普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生編程能力培養(yǎng)的思考和實(shí)踐

柯永振，王瑞昆，楊 帥

（天津工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件學(xué)院，天津 300387）

0 引 言

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)掌握相關(guān)技術(shù)的從業(yè)人員的需求越來(lái)越大，同時(shí)，對(duì)從業(yè)人員需要的技能要求也越來(lái)越高。然而，計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)編程技術(shù)和編程語(yǔ)言的日新月異，更新?lián)Q代極快，導(dǎo)致編程技術(shù)越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，這就要求研究生緊跟時(shí)代發(fā)展，掌握最新的編程技術(shù)。計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生的研究課題大部分是面向?qū)嶋H應(yīng)用的算法研究，在提出或改進(jìn)算法的同時(shí)，必須編程實(shí)現(xiàn)該算法，以驗(yàn)證所提算法的正確性和優(yōu)越性。因此，編程能力對(duì)于研究生兩年多的課題研究也至關(guān)重要。

然而，目前普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生的編程能力普遍較差，分析原因主要包括：①很多學(xué)生從三本院?？紒?lái)或由其他非計(jì)算機(jī)類專業(yè)調(diào)劑過(guò)來(lái)，原有的編程基礎(chǔ)較差，沒(méi)有掌握基本的編程思維和方法，無(wú)法滿足未來(lái)學(xué)習(xí)和工作需要；②很多學(xué)生為了考研，在本科階段只注重考研理論課程的學(xué)習(xí)，缺少編程訓(xùn)練和實(shí)踐。此外，不同研究生的研究方向、興趣點(diǎn)和熟悉的編程語(yǔ)言各不相同[1]。因此，如何合理安排教學(xué)，提高普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生的整體編程能力至關(guān)重要。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是目前計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)使用最廣泛的編程技術(shù)，很多最新的編程框架都是以面向?qū)ο蠹夹g(shù)為基礎(chǔ)[2-3]，面向?qū)ο蠹夹g(shù)也是計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生階段所開(kāi)設(shè)的與編程最密切相關(guān)的一門課程，因此，通過(guò)面向?qū)ο蠹夹g(shù)課程建設(shè)，提高普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生的編程能力，是一種很好的選擇。

1 課程改革建設(shè)內(nèi)容

1）開(kāi)展分類教學(xué)。

普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生的編程能力普遍不強(qiáng)，而且存在較大差異，有一部分學(xué)生的編程基礎(chǔ)較好，而個(gè)別學(xué)生編程能力很差，幾乎是零基礎(chǔ)。目前一門研究生課程的課時(shí)為32課時(shí)，無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)兼顧各類學(xué)生的個(gè)體差異。有的學(xué)生反映，由于基礎(chǔ)差，原有的講課內(nèi)容不好理解；而有的學(xué)生則反映講課內(nèi)容應(yīng)該多講實(shí)際案例和最新的編程技術(shù)。為了提高研究生的整體編程能力，有必要開(kāi)展分類教學(xué)。

教師可以將課程內(nèi)容分為課堂講授和課下自學(xué)兩部分，解決課時(shí)不足和學(xué)生個(gè)體差異的問(wèn)題。課堂講授內(nèi)容是要求大部分學(xué)生能掌握的編程技術(shù)。課下自學(xué)部分主要針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)和個(gè)體能力不同的特點(diǎn)，開(kāi)展高低層次學(xué)習(xí)：①將最基礎(chǔ)的編程技術(shù)課件、視頻和學(xué)習(xí)資料放到課程教學(xué)平臺(tái)上，要求編程基礎(chǔ)差的學(xué)生利用課后時(shí)間按照計(jì)劃提前自學(xué)；②將最新的編程技術(shù)學(xué)習(xí)資料放到課程教學(xué)平臺(tái)，供學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生課后自主選擇學(xué)習(xí)。

2）更新教學(xué)內(nèi)容，緊跟最新編程技術(shù)發(fā)展。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了許多新的技術(shù)和方法。雖然這些年也在不斷更新教學(xué)內(nèi)容，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上技術(shù)的發(fā)展速度。因此，有必要對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行梳理，除了講授面向?qū)ο蠡痉治龇椒ê途幊碳夹g(shù)，還有必要針對(duì)目前流行的Web開(kāi)發(fā)框架、手機(jī)App開(kāi)發(fā)和微信小程序開(kāi)發(fā)，講授相關(guān)的編程知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)新技術(shù)的了解，掌握使用新技術(shù)的編程能力。

3）探索新的課程考核模式。

雖然除了采用傳統(tǒng)的筆試外，還可以通過(guò)課程作業(yè)的方式考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，但整體上還存在無(wú)法真正度量學(xué)生編程能力、考核不及時(shí)的問(wèn)題。因此，有必要探索新的考核模式，探索“定期交流匯報(bào)—實(shí)踐過(guò)程監(jiān)督—最后答辯匯報(bào)”的考核新模式。通過(guò)交流匯報(bào)不僅了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而且可以增強(qiáng)學(xué)生間的學(xué)習(xí)。通過(guò)中間實(shí)踐環(huán)節(jié)文檔和編程結(jié)果的審核考察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而可以有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。最后要求學(xué)生就所做的課程實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行答辯匯報(bào)，既考核了學(xué)生的實(shí)際編程能力，又鍛煉了學(xué)生的上臺(tái)匯報(bào)課題能力。

4）以實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求為導(dǎo)向，以提高實(shí)際編程能力為目標(biāo)，通過(guò)案例教學(xué)[4]，提高研究生的編程實(shí)踐能力。

編程能力的提高要靠實(shí)際項(xiàng)目訓(xùn)練，因此有必要在課程的內(nèi)容設(shè)置上，以企事業(yè)單位的實(shí)際項(xiàng)目為案例，采用最新的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，傳授最新的編程技術(shù)（web開(kāi)發(fā)框架、手機(jī)App開(kāi)發(fā)、微信小程序開(kāi)發(fā)、EChart可視化技術(shù)等技術(shù)），通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)實(shí)際項(xiàng)目的一部分功能，鍛煉學(xué)生的分析能力和實(shí)際編程技能。通過(guò)對(duì)比分析實(shí)際可運(yùn)行系統(tǒng)和自己編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的差異，學(xué)生能真正體會(huì)如何進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、編寫(xiě)好的程序代碼，從而找出自己不足，提高編程能力。

5）建設(shè)課程的在線學(xué)習(xí)和分享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)課程自學(xué)和編程技術(shù)的開(kāi)放共享。

根據(jù)課程的實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)課程在線學(xué)習(xí)和分享平臺(tái)。首先，可以將提前準(zhǔn)備的課件和視頻資料放到平臺(tái)上，供學(xué)生在線自學(xué)；其次，實(shí)現(xiàn)一些資源分享，包括最新技術(shù)介紹、優(yōu)秀代碼分享、歷屆研究生課程作品展示等。

2 實(shí)施方案

2.1 課程結(jié)構(gòu)安排

課程結(jié)構(gòu)安排的主導(dǎo)思想是通過(guò)減少理論授課學(xué)時(shí)、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程能力，而且實(shí)踐環(huán)節(jié)選擇的內(nèi)容應(yīng)該是最近大家比較熟悉、比較熱門、可以采用最新技術(shù)實(shí)現(xiàn)、學(xué)好后能夠推廣應(yīng)用的課題，從而讓學(xué)生有興趣投入精力學(xué)習(xí)。

筆者在有限的32學(xué)時(shí)內(nèi)，安排講授18學(xué)時(shí)、案例編程實(shí)踐12學(xué)時(shí)、課程考核2學(xué)時(shí)，其中講授內(nèi)容又分為基本理論教學(xué)10學(xué)時(shí)和實(shí)際編程技術(shù)教學(xué)8學(xué)時(shí)；另外安排22學(xué)時(shí)的自學(xué)內(nèi)容，其中簡(jiǎn)單內(nèi)容8學(xué)時(shí)、高級(jí)內(nèi)容8學(xué)時(shí)、案例自學(xué)6學(xué)時(shí)。課程教授和實(shí)踐內(nèi)容以目前主流的Web開(kāi)發(fā)為主，以手機(jī)App、微信小程序開(kāi)發(fā)為輔。

案例編程實(shí)踐安排3個(gè)內(nèi)容，其中第1個(gè)案例為簡(jiǎn)單案例，所有學(xué)生必須學(xué)會(huì)，占用2學(xué)時(shí)（多余任務(wù)由學(xué)生課余時(shí)間完成）；第2個(gè)案例為基本案例，完成一個(gè)相對(duì)完整的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，所有學(xué)生能夠基本掌握，為中等難度案例，占用10學(xué)時(shí)；第3個(gè)案例為較復(fù)雜案例，作為自選任務(wù)，鼓勵(lì)部分學(xué)生完成，占用8學(xué)時(shí)。

2.2 講授內(nèi)容安排

在課程講授的18課時(shí)安排上，內(nèi)容主要包括課程概述、軟件編程技術(shù)發(fā)展、面向?qū)ο蟾艣r和核心概念、面向?qū)ο蠡舅季S模式和分析方法、簡(jiǎn)單多層框架開(kāi)發(fā)模式、MVC模式、SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架，以及結(jié)合MVC框架需要的基本編程技術(shù)。在講授內(nèi)容的間隙，要求學(xué)生自學(xué)一些內(nèi)容，同時(shí)安排案例教學(xué)內(nèi)容，保證理論教學(xué)和實(shí)踐的交叉進(jìn)行。

2.3 案例教學(xué)安排

案例教學(xué)安排見(jiàn)表1。

2.4 自學(xué)內(nèi)容安排

在自學(xué)內(nèi)容安排上，首先面向原來(lái)基礎(chǔ)較差的學(xué)生安排8學(xué)時(shí)的簡(jiǎn)單內(nèi)容，包括Java集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、調(diào)試和部署，面向?qū)ο蠡菊Z(yǔ)法，前端開(kāi)發(fā)技術(shù)JS的基本概念語(yǔ)法等；其次面向編程能力水平較高、學(xué)有余力的學(xué)生安排8學(xué)時(shí)較復(fù)雜內(nèi)容，包括EChart可視化技術(shù)、App應(yīng)用開(kāi)發(fā)、微信小程序開(kāi)發(fā)以及手機(jī)App和微信小程序應(yīng)用實(shí)踐學(xué)習(xí)。

表1 案例教學(xué)安排

2.5 課程考核模式研究

整體考核分為兩個(gè)部分：筆試（50%）和案例實(shí)踐完成情況（50%）。筆試主要考核學(xué)生對(duì)基本概念、技術(shù)的掌握以及對(duì)整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路的掌握能力，分為填空題、選擇或者判斷題、簡(jiǎn)答題、設(shè)計(jì)題、論述題。

案例實(shí)踐考核又分為3個(gè)部分：簡(jiǎn)單案例1（20%）、基本案例2（30%）和復(fù)雜加分案例（10%）。簡(jiǎn)單案例1是一個(gè)基本的實(shí)踐要求，要求學(xué)生必須完成，安排在課程中期，主要目的是通過(guò)中期的簡(jiǎn)單案例，了解各個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度以及設(shè)計(jì)編程能力，從而督促學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)，指明學(xué)習(xí)方向，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整后續(xù)課程內(nèi)容。學(xué)生在規(guī)定期限完成案例后，教師逐個(gè)檢查并打分。基本案例2是一個(gè)真正培養(yǎng)學(xué)生編程能力的案例，要求學(xué)生基于基本需求，擴(kuò)展內(nèi)容，設(shè)計(jì)程序框架，并編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能相對(duì)完整的系統(tǒng)。學(xué)生上交項(xiàng)目文檔和源代碼，并到講臺(tái)進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)項(xiàng)目的主要功能、實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)、項(xiàng)目的心得體會(huì)等。教師對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出優(yōu)點(diǎn)和不足供全班同學(xué)學(xué)習(xí)與討論，學(xué)生也可以針對(duì)項(xiàng)目提問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生相互之間交換代碼學(xué)習(xí)。教師根據(jù)匯報(bào)情況和項(xiàng)目資料進(jìn)行打分。復(fù)雜加分案例是在基本案例2的基礎(chǔ)上，提出更多更難的功能要求，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生完成，根據(jù)完成情況加分（0～10分），但加分后總分不超過(guò)100分。

整體上采用實(shí)踐過(guò)程監(jiān)督（簡(jiǎn)單案例1）和最后案例匯報(bào)（基本案例2）來(lái)考核學(xué)生的實(shí)際編程能力和上臺(tái)匯報(bào)能力，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生完成更多的實(shí)踐任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生相互之間學(xué)習(xí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文的教學(xué)方法改革已經(jīng)在天津工業(yè)大學(xué)實(shí)行。從最終的實(shí)施情況來(lái)看，大部分研究生的編程能力得到較大提高，都能做出一個(gè)較為完整的應(yīng)用系統(tǒng)，取得了較好的教學(xué)效果。