“不忘初‘芯’，勇往前行”背景下計算機程序設計基礎課程教學創新與實踐研究

陳暄

摘要：程序設計課程主要考查學生對于知識能力、邏輯能力和動手能力的掌握程度。當前程序設計課程在培養學生方面存在課程目標不明確，課程思路不清晰、課程實施效果差，課程評價單一等多種問題，為了解決這個問題，我們提出了一種基于高職計算機專業程序設計基礎課程教學創新與實踐研究方法，該方法提出“樹目標→設思路→構素材→探路徑→巧實施→多考核→促課建”的建設思路，為當前的程序設計課程改革提供了方向，研究結果表明這種方式收到老師和學生的歡迎。

關鍵詞：程序設計課程；教學；創新；實踐

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）13-0138-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

眾所周知，芯片是我國信息技術產業發展的關鍵，如何實現芯片研究的高質量發展和創新性突破是當前國家信息戰略發展的重要前進方向。程序設計是實現芯片研究的重要組成部分之一，培養計算機專業學生程序設計能力在我國芯片產業發展中承擔重要角色，探討芯片背景下如何開展程序設計基礎課程教學研究具有重要意義。

在本文中，以當前我國芯片“卡脖子”事件為課程背景，圍繞“程序設計基礎類課程”設計教學的全過程，將課程案例素材貫穿在整個程序設計課程設計不同階段中，切實體現教師是主力軍、課程建設是主戰場，課堂教學是主渠道的宗旨，旨在強化計算機專業學生的精益求精的工匠精神、激發學生愛國主義和民族使命感、體現學生科技報國的家國情懷和使命擔當，從根本上推動程序設計基礎課程教學創新水平的整體提高。

1 程序設計課程的研究現狀

1.1 課程教學體系

國內外學者從不同的方面進行了研究。在教學目標方面，徐勝舟[1]提出基于工程教育認證理念的課程目標方法，使得教學課程建設逐步達到工程教育認證的標準和規范；在教學方法方面，周玲艷 [2]對當前的Java程序設計課程的教學方法進行思考，并嘗試提出一些改進措施豐富課程教學；陳文平[3]對Java程序設計課程教學方法存在的問題進行深度剖析，并主張通過發散思維、師生互動、教學相長等多種手段改善教學效果，促使學生自主學習、主動學習。在教學內容方面，蔣曉南[4]對當前程序設計課程的內容案例設計提出不同看法，并通過改進授課內容在實踐教學中取得了較好的效果；楊明[5]提出使用模糊理論的評價算法用于程序設計課程的成果評價，結果該方法一定程度上能夠反饋學生真實評價。

1.2 課程教學模式

傳統教學模式已經無法適應當前程序設計課程，學者們使用了較為先進的教學模式用于課程教學。在PBL模式方面，王玲[6]將PBL模式引入C語言程序設計中用于提高程序設計授課效果；在翻轉課堂方面，馮君[7]提出了“五位一體”的Java程序設計翻轉課堂的理論實踐一體化策略；在OBE模式方面，岑琴 [8]提出C語言程序設計中引入OBE模式，研究課前、課中、課后的應用情況，實踐效果說明學生的實踐能力有所提升。

1.3 課程教學實踐

良好的教學實踐是課程實施的重要保障，尤其是作為動手能力強的程序設計課程更是如此。課程實訓方面，顧慧[9]認為Java程序設計課程實訓安排方式應該更加人性化、實戰化，降低理論考核方面比例。學科競賽方面，楊澤[10]認為將學科競賽內容與程序設計課程的實踐要求結合起來，提升社會對于應用型人才培養的要求；技能證書方面，馮軍軍[11]提出將Python 程序設計課程標準與“1+X”證書考核標準對接，重新對課程的實踐教學進行設計與探索。

從以上研究內容來看，當前計算機課程取得了一些研究成果，但是依然存在課程內容與實際技術發展脫節、實踐教學比重不足和教學方法較為單一等問題。因此持續不斷地對計算機課程改革具有重要的研究價值。

2 計算機程序設計課程的創新設計

研究以“不忘初‘芯，勇往前行”為課程教學思政背景，在協同育人的課程理念指引下，圍繞程序設計基礎課程提出“樹目標→設思路→構素材→探路徑→ 巧實施→多考核→促課建”的設計流程。

2.1 樹立“課程—專業—學校”漸進式教學目標

在“立德樹人”的育人目標指導下，結合程序設計基礎課程特點，我們建立“課程→專業→學校”的漸進式課程目標。在課程目標中，學生應該深入掌握程序設計的技能，同時應該具有良好的道德操守，在專業目標中，學生應該具備較強的實踐能力，創新能力和團隊合作能力，尤其是現在的程序設計項目都是大型的項目，相互之間的除了技能之外還需要有良好的溝通協作能力，這樣才能夠成為具有持續成長能力的人才，而在學校目標層面，應該是培養“具有現代文明精神，具備寬厚的知識基礎，卓越的專業素養、深摯的人為情懷，能主動適應并推動未來社會發展的人才”。

2.2 設計“兩主題、三主線、五融合”的閉環課程思路

程序設計基礎課程是培養學生實踐性、專業技術能力水平較高的工科類課程，研究結合當前社會對于數字技術熱點、程序設計課程的能力培養要求，提出了“兩主題、三主線、五融合”的課程設計思路，在課程中結合芯片研究為課程背景，以學思踐悟和知行合一為育人目標，圍繞學生開展“育人入腦”“育人入行”和“育人入心”三條主線進行培養，將科學精神、能力實踐、專業素養融入主線中。將教學目標、教學內容、教學活動、教學評價和課程資源進行融合，從而能夠激發教師尋找課程內容切入點，通過教學實踐反思自身教學育人存在的問題。

2.3 構建以“芯片為主，人文為輔”的多層次動態化課程素材

研究針對程序設計基礎課程內容的內容設計了相應的課程教學素材，見圖1。設計以程序設計知識難易程度不同階段進行分類，以“芯片”為主要核心點，以相關芯片的人物和事件為案例對象，構建以芯片研究和芯片應用為主的多層次教學素材，在程序設計知識點初級階段，課程主要講解順序結構、選擇結構、循環結構、數組、函數等知識點，同時將“兩彈一星”“雜交水稻”“360安全軟件”“五一勞動獎章獲得者事跡”“錢學森回國”“楊振寧回國”“孟晚舟事件”“王陽明知行合一”等作為素材，在程序設計知識點中級階段，我們學習搜索算法、動態規劃、查找算法、圖論算法、啟發算法，同時將“中國量子通信技術研制”“中國航天載人天宮項目”“中國高鐵”“阿里云平臺上線”“浙江省程序設計競賽”“亞洲區ACM-ICPC 程序競賽”作為素材，在程序設計知識點高級階段，我們學習神經網絡、概率推理、機器學習、決策理論、馬爾科夫鏈等知識，同時將“芯片光刻機”“華為麒麟操作系統”“華為5G通信設備”“阿里巴巴達摩院”“獨角獸芯片工作”“臺積電工廠搬遷美國”等作為素材。通過不同的程序設計的知識點和對應的素材，完成從國家層面到個人層面的全覆蓋積累，培養學生具有國家榮譽感，民族使命感以及學生的奮斗精神，提高學生的自信心和自豪感。同時不斷更新相關內容，同時為教師授課提供多元化的教學課程素材案例。

2.4 探尋“分層次、多模塊、開放式”程序設計課程建設路徑

程序設計課程培養具有創新精神的高素質應用人才為目標，實行分層次、多模塊、開放式的教學建設模式。在層次方面，我們將程序設計課程的特點和社會對于人才培養的要求，按照層次遞進的思想分為認知設計、技能設計、綜合設計和創新設計四個不同的層次，實現課程內容學習的層層遞進；在課程模塊方面，我們根據每個層次的培養目標對應不同的課程模塊，比如在認識設計中對應的程序設計了解，程序文化體驗和程序意識培養，在技能設計中對應程序過程參與、程序素質培養和程序能力提升，在綜合設計中對應復雜問題解決，團隊合作溝通和項目開發管理，在創新設計中對應創意創新創業、競賽能力鍛煉和職業道德權利，而在課程價值方面，認知設計對應安全意識、紀律觀念、工作態度和愛崗敬業，技能設計對應精益求精、追求卓越和精雕細琢，綜合設計對應質量意識、勇于鉆研、敢于創新和責任擔當，創新設計對應創新意識、創業意識和工程倫理，通過這樣的設計我們達成了塑造學生人格、培養學生創新思維能力和引導學生價值觀的課程目標。

2.5 圍繞“學思踐悟”和“知心合一”構建課程實施

1）課前導學階段：本課題以問題驅動的方式引導教師和學生進行學習。首先，教師“課前導學卡”設定程序設計基礎課程教學目標要求，其次，針對不同難度知識點內容選擇對應的結合案例元素結合到學習資料中，最后，設定不同的話題引導學生進入線上網絡學習平臺進行學習，完成學生對于課程內容的預習和興趣的引導，培養學生主動學習的優良意識，使得學生達到主動“學”的目標。

2）課中互學階段：教師根據程序設計課程內容的不同利用PBL、BOPPPS、翻轉課堂等多種課堂模式，結合豐富的“教學案例卡”講解程序設計知識點，借助搭建的虛擬教室開展情境教學，利用VR、AR、MR等新數字技術展示課程內容及案例，從視覺、聽覺、觸覺多方面挖掘了學生求知欲望，培養了學生探索求知精神，使得學生達到主動“思”的目標。

3）課后研學階段：課后練習和課后反思是進一步實踐程序設計學習效果的重要部分，一方面，本課題采用任務驅動的方式，教師將課后練習任務與之適配的課程知識專題網絡視頻一起發布在課后學習的線上學習平臺中，促使學生進行有目的進行任務實踐，并利用平臺展示實踐結果，培養學生自力更生、勤奮踏實的精神，使得學生達到主動“踐”的目標；另一方面，教師通過線上平臺深入了解學生學習之惑，思想之惑，精準把握學生訴求，反思課程教學在課程導入，課程展開和課程收尾中是否恰當，學生在完成線上平臺課程評價后通過簡易的主觀表達方式—“課后反饋卡”完成對于課程效果的認可和反思，培養了學生科學思維、邏輯思維的能力，使得學生達到主動“悟”的目標。

2.6 多元化程序設計基礎課程效果考核

1）考核原則多元化。課程評價關注學生縱向的自我發展，減少橫向比較，考核過程采用過程性評價、定性評價和發展性評價三大原則。在過程性評價中注重課程作業、任務小組、課堂展示及提問反饋等方式的評價方式，在定性評價中，教師根據學生平時上課中反饋的表現進行評價，在發展性評價中，教師對于課后學生接受的課程教育效果進行跟蹤，完成評價。

2）考核時間多元化。課程的教學效果往往需要一段時間的累積才能體現，因此，考核過程中設定的不同的時間點，收集在不同時間段考核結果，這樣最大限度保證課程考核的效果公平性、完整性、可靠性。

3）考核方式多元化。在傳統考核方式的基礎上，筆者嘗試提出“課賽平臺”“個人技能工作室平臺”“社會服務平臺”等多元化考核方式，這些考核方式重在培養學生的動手能力，通過各級比賽、個人技能展示、社會服務等方式代替傳統考核成績，激發學生自信心、培育學生主動學習，自我研究的能力，提升學生參與社會責任感。

4）考核主體多元化。區別傳統的考核主體只有教師定結果的方式，程序設計課程的考核更加注意實踐效果考核，考核的主體除了專業課程的教師外，還包含技能名師、實踐導師、學業導師、企業導師等。

2.7 閉環式的程序設計課程建設

持續不斷建設是保證和推進程序設計基礎課程作用的關鍵。本課題從“師資人員建設→教學團隊建設→教學交流建設→教學品牌建設”進行閉環式課程建設。

1）師資人員建設。在一線教師的基礎上，還需要引入行業專家、企業專家、教育部門領導參與團隊建設。根據教師職稱、教學年齡、教學優勢、教學課時、企業需求、政策制定等方面合理配置團隊人才建設梯隊。

2）教學團隊建設。對照課程建設任務，推進專題教學、在線教學、實踐教學、特色課程建設;促進教研室、大師工作室、教學團隊融合，推進學科建設與教學建設一體化， 建立學校和教育部門、學校和企業，學校和行業的各級建設團隊，提升教師隊伍教育教學總體水平。

3）教學交流建設。通過邀請技能名師為團隊的教師進行培訓，傳授課程授課方法，通過各級教學比賽的方式幫助團隊教師認清與其他教學團隊的在課程教學中的差距，通過參加會議了解當前最新的教學研究的結果，學習反映效果較好的教學案例應用到課程教學中，從根本上提升課程老師的教學組織能力和實施能力。

4）教學品牌建設。組織團隊成員申報各類教學改革課題和撰寫發表論文，促進老師深化課程教學改革、加強探索課程內在規律，從而獲得課程教學的滿足感和收獲感，豐富現有教學研究成果，同時形成相關教學成果進行報道和經驗推廣，形成自己的教學品牌特色，為今后進行更高級的課程研究打下前期基礎。

3 課程改革效果

為了進一步說明課程的改革效果，研究團隊對教師和學生分別發放了調查問卷。在教師方面，研究團隊選擇了本校的5位老師和外校的5位老師對此方案進行了評估，其中本校的老師主要采用這種課程改革方法，外校的5位老師以本校課程設計實際情況穿插該方法。在調查內容為“該方法是否符合當下課程改革的目標”時，結果如圖2所示。在調查內容為“該課程以芯片作為背景，是否與程序設計課程具有較好的相關系”時，結果如圖3所示。在調查內容為“該課程構建的素材庫是否符合課程的內容”時，結果如圖4所示。在調查內容“該課程的設計思路是否恰當”時，結果如圖5所示。在調查內容為“程序設計課程建設路徑是否認同”時，結果如圖6所示。在調查內容為“程序設計課程實施方案是否認同”，結果如圖7所示。

在學生方面，研究以本校的2個班共100名學生作為調查對象，在調查內容為“你覺得采用芯片作為課程引入的背景是否具有新穎性”時，結果如圖8所示，在調查內容為“你在使用課前導學卡、課中案例卡、課后反饋卡的時候，是否適應？”時，結果如圖9所示，在調查內容為“多維度的考核是否對你有利”時，結果如圖10所示。從學生的結果來看，90% 的學生對本文提出的建設思路比較認同，接近10% 的同學提出了更好的解決思路。

4 結束語

課程改革是教學領域中重要的組成部分，通過本文的課程改革的創新與實踐取得了一定的研究成果，下一步，我們將繼續開展有關程序設計課程的改革的討論和分析，不斷探索課程改革的深度。

【通聯編輯：朱寶貴】

基金項目：浙江省高職教育“十四五”第一批教學改革項目——“不忘初‘芯，筑夢前行”背景下計算機專業程序設計基礎課程教學創新與實踐研究”（課題編號：jg20230217）