




摘要:C++程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程,已開(kāi)設(shè)近20年。然而,隨著時(shí)代的發(fā)展,現(xiàn)行教學(xué)模式面臨教材陳舊、實(shí)踐不足、應(yīng)試導(dǎo)向及教學(xué)方法單一等問(wèn)題,削弱了學(xué)生的編程技能。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),文章提出了一系列綜合改革措施,包括課前預(yù)習(xí)與課后訓(xùn)練、延長(zhǎng)課時(shí)與實(shí)踐結(jié)合、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)、自主練習(xí)與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制、多渠道交流及考核方式改革。這些措施旨在提升學(xué)生的實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,并全面評(píng)估學(xué)習(xí)成效,從而培養(yǎng)其邏輯思維和編程能力。
關(guān)鍵詞:C++程序設(shè)計(jì);教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);在線練習(xí)平臺(tái);評(píng)估方式
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1009-3044(2025)01-0149-03 開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù)) 標(biāo)識(shí)碼(OSID) :
0 引言
C++是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言,是全球最受歡迎且易于學(xué)習(xí)的語(yǔ)言之一。C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C++程序設(shè)計(jì)) 早已被我國(guó)眾多大學(xué)引入,現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課程,甚至一些非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生也選擇學(xué)習(xí)該課程。該課程的前導(dǎo)課程是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),C語(yǔ)言是一種面向過(guò)程的編程語(yǔ)言。從C語(yǔ)言到C++的過(guò)渡,標(biāo)志著學(xué)生從面向過(guò)程思維向面向?qū)ο笏季S的跨越[1]。盡管各高校在課時(shí)安排上有所不同,但C++程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容大體相似,具體內(nèi)容見(jiàn)表1,這些內(nèi)容構(gòu)成了學(xué)生深入編程世界的基石。
C++作為一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言,在軟件開(kāi)發(fā)、游戲設(shè)計(jì)、系統(tǒng)編程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往過(guò)于理論化,忽視了實(shí)踐環(huán)節(jié),這導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際操作中遇到困難。因此,改革C++程序設(shè)計(jì)的教學(xué)模式變得迫在眉睫。盡管如此,開(kāi)設(shè)C++程序設(shè)計(jì)這門(mén)課程的目的并不是要求學(xué)生將來(lái)必須從事C++相關(guān)的工作,而是旨在培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和代碼編寫(xiě)能力。在學(xué)習(xí)這門(mén)課程之前,幾乎所有的學(xué)生都尚未完全脫離高中的知識(shí)體系,他們對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)還停留在較為淺層的操作階段,對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)方向感到迷茫。這門(mén)課程可以通過(guò)最基礎(chǔ)的內(nèi)容,作為高中知識(shí)與大學(xué)知識(shí)之間的橋梁。
1 當(dāng)前課程教學(xué)存在的問(wèn)題
1.1 教學(xué)資源陳舊
編程語(yǔ)言更新迅速,C++亦然。當(dāng)前,許多大學(xué)使用的教材多為多年以前出版,部分教材自課程開(kāi)設(shè)以來(lái)未曾更換。這些教材教授的語(yǔ)法已顯陳舊,部分特性在現(xiàn)行編譯器上無(wú)法通過(guò)。此外,大多數(shù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室仍使用1998 年推出的Microsoft Visual C++ 6.0(VC6.0) 編譯器,無(wú)法支持C++自1998年以來(lái)引入的新特性。盡管有些學(xué)生通過(guò)其他途徑了解了新特性,但在VC6.0上無(wú)法編譯,增加了學(xué)習(xí)的困惑。
許多企業(yè)現(xiàn)在對(duì)于實(shí)習(xí)生的培訓(xùn)非常頭疼,因?yàn)樗麄冊(cè)诖髮W(xué)中學(xué)習(xí)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到企業(yè)的要求[2]。盡管一些大學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)非常扎實(shí),但他們所掌握的許多知識(shí)實(shí)際上已經(jīng)是IT企業(yè)所淘汰的過(guò)時(shí)內(nèi)容。例如,C++程序設(shè)計(jì)這門(mén)課程,由于教學(xué)資源長(zhǎng)期未更新,自然成為其中的一個(gè)典型例子
1.2 側(cè)重理論教學(xué),實(shí)踐較少
C++程序設(shè)計(jì)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性,因此需要充足的實(shí)訓(xùn)時(shí)間。然而,現(xiàn)行課程主要采用理論教學(xué),實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足,學(xué)生上機(jī)實(shí)踐機(jī)會(huì)有限。這導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力得不到充分鍛煉,編程時(shí)常出現(xiàn)眼高手低、不敢下手及創(chuàng)新性低等問(wèn)題[3]。理論教學(xué)通常在教室內(nèi)進(jìn)行,教師在講臺(tái)上講授知識(shí)并演示程序。冗長(zhǎng)的課時(shí)中,教師大量地灌輸理論知識(shí),但過(guò)量的理論和缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)使學(xué)生對(duì)編程失去興趣,認(rèn)為編程枯燥乏味,缺乏成就感。上機(jī)實(shí)驗(yàn)課通常安排在理論課之后,由于時(shí)間間隔較長(zhǎng),許多學(xué)生已忘記理論內(nèi)容。此外,上機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)間較短且任務(wù)明確,如果在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)知識(shí)漏洞,學(xué)生可能無(wú)法完成任務(wù),導(dǎo)致編寫(xiě)代碼能力無(wú)法有效提升。
1.3 以應(yīng)試為目的的教學(xué)
C++程序設(shè)計(jì)應(yīng)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,但在大學(xué)課程設(shè)置中與其他課程無(wú)顯著區(qū)別。課程評(píng)分中,理論考試仍占主導(dǎo),超過(guò)平時(shí)成績(jī)和實(shí)踐成績(jī)的總和[4]。應(yīng)試教育模式僅培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)對(duì)考試的能力,無(wú)法提供深入理解,嚴(yán)重限制了綜合能力的發(fā)展。此外,應(yīng)試教育使學(xué)生過(guò)分關(guān)注細(xì)節(jié),忽視實(shí)踐技能和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。最終,這種教育方式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)持被動(dòng)態(tài)度,缺乏興趣,不利于長(zhǎng)期學(xué)習(xí)發(fā)展。到學(xué)期末,盡管大多數(shù)學(xué)生通過(guò)了課程,甚至有人獲得滿(mǎn)分,但能夠編寫(xiě)出可運(yùn)行代碼的學(xué)生卻寥寥無(wú)幾。
有些學(xué)生常靠死記硬背應(yīng)對(duì)考試,臨時(shí)抱佛腳現(xiàn)象普遍。他們平時(shí)學(xué)習(xí)投入不足,卻能通過(guò)考前突擊,靠老師劃重點(diǎn)取得不錯(cuò)分?jǐn)?shù)。但這種短期記憶在實(shí)際應(yīng)用中常顯不足,如解決中等難度題目或解釋代碼時(shí),能應(yīng)對(duì)者較少。這既是應(yīng)試教育弊端,也讓人質(zhì)疑學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)深度。真正的學(xué)習(xí)應(yīng)重理解和運(yùn)用,非應(yīng)付考試。
1.4 教學(xué)方法枯燥無(wú)味
傳統(tǒng)教學(xué)方法往往側(cè)重語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)的灌輸。這種方式因內(nèi)容枯燥、難以理解,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣普遍不高[5]。此外,教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié),使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到困惑和厭倦。課堂上,學(xué)生興趣低迷,注意力不集中,積極性不足。單調(diào)的聽(tīng)講和機(jī)械練習(xí)難以讓學(xué)生真正投入,缺乏互動(dòng)和實(shí)踐抑制了好奇心和探索精神。這導(dǎo)致學(xué)生僅能表面理解知識(shí),無(wú)法內(nèi)化為能力。長(zhǎng)期如此,學(xué)生可能對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極情緒,影響學(xué)習(xí)效果和未來(lái)發(fā)展。
2 結(jié)合練習(xí)系統(tǒng)的改革措施
2.1 課前最新資料預(yù)習(xí)與課后精準(zhǔn)訓(xùn)練
課前預(yù)習(xí)是確保學(xué)生緊跟教師授課節(jié)奏的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)預(yù)習(xí),學(xué)生能夠提前熟悉課程內(nèi)容,掌握知識(shí)要點(diǎn),明確學(xué)習(xí)方向,并在此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自身不足,以便在課堂上進(jìn)行針對(duì)性提問(wèn)。鑒于IT行業(yè)的快速迭代,作為核心基礎(chǔ)課程的C++程序設(shè)計(jì)內(nèi)容更新迅速。因此,教師每次授課前須深入查閱資料,確保預(yù)習(xí)資料反映最新知識(shí)動(dòng)態(tài),并及時(shí)發(fā)送給學(xué)生。此外,教師應(yīng)設(shè)置與預(yù)習(xí)內(nèi)容緊密相關(guān)的預(yù)習(xí)題,通過(guò)學(xué)生解答情況反饋,精準(zhǔn)掌握預(yù)習(xí)效果,從而適時(shí)調(diào)整課程計(jì)劃。課后,教師需在學(xué)習(xí)通等平臺(tái)上傳本節(jié)課的錄制視頻,幫助學(xué)生彌補(bǔ)上課時(shí)遺漏的內(nèi)容并進(jìn)行課下復(fù)習(xí)。高校可自主研發(fā)在線教學(xué)輔助平臺(tái),如河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系的Exercise to Exam (E2E)平臺(tái)。該平臺(tái)包括學(xué)生、教師和管理員三個(gè)系統(tǒng)(見(jiàn)圖1) 。教師可在E2E 平臺(tái)上布置與當(dāng)堂課程相關(guān)的練習(xí)題,并設(shè)定作業(yè)提交截止時(shí)間。若超時(shí)提交一天,將扣除2分,以鼓勵(lì)學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)。此外,練習(xí)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生可獲得加分獎(jiǎng)勵(lì)和小禮品,以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。
2.2 延長(zhǎng)課時(shí),放緩節(jié)奏,邊講邊練,強(qiáng)化實(shí)踐
C++程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容豐富,但課時(shí)緊張始終是學(xué)生面臨的一大挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,教師為完成教學(xué)進(jìn)度,常采用填鴨式教學(xué)方法,導(dǎo)致學(xué)生難以完全吸收和理解知識(shí)。一旦遇到問(wèn)題,學(xué)生往往難以找到解決辦法,影響后續(xù)學(xué)習(xí)。例如,類(lèi)與對(duì)象是課程中的基礎(chǔ)且核心概念,而多態(tài)性是面向?qū)ο缶幊讨懈呒?jí)的特性。這兩個(gè)概念通常被認(rèn)為是學(xué)生難以掌握的難點(diǎn),易造成混淆。為解決這些問(wèn)題,建議允許學(xué)生在課堂上使用電腦,增加課時(shí),放慢教學(xué)節(jié)奏,并以幽默且高效的方式吸引學(xué)生注意力,確保其專(zhuān)注于課堂。在講解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)后,應(yīng)立即安排練習(xí)時(shí)間,幫助學(xué)生及時(shí)消化所學(xué)知識(shí),并解答其疑問(wèn)。
2.3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué),深化理解,以賽促練
當(dāng)前《C++程序設(shè)計(jì)》教材中的編程練習(xí)多集中在數(shù)值計(jì)算,難度較低,無(wú)法充分鍛煉學(xué)生的編程技能。因此,建議教師在每個(gè)章節(jié)末設(shè)計(jì)小型項(xiàng)目,將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)。例如,實(shí)現(xiàn)一個(gè)圖書(shū)管理系統(tǒng)或教務(wù)管理系統(tǒng)的部分功能,代碼量控制在數(shù)百行以?xún)?nèi)。期末考核應(yīng)以大型項(xiàng)目為主,覆蓋所有課程知識(shí)點(diǎn),通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)C++程序設(shè)計(jì)的理解。例如,學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐,直觀感受數(shù)組與鏈表在訪問(wèn)速度上的差異,深入理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇及其應(yīng)用場(chǎng)景。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法不僅提升學(xué)生的編程能力,還能激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,減少被動(dòng)學(xué)習(xí)。同時(shí),定期舉辦C++程序設(shè)計(jì)算法競(jìng)賽,將參賽表現(xiàn)納入平時(shí)成績(jī),提高學(xué)生參與競(jìng)賽的積極性,激發(fā)其探索能力,并為大學(xué)生競(jìng)賽提供知識(shí)儲(chǔ)備和支持。
2.4 自主練習(xí)與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制結(jié)合
針對(duì)學(xué)生進(jìn)度兩極分化的問(wèn)題,教師應(yīng)充分利用在線練習(xí)平臺(tái),如E2E和Programming Teaching Assis?tant(PTA) ,為每節(jié)課精心設(shè)計(jì)練習(xí)題,并將其與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合。學(xué)生通過(guò)提交代碼,能夠獲得即時(shí)反饋,包括輸出錯(cuò)誤和運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤,幫助其自我修正。教師可以通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控學(xué)生的練習(xí)情況,并根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。此外,應(yīng)建立自主練習(xí)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,給予積極參與練習(xí)并表現(xiàn)出色的學(xué)生分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì),以激發(fā)學(xué)習(xí)積極性,縮小班級(jí)內(nèi)部差距
2.5 開(kāi)設(shè)多渠道交流,促進(jìn)知識(shí)共享
C++程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程受益于積極的交流與討論。教師應(yīng)建立多種交流渠道,如班級(jí)微信群、QQ群和學(xué)習(xí)通平臺(tái),鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、心得及提出疑問(wèn)。通過(guò)這種互動(dòng),學(xué)生能夠相互借鑒學(xué)習(xí)方法,實(shí)現(xiàn)知識(shí)互補(bǔ),迅速解決學(xué)習(xí)中的難題。教師亦應(yīng)定期參與討論,為學(xué)生解答疑惑,指導(dǎo)其深入思考,營(yíng)造積極向上的學(xué)習(xí)環(huán)境。此外,組織線上或線下的學(xué)習(xí)小組,通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作完成項(xiàng)目,進(jìn)一步提升學(xué)生的編程技能和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
2.6 考核方式的改變
為了全面和客觀地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成效,除了傳統(tǒng)的筆試和編程測(cè)試外,引入了課堂測(cè)驗(yàn)、項(xiàng)目作業(yè)、E2E平臺(tái)課下作業(yè)及在線編程競(jìng)賽等多種評(píng)價(jià)方式。這些方式旨在全面考查學(xué)生的理論知識(shí)、編程技能、團(tuán)隊(duì)合作及問(wèn)題解決能力。考核重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn),包括課堂參與度、預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況及課后練習(xí)提交質(zhì)量,并將這些因素納入最終成績(jī)?cè)u(píng)定。各部分占比分布見(jiàn)圖2。
3 改革措施實(shí)施
3.1 課前準(zhǔn)備工作
教師在授課前應(yīng)深入研究并掌握“面向?qū)ο缶幊獭毕嚓P(guān)知識(shí)點(diǎn)的最新進(jìn)展。例如,若C++標(biāo)準(zhǔn)新增了智能指針的擴(kuò)展應(yīng)用或范圍for循環(huán)在特定情境下的性能提升,教師應(yīng)主動(dòng)搜集相關(guān)資料,并將這些新特性整合到預(yù)習(xí)資料中,提前提供給學(xué)生。隨后,教師應(yīng)布置預(yù)習(xí)任務(wù),通過(guò)設(shè)計(jì)一系列預(yù)習(xí)題目(包括選擇題、編程題、主觀題和流程圖題) 評(píng)估學(xué)生的預(yù)習(xí)成效。預(yù)習(xí)題目可能包括“掌握智能指針以管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存”和“運(yùn)用范圍for循環(huán)遍歷容器”等編程題。如果通過(guò)預(yù)習(xí)題反饋發(fā)現(xiàn),學(xué)生在“智能指針的恰當(dāng)使用”方面表現(xiàn)良好,但在“范圍for循環(huán)的邊界條件處理”方面正確率較低,且錯(cuò)誤集中在迭代變量的作用域管理上,教師則需調(diào)整教學(xué)方案,增加對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的課堂講解時(shí)間,并安排更多實(shí)踐練習(xí)以加深理解。
3.2 授課
在課堂上,教師應(yīng)重點(diǎn)闡釋學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)反饋的不足之處,并針對(duì)常見(jiàn)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)練習(xí)。當(dāng)講解可能造成學(xué)生困惑的知識(shí)點(diǎn),如“多態(tài)性中虛函數(shù)的工作機(jī)制”或“拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運(yùn)算符重載的差異”時(shí),教師應(yīng)安排時(shí)間讓學(xué)生親自編寫(xiě)代碼進(jìn)行實(shí)踐。例如,通過(guò)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)繼承結(jié)構(gòu),學(xué)生可以觀察虛函數(shù)在不同對(duì)象間的調(diào)用行為,直觀理解多態(tài)性的實(shí)現(xiàn)原理。這種方法有效防止學(xué)生在概念不清晰的情況下繼續(xù)學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容,確保每一步學(xué)習(xí)都堅(jiān)實(shí)可靠。此外,教師應(yīng)在課堂上錄制課程視頻,并上傳至學(xué)習(xí)通班級(jí)資料庫(kù),作為學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)資源。同時(shí),每周可在E2E平臺(tái)安排40分鐘的閉卷小測(cè)驗(yàn),包括選擇題和編程題(見(jiàn)圖3) ,并按照期末考試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)考,以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。對(duì)于在此階段學(xué)習(xí)中遇到困難的學(xué)生,教師可在課堂上給予特別關(guān)注,有助于實(shí)現(xiàn)廣泛的教育目標(biāo)和培養(yǎng)策略。
3.3 課后練習(xí)與輔導(dǎo)
課后,教師應(yīng)設(shè)計(jì)練習(xí)題,以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用,并要求學(xué)生提交解題思路的流程圖,以評(píng)估其掌握情況。表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生將獲得額外的分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)。此外,教師應(yīng)設(shè)定討論時(shí)段,鼓勵(lì)學(xué)生分享解題思路和面臨的挑戰(zhàn)。在討論中,教師將引導(dǎo)并激勵(lì)學(xué)生,對(duì)于活躍且貢獻(xiàn)突出的學(xué)生,也將給予分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì),以激發(fā)其參與熱情和團(tuán)隊(duì)精神。
4 結(jié)束語(yǔ)
在C++教學(xué)過(guò)程中,不能像對(duì)待其他傳統(tǒng)課程那樣,僅側(cè)重理論知識(shí)的灌輸。應(yīng)從學(xué)生興趣出發(fā),將動(dòng)手實(shí)踐作為主要教學(xué)方式,理論教學(xué)作為輔助。C++程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程,其目的不僅是教會(huì)學(xué)生編寫(xiě)C++代碼,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域,為后續(xù)學(xué)習(xí)及職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些教學(xué)改革不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性,還為其未來(lái)職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。教育工作者需持續(xù)關(guān)注行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),靈活調(diào)整教學(xué)方法,以適應(yīng)技術(shù)環(huán)境的快速變化。只有這樣,才能培養(yǎng)出符合時(shí)代需求的高素質(zhì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才,為信息技術(shù)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
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【通聯(lián)編輯:王 力】
基金項(xiàng)目:河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目(2021GJJG245) ,項(xiàng)目名稱(chēng):一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)背景下產(chǎn)教融合實(shí)踐教學(xué)機(jī)制研究與實(shí)踐