自主學習，學生如果需要開發某種類型的項目，可以讓ChatGPT提供該項目已經有的案例，這樣學生可以在這個基礎上進行開發，不僅可以減少開發時間，也能吸取前人的開發經驗，迅速提升自己項目開發的能力。

4）代碼評估：ChatGPT能夠自動評估學生提交的代碼。學生完成程序編寫后，與ChatGPT進行對話，ChatGPT可以分析出學生代碼中的錯誤，并給出相應的修改意見。這樣可以提高代碼質量，幫助學生更好地理解和應用編程知識。此外，學生在開發過程中遇到不會寫的代碼，ChatGPT可以對學生進行代碼提示。

5）考試輔導：ChatGPT能夠提供考試輔導和模擬考試。在學校組織的正式考試前，學生通過與ChatG?PT進行對話，了解某門計算機專業課程考試的內容和要求，并進行模擬考試練習。學生完成模擬練習后，ChatGPT 可以根據學生的答案給出評分和反饋。ChatGPT可以提供多套試卷供學生練習，學生在正式考試前通過大量的模擬練習，會加深對各個知識點的記憶。正式考試結束后，學生可以將自己考試出錯的題目提交給ChatGPT，讓ChatGPT給出參考答案，學生根據參考答案可以對相應知識點進一步深入學習。

下面，以傳統的Java 程序設計課程為例，闡述ChatGPT引入計算機軟件專業教學后存在的問題。表1列出了目前常見的Java編程題目，其中難易程度由學生打分后評級為容易、中等、困難三個等級。利用ChatGPT解決表中給出的10個題目，結果發現ChatG?PT對于網上已經出現過的問題，全部都能夠正確解答。但是，如果提交的問題進行了創新性改動，設置了更多的條件或者障礙時（例如回文判斷改編版，設置萬能字符可以和任意字符匹配等），ChatGPT給出的答案往往是存在錯誤的。利用ChatGPT進行輔助教學時，需要防止學生過度依賴ChatGPT，或者利用ChatGPT進行考試舞弊。此外，ChatGPT也無法保證100%正確，在提供答案時，也可能存在錯誤，這可能會誤導學生。

為了解決這兩個問題，可以采取如下方法來進行應對：1）對學生使用ChatGPT輔助進行監管：所有學生接入統一平臺使用ChatGPT，統一管理學生使用Chat?GPT時的行為和活動，及時發現并阻止作弊行為。平臺引入查重工具來檢測學生提交的作業或者考試答案，判斷是否存在與ChatGPT相似的模式或解答。2）設計有創造性的問題：設計問題時，可以選擇那些需要學生進行思考、分析和創造性思維的問題，而不僅僅是簡單的知識回答。這樣可以減少學生依賴Chat?GPT來獲取答案的可能性。3）強調學術誠信：學校應加強對學術誠信的教育和宣傳，讓學生明白作弊的后果，也讓學生知道學習的過程比學習的結果更重要，技能的成長無法通過作弊獲取。4）多維度教學評價體系：教師可以采用面試答辯、實驗、項目作業等，全面評估學生的學習成果。在專業課結束后，可以對接企業，讓學生參加企業實際生產，通過學生在企業的表現進一步對學生的學習情況進行評價。5）ChatGPT 答案更正機制：定期收集學生對ChatGPT回答有疑問的案例，教師對案例進行核對，如果確實有錯誤，則在平臺進行發布，及時通知學生進行查閱更正。

1.3 企業實戰歷練職業技能

社會數字化程度越來越深，企業對軟件開發的要求也越來越高。企業實戰是一種重要的課程形式，可以幫助學生更好地了解企業軟件開發的實際情況，提高實踐能力和就業競爭力。企業實戰是指將傳統的課堂教學轉變為以企業項目為基礎的教學模式。在這種模式下，學生需要參與到真實的企業項目中，負責項目的需求分析、設計、開發、測試和項目交付等環節。通過企業實戰，學生可以更好地理解軟件開發的流程和方法，掌握實際應用技能。

在企業項目化重構課程中，學生需要完成以下任務：1）項目需求分析：學生與企業合作，了解項目的需求和目標，制定項目計劃和進度安排。2）項目設計：學生根據項目需求，設計應用系統的總體架構、模塊和接口等。3）項目開發：學生根據設計文檔，使用編程語言和開發工具進行編碼，完成應用系統的各項業務功能。4）項目測試：學生對軟件系統進行測試和調試，確保應用系統的各項功能能夠滿足業務需求，并運行穩定。5）項目交付：學生將完成的軟件系統交付給企業，并對目標用戶進行培訓和技術支持，收集用戶遇到的問題，并進行迭代開發。

通過參與企業項目化重構課程，學生可以獲得以下好處：

1）實踐能力提升：通過參與真實的企業項目，學生可以更好地了解軟件開發的各個環節和實際情況，掌握實際應用技能。企業實戰為學生提供了一個真實的工作環境，使他們能夠將在課堂上學到的理論知識應用到實際項目中。通過實踐，培養了學生解決問題的能力和創新思維。學生在企業實戰中能夠積累實際項目經驗，為今后進入企業工作打下了堅實的基礎。

2）企業文化和職業規范學習：企業實戰使學生接觸到真實的企業，了解企業文化和職業道德規范。企業實習可以幫助學生更好地了解自己的興趣和擅長領域，從而為未來的職業規劃提供指導。企業實戰可以讓學生更好地適應企業的需求，提高就業競爭力。

3）與企業合作機會增加：通過企業實戰，學生可以與對接企業建立聯系，增加與企業合作的機會。學生通過實戰建立職業網絡，了解行業動態和就業機會，并為將來的就業做好準備。

計算機軟件專業企業實戰對于學生的職業發展和個人成長具有重要意義。它不僅能夠提升學生的實踐能力和職業素養，還能夠為他們的職業規劃和就業提供有力支持。

2 結論

ChatGPT在計算機軟件專業教學中具有廣泛的應用前景，但是也需要配合教育改革才能發揮其最大價值。方案從課程重構開始，為引入ChatGPT輔助教學打下基礎。ChatGPT可以為學生提供個性化的學習支持，為教師提供輔助教學。通過引入ChatGPT輔助教學，學生能夠更好地理解和掌握計算機專業知識，學校能夠提供更好的教學體驗。然而，ChatGPT仍然是一個機器生成的模型，可能存在一定的局限性和誤差，因此在使用過程中需要結合其他教學方法和資源，以確保教學效果的全面和準確。最后方案提出利用企業實戰將學校學到的知識進一步轉化成工作技能，完成從學到用的轉變。

參考文獻：

[1] OpenAI.Introducing ChatGPT[EB/OL] .https：//openai.com/blog/ChatGPT.

[2] Noam Chomsky，Ian Roberts & Jeffrey Watumull.The False Promise of ChatGPT[EB/OL]. [2023-03-08]. https：//www. ny?times.com/2023/03/08/opinion/noam-chomsky-ChatGPT-ai.ht?ml.

[3] 王佑鎂，王旦，梁煒怡，等“. 阿拉丁神燈”還是“潘多拉魔盒”：ChatGPT教育應用的潛能與風險[J] .現代遠程教育研究，2023， 35（2）： 48-56.

[4] 焦建利.ChatGPT：學校教育的朋友還是敵人？[J] .現代教育技術，2023，33（4）：5-15.

[5] 中共中央黨史和文獻研究院.習近平關于網絡強國論述摘編[M].北京：中央文獻出版社，2021.

【通聯編輯：王力】