基于云平臺的程序設計類課程實驗教學改革應用探索

阮順領 顧清華 陳永鋒

摘 ?要：文章針對實驗教學資源共享性和開放性不足問題，探討基于云計算平臺的開放式實驗教學模式，提出基于云平臺的實驗教學、工程實踐、科研創新和過程考核的四元耦合實踐教學體系，以達到提高實驗教學質量和效率的目的。

關鍵詞：多層次實踐教學;程序設計能力;云計算;四元耦合

作者簡介：阮順領，西安建筑科技大學講師;顧清華，陳永鋒，西安建筑科技大學。（陜西 西安 710055）

基金項目：本文系西安建筑科技大學教育教學改革項目（項目編號：JG021613）、西安建筑科技大學課程建設項目（項目編號：1609217034）的研究成果。

中圖分類號：G712 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-0568（2019）03-0018-02

教育信息化在提高國民素質和增強國家創新能力方面起到了重要的作用，逐漸引起國家和教育主管部門的高度重視。國務院頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確指出，信息技術對教育發展具有革命性影響，必須給予高度重視;教育部印發了《教育信息化十年發展規劃（2011—2020 年）》，對未來十年的教育信息化工作進行了整體規劃和全面部署。國內許多高校雖然在教學信息化基礎設施建設、教育管理信息化等方面取得了較好成效，但是教學資源共建、共享的機制尚未形成，信息化對教學改革的促進功能尚顯不足，需要借助新的信息共享技術對教學模式進行改革。

程序設計類課程是高等院校計算機教學的基礎課程，也是計算機相關專業的核心課程。目前的培養模式一般側重于培養學生的理論知識儲備，學生應用實踐設計能力不足，致使畢業生與企業招聘需求出現偏差。針對上述現象和問題，本研究在教學組織模式、實踐教學體系和考核方式等方面做了一些探討和實踐，為提升學生的實踐應用能力提供一些思路參考。

一、程序設計類課程實驗教學現狀分析

程序設計類課程是實踐應用型課程，許多高校任課教師也發現了學生存在實踐能力差的情況，并積極探討如何培養學生的理論結合應用能力、實踐設計能力，嘗試對程序設計類課程教學進行改革。通過調查發現，目前程序設計實踐教學還存在以下問題：

1. 實驗教學資源共享性不足。很多高校在實驗室建設方面一直重視有形資產的硬件投入，對軟件資源類投入不足，較少關注課程實驗共享性平臺的搭建，程序設計實驗資源的共享性管理不到位，用于實驗的案例資源庫建設進展緩慢。

2. 實驗教學內容系統性不足。程序設計類課程的實驗教學往往與理論授課同時進行，主要是對所授理論知識的驗證與應用拓展，無法有效提高學生的實踐能力。同時，由于實驗教學資源缺乏綜合性和系統性，與工程應用結合不足，致使學生缺乏主動性和探究式學習。

3. 教學互動具有時空局限性。學生具備程序設計實踐能力是一個循序漸進的過程，大部分學生的學習遷移較慢，需要教師較多悉心指導，更多師生互動。在現有教學模式下，師生課后往往通過QQ、E-mail等進行交流，且只是少數學生的個別行為，已有的實驗條件與交流渠道無法實現高效地互動交流。

4. 學生考核缺乏全過程性。程序設計課程教學通常采取課后作業、上機實驗、交流問答等方式對學生進行訓練，而以上教學過程中的關鍵活動通常難以系統性記錄和分析，最終考核成績主要依據實驗報告和答卷。而一份漂亮的實驗報告和答卷并不能代表學生所有情況，無法評價學生是否具備應有的能力與素質，缺乏對學生全過程考核。

針對以上問題，本文從以下幾方面對實驗教學進行改革探討和實踐：構建實驗教學的云資源共享平臺，對實驗教學課堂組織模式進行改革;構建階段式、多層次實驗教學資源案例庫，對實驗教學內容進行改革;采用創新驅動和案例驅動的教學模式，對實踐教學方法進行改革;采用全過程動態評價考核方式，對實驗教學考核方式進行改革。

二、程序設計類課程云平臺實驗教學改革設計

針對程序設計類課程實驗教學的問題現狀，本研究通過構建實驗教學資源共享云平臺，從實踐教學的課堂組織模式、工程實踐教學體系、科研創新驅動方法和教學考核方式等幾個方面對實驗教學改革展開研究，并依據云平臺資源開放共享的優勢，提出了基于四元耦合的實踐創新培養模式。

實驗教學云平臺采取“階段式分層次實踐教學”的體系結構，在不同的階段采用不同的系統平臺和案例資源，以達到培養目的，體系結構如圖2所示。

1. 理論教學部分。主要進行基礎理論知識培養，平臺主要包括課程課件、重點理論知識點專項解讀、知識點示例性代碼。

2. 課程實驗部分。主要包括課程實驗案例包和課程設計案例包、通過專題的設計任務、培訓學生理論知識轉化能力。資源庫分為初級和進階級兩種類型。

3. 工程應用部分。主要包括專項案例包和綜合實驗團隊案例包。通過熟悉和優化已有的工程系統，著重培訓學生的工程實踐開發能力。資源包括桌面系統應用開發和移動端應用開發兩個方向。

4. 科研創新部分。主要是常用的優化算法和智能算法，通過熟悉經典的優化算法，鍛煉學生的邏輯思維能力。

5. 過程考核部分。通過建立記錄學生學習過程記錄的日志系統，并對學生進行多次分級評價，激發學生學習的興趣和信心，并從根本上改變“一考定成敗”的做法。其考核體系結構如圖3所示。

三、程序設計類課程實踐教學改革價值分析

本研究提出的“四元耦合”實驗教學培養模式，包括教學組織形式、工程實踐、創新創業和學業評價考核，其價值主要體現在以下幾方面：

1. 改革教學組織模式延伸教學時空。基于云平臺在信息資源共享方面的獨特優勢，使實驗教學的課堂延伸到課前和課后，打破傳統實驗教學的時空界限。并使實驗課堂的線上、線下一體化，改變程序設計類課程的實驗教學組織模式，充分利用有限的實驗室資源，提高師生實踐教學的效率。

2. 系統性實踐能力培養促進專業技能轉化。采用工程案例引導學生進行實踐學習，克服教材過于系統、知識鏈接過于零散的弊端，在項目中融合多方面知識，注重知識的綜合運用。同時，在教學過程中關注學生個體差異，通過合理分組明晰每位學生的學習任務，消除惰性思想和依賴心理，從而促進設計能力的提升。

3. 結合科研創新能力培養激發學習興趣。將科研創新培養方式引入本科生實驗教學中，增強和激發學生的好奇心和創造力。并結合大學生創新創業的競賽活動，使學生在科研興趣中鍛煉程序設計能力和工程實踐應用能力。

4. 全過程考核引導學習目標。借鑒形成性評價方法，在課程教學評價中強化全過程考核，從實驗教學準備階段，到實驗教學執行階段，管理實驗作業、項目實踐過程等關鍵活動，為考核提供參考依據，使教學與評價融為一體，以客觀評價學生對知識的掌握和應用情況，做到在評價中學習，在學習中評價。

四、結語

傳統實驗教學方式在課堂組織方式、實驗開放性和考核全面性等方面具有一定局限性。本研究基于云計算實驗室資源開放性和共享性的優勢，探討構建基于云平臺的階段式、分層次實踐教學平臺，有效提高實踐教學的開放性，實驗資源的共享率和學生考核的全面性，使程序設計類課程的實踐教學達到更理想的效果。

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責任編輯 ?郝 ?嬋