以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)

李洪國　劉啟明　岳峻　蘇慶堂

摘要：計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程是學(xué)生素質(zhì)教育中的重要組成部分。文章基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，探討程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面所做的教學(xué)改革與實(shí)踐，探索在教學(xué)中如何有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；程序設(shè)計(jì)課程；應(yīng)用型人才培養(yǎng)；計(jì)算思維

0 引言

教育部啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”旨在國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期提高全國工程人才質(zhì)量，培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的高質(zhì)量應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科日益交融，幾乎所有的學(xué)科在科研和工程中都會(huì)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)。如何提升非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，成為高校公共課教學(xué)改革面臨的重大課題。筆者圍繞程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（VB.NET）課程，探討該課程在教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面所做的教學(xué)改革，期望通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（VB.NET）教學(xué)改革與實(shí)踐

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為公共必修課，是非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的第一門計(jì)算機(jī)編程語言類課程，在整個(gè)課程培養(yǎng)體系中占有非常重要的地位，也是對(duì)學(xué)生之前所掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)的一種提升，更是對(duì)學(xué)生后續(xù)參與科研或工程時(shí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的一種培養(yǎng)，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及使用計(jì)算機(jī)程序解決實(shí)際問題的能力。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程可分別教授C和VB兩種語言，學(xué)生在大一第二學(xué)期選課時(shí)可以自由選擇學(xué)習(xí)其中一種語言，由于使用VB語言可以很方便地設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)窗體類應(yīng)用程序，操作簡(jiǎn)單明了，所以工科學(xué)生比較傾向于學(xué)習(xí)VB語言。

1.1 存在的問題

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（VB）課程之前采用VisualStudio 6開發(fā)工具教授VB語言。在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，該開發(fā)環(huán)境及編程語言已經(jīng)無法滿足當(dāng)前教學(xué)的需要。相對(duì)于Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái)，在開發(fā)大中型管理系統(tǒng)方面，其易用性及可操作性都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。VB.NET是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，它采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)、事件驅(qū)動(dòng)的模塊設(shè)計(jì)，使程序設(shè)計(jì)變得輕松快捷。在VS2010中使用VB.NET語言開發(fā)功能完善的窗體應(yīng)用程序更加簡(jiǎn)單，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

目前VB.NET教學(xué)資源匱乏，大多數(shù)教材重理論，實(shí)用性案例較少，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的目的，不能適應(yīng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，也無法實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。課程組決定教授VB.NET語言，并且為該課程編寫合適的本科教材。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過基礎(chǔ)案例的學(xué)習(xí)讓學(xué)生理解基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本的程序設(shè)計(jì)方法。

（2）通過案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

（3）通過引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力、溝通能力、創(chuàng)新能力及獨(dú)立思考能力，促進(jìn)學(xué)生自學(xué)相關(guān)知識(shí)的興趣。

（4）通過大型綜合案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主深入學(xué)習(xí)并勇于探索的能力，鼓勵(lì)基礎(chǔ)好的同學(xué)起到帶頭示范作用，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1.3 教材體系建設(shè)

在教材建設(shè)過程中我們充分考慮到了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維及應(yīng)用能力為目的，精心策劃教材內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)教學(xué)案例構(gòu)建全新的課程體系，從而使課程更顯實(shí)用性。

理論教材以“案例驅(qū)動(dòng)”為教材編寫思路。根據(jù)知識(shí)體系，所編教材每一章內(nèi)由淺入深、循序漸進(jìn)地劃分為若干案例，選取具有一定代表性和實(shí)用性的案例，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握相關(guān)知識(shí)及程序設(shè)計(jì)的方法。案例也有選擇地吸收了.NET框架新知識(shí)和新技術(shù)，不僅提高了解決問題的效率，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獲取新知識(shí)的能力。

每一個(gè)案例都是一個(gè)實(shí)際的任務(wù)，包括要求、任務(wù)、解決方案和知識(shí)點(diǎn)4部分內(nèi)容。要求部分描述實(shí)際問題；任務(wù)部分提示解決該問題時(shí)會(huì)用到的知識(shí)點(diǎn)；解決方案部分詳細(xì)描述使用相關(guān)知識(shí)和技術(shù)如何解決該問題；知識(shí)點(diǎn)部分則詳盡講解該案例所用到的知識(shí)點(diǎn)及這些知識(shí)點(diǎn)的擴(kuò)展用法。通過完成每一個(gè)案例，讓學(xué)生了解如何使用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，鍛煉了學(xué)生的計(jì)算思維能力和應(yīng)用能力。

實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容與理論教材內(nèi)容相配合，與新的應(yīng)用型實(shí)踐教學(xué)相適應(yīng)，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。我們選取了具有綜合性和前瞻性的案例，有效地?cái)U(kuò)展了主教材內(nèi)容的深度和廣度。教材也提供了多層次的案例，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

兩本教材講解詳細(xì)，擁有豐富的案例，對(duì)案例中的重點(diǎn)、難點(diǎn)講解透徹，以深入淺出的語言風(fēng)格、簡(jiǎn)潔明了的程序解決生活中的一些實(shí)際應(yīng)用，具有很高的實(shí)用性，既能鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力、應(yīng)用能力，也為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在實(shí)際教學(xué)過程中可以根據(jù)實(shí)際情況有選擇地講授相應(yīng)案例。

1.4 案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)

課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，如何使學(xué)生在較少的課時(shí)內(nèi)快速掌握相關(guān)知識(shí)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)，做好教學(xué)內(nèi)容組織和教學(xué)方法非常關(guān)鍵。理論課環(huán)節(jié)在保證教材系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，合理精簡(jiǎn)課程、強(qiáng)化重點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容組織和教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)中，我們采用案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，通過基礎(chǔ)案例演示如何應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解；通過高階案例的學(xué)習(xí)，逐步介紹更完善的程序設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)方式，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

案例以“提出問題、分析問題、設(shè)計(jì)算法、歸納總計(jì)”的方式講授，該教學(xué)方式有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，這種教學(xué)方式不僅培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力、應(yīng)用能力、計(jì)算思維、創(chuàng)新能力，也激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生的上進(jìn)心和求知欲望。教師在一些知識(shí)點(diǎn)中加入了經(jīng)典算法或?qū)嵱冒咐故荆龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握程序設(shè)計(jì)方法及最新的技術(shù)，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。endprint

1.5 積極引導(dǎo)，因材施教

學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平不同，理解能力也不同。要提高授課質(zhì)量，就一定要重視這種差異。教師要引導(dǎo)并調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，提升學(xué)生自信心，讓學(xué)生的能力得到最大程度的發(fā)揮。為了促進(jìn)學(xué)生之間互幫互助、互相督促，我們重點(diǎn)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在學(xué)期之初指導(dǎo)學(xué)生自由組成小組，小組成員基本都是相處比較融洽的同學(xué)，有利于溝通和問題的討論。適時(shí)在課堂上以實(shí)際問題引導(dǎo)學(xué)生討論，不僅可以活躍課堂氣氛，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望及思維能力。在學(xué)期末每個(gè)小組都要上交一個(gè)功能實(shí)用并解決現(xiàn)實(shí)問題的綜合管理系統(tǒng)。如果功能比較完善、設(shè)計(jì)新穎、有創(chuàng)新，可以給予加分。

在教學(xué)過程中，教師要適時(shí)關(guān)心基礎(chǔ)較差的學(xué)生，給予鼓勵(lì)和幫助，增強(qiáng)他們的自信心，讓學(xué)習(xí)能力差的同學(xué)也可以掌握案例所涉及的知識(shí)，跟上教學(xué)進(jìn)度。對(duì)于基礎(chǔ)較好且對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)感興趣的學(xué)生，要充分調(diào)動(dòng)他們的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，鼓勵(lì)他們加快學(xué)習(xí)進(jìn)度并完成教材中的高階知識(shí)部分內(nèi)容，在實(shí)踐過程中給予適當(dāng)引導(dǎo)，讓他們發(fā)揮帶頭作用，帶動(dòng)整組同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

1.6 多元化的考核方式

課程采用多元化的考核評(píng)價(jià)方式，全面客觀地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，具有較好的區(qū)分度。考核內(nèi)容包括出勤率（10%）、課堂表現(xiàn)（包括回答問題、課堂討論等，10%）、實(shí)踐課作業(yè)（30%）、綜合設(shè)計(jì)（40%）、綜合設(shè)計(jì)報(bào)告（10%），視情況給予組長加分。考核評(píng)價(jià)方式重在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、表達(dá)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)腦探索，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

2 教學(xué)效果

課程改革以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)，重在強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算思維及應(yīng)用能力。教學(xué)方式從傳統(tǒng)的知識(shí)講授改變?yōu)榘咐?qū)動(dòng)式教學(xué)，教師在課堂上營造一個(gè)和諧的討論氛圍，通過案例提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓教與學(xué)形成良好的互動(dòng)，打破一言堂的局面，增加課堂的趣味性。通過案例導(dǎo)向的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題，使用正確的技術(shù)方法解決問題，不僅加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維能力，提高了計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

在課堂上教師與學(xué)生之間的良好互動(dòng)，不僅拉近了教師與學(xué)生的距離，消除了教師和學(xué)生之間的隔閡，而且讓教師更容易發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題，促進(jìn)教學(xué)改革，形成教學(xué)相長的良好態(tài)勢(shì)，取得了良好的教學(xué)效果。這種教學(xué)方式一方面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，降低了不及格率，另一方面教師與學(xué)生之間的關(guān)系也更融洽。課程結(jié)束后很多同學(xué)相繼報(bào)名參加全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、軟件設(shè)計(jì)師考試及軟件設(shè)計(jì)大賽。一些同學(xué)也積極參與教師主持的各類科研項(xiàng)目，不僅為科研項(xiàng)目增加了新鮮動(dòng)力，而且通過參與科研項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)能力，為將來的就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

該教學(xué)方法通過強(qiáng)化教材建設(shè)、改革教學(xué)內(nèi)容和考核方式，促進(jìn)了教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評(píng)價(jià)體制的完善，深受學(xué)生的歡迎和支持。課程的教學(xué)改革還需要在實(shí)踐中不斷完善，以促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)卓越人才。

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（編輯：孫怡銘）endprint