基于ChatGPT 的高職計算機軟件專業(yè)教學改革方案研究

萬騰

摘要：中國數(shù)字化轉型進入高速發(fā)展期，高職承擔著培養(yǎng)計算機專業(yè)人才的重要職責。文章提出一種基于ChatGPT 的計算機專業(yè)教學改革方案。方案以強化學生實踐技能培養(yǎng)為導向，設計了基于ChatGPT 的互動教學模型，實現(xiàn)自動化答疑、考試輔導、項目輔導、代碼評估、個性化學習等教學輔助功能，配合課程改革和企業(yè)實戰(zhàn)方案，促進學生學習效果和教學質量的整體提升。

關鍵詞：ChatGPT；計算機軟件技術專業(yè)；高職；互動教學模型；教學輔助

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）06-0021-03

0 引言

ChatGPT是一種基于人工智能技術的語言大模型，它采用大規(guī)模的預訓練和微調方法，學習了豐富的語言知識和語義理解能力，能夠與用戶進行自然語言交互[1]。無論是對于常見的問題還是復雜的語境，ChatGPT都能夠準確地理解用戶的意圖，給出有價值的回答，并能夠進行一定程度的推理和推斷。此外，ChatGPT還具備一定的個性化和情感理解能力，能夠與用戶建立情感連接，提供貼近用戶需求和喜好的答案。這種個性化的交互體驗，使得ChatGPT在AI助手、在線客服、教育輔助等多個領域展現(xiàn)出了其潛在的商業(yè)價值。

自2022年11月ChatGPT推出以來，國外有多所大學禁止該工具。部分學術界人士認為，學生使用ChatGPT可能會存在如下問題：1）分散注意力：學生在學習過程中需要集中精力，使用ChatGPT可能會分散他們的注意力，影響學習效果。2）學術舞弊：使用ChatGPT可能會導致學術不誠信問題，例如抄襲、作弊等[2]。3）錯誤引導：ChatGPT生成的回答可能存在不準確、有偏見或不適當?shù)膬热荨?）技術濫用：學生可能會濫用ChatGPT來進行欺騙、惡作劇或其他不當行為[3]。作為一種新的技術手段，必然有利有弊。在鼓勵學生獨立思考和完成學業(yè)的基礎上，更高效率地使用ChatGPT成為目前需要解決的問題[4]。習近平總書記強調：“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創(chuàng)新，充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢，加快發(fā)展伴隨每個人一生的教育、平等面向每個人的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育。”[5]計算機軟件專業(yè)要優(yōu)先考慮ChatGPT技術對日常教學的影響。

1 改革方案

ChatGPT在計算機軟件專業(yè)教學中具有廣泛的應用前景，但也需要配合教育改革才能發(fā)揮最大作用。文章提出一種基于ChatGPT的計算機軟件專業(yè)教學改革方案。方案架構見圖1。

方案主要分為三個部分：課程重構、人工智能和企業(yè)實戰(zhàn)。課程重構對計算機軟件專業(yè)課程進行重新構造設計，使課程方案更加適應當前IT行業(yè)需求。人工智能部分引入ChatGPT進行輔助教學，包含自動化答疑、個性化學習、項目輔導、代碼評估和考試輔導等5個部分，可以減輕老師的輔導工作量，并提升學生的學習效率。企業(yè)實戰(zhàn)部分根據(jù)企業(yè)的崗位和實際工作要求進行設計，對接真實企業(yè)工作環(huán)境，將學校學到的知識進一步轉化成工作技能，完成從學到用的轉變，提升學生的軟件專業(yè)素質。

1.1 重構計算機軟件專業(yè)課程

將ChatGPT引入教育行業(yè)進行應用，需要配合教育改革才能發(fā)揮其最大價值。計算機軟件專業(yè)的培養(yǎng)目標和課程設置也需要進行重構，以適應IT行業(yè)的需求變化。在實際企業(yè)開發(fā)過程中，軟件開發(fā)可以分為前端開發(fā)和后端開發(fā)兩個環(huán)節(jié)。前端開發(fā)主要負責設計和開發(fā)用戶界面，使用戶能夠直觀、高效地使用軟件。后端開發(fā)負責處理數(shù)據(jù)存儲、業(yè)務邏輯和系統(tǒng)安全等方面的工作，是支撐整個系統(tǒng)運行的關鍵。為了對接企業(yè)實際生產，專業(yè)課程也需要進行對應調整。在大學計算機軟件專業(yè)的課程設置中，對于喜歡前端開發(fā)的學生應加強對HTML、CSS和JavaScript等前端開發(fā)技術的教學，引入前端框架（如Vue、React和Angular）和前端工具（如Webpack、Babel 和ESLint），培養(yǎng)學生的前端開發(fā)能力，提升工程實踐經(jīng)驗。對于喜歡后端開發(fā)的學生，應注重培養(yǎng)學生的后端開發(fā)能力，包括對多種編程語言（如Java、Python、C++等）的教學，以及對后端框架（如Spring Boot、Django等）和數(shù)據(jù)庫（如MySQL、MongoDB和Oracle等）的深入學習。除了前端開發(fā)和后端開發(fā)，軟件工程也是大學計算機軟件專業(yè)不可或缺的一部分。軟件工程涉及需求分析、軟件設計、軟件測試與質量保證以及項目管理等方面的知識。在企業(yè)中，良好的軟件工程實踐是保證項目成功的關鍵。因此，在大學計算機軟件專業(yè)的課程設置中，應加強對軟件工程的教學，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維和團隊合作能力。綜合考慮前端開發(fā)和后端開發(fā)實際情況，重新定義課程培養(yǎng)目標，可以使學生更好地適應IT行業(yè)的需求變化。大學計算機軟件專業(yè)應注重培養(yǎng)具備綜合能力的計算機軟件專業(yè)人才，同時也兼顧學生的學習興趣。

學生學習完課程知識后，應鼓勵學生考取對應的行業(yè)證書，如Java、Python等編程語言的行業(yè)證書，進一步鞏固學習成果。這些證書可以提高學生的就業(yè)競爭力，并為他們未來的職業(yè)發(fā)展打下基礎。對于部分學習優(yōu)異，希望繼續(xù)深造的學生，在課后輔導課程中安排相關的競賽訓練，如ACM程序設計競賽、全國技能大賽等比賽的培訓。這些競賽可以提高學生的團隊協(xié)作能力、綜合素質和創(chuàng)新能力。通過課證賽融合教學，可以將課堂教學、證書培訓和競賽訓練有機地結合起來，為學生提供更加全面和實用的教育體驗。這種教學模式可以幫助學生更好地適應行業(yè)需求和就業(yè)市場，提升他們的職業(yè)競爭力。

社區(qū)合作學習，是一種課后繼續(xù)學習的模式。在國外，谷歌與多所大學合作，開展了一系列的社區(qū)合作項目，學生可以參與谷歌的開源項目，與谷歌工程師一起合作開發(fā)項目，了解行業(yè)實踐和最新技術動態(tài)。在國內，阿里和百度等互聯(lián)網(wǎng)公司也在網(wǎng)上發(fā)布了眾多開源項目，學校應該積極與企業(yè)合作，培養(yǎng)學生鉆研前沿科技的精神。這種合作學習模式提高了學生的實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，并促進了學術界和工業(yè)界的合作與交流。創(chuàng)新教學方法通常需要教師具備新的教學技能和知識。對于教師，可能需要接受培訓和支持才能適應這些新的教學模式。對于學生，創(chuàng)新教學方法的接受程度和適應能力可能有所不同，部分學生可能需要更多的時間來適應新的學習方式。盡管存在困難和挑戰(zhàn)，但通過充分的準備、資源支持和持續(xù)的改進，這些創(chuàng)新教學方法可以取得成功并帶來積極的影響。

1.2 引入ChatGPT 輔助教學

教育的主體是學生，發(fā)揮學生學習主觀能動性是教學成功的關鍵。在傳統(tǒng)的教學模式下，學生學習過程中遇到問題可以向老師提問，或者在網(wǎng)上查找相關資料來解決。由于老師無法做到實時解答學生問題，通過網(wǎng)絡查找資料是學生首選解決問題的方法。網(wǎng)絡資料雖然豐富，但是學生在查找過程中會遇到兩個關鍵問題：1）學生搜索資料的能力差異很大，很多學生無法在大量的網(wǎng)絡資料中找到真正能夠解決自己問題的答案。某些復雜問題的搜索，可能還會花費學生大量的時間。2）計算機學科類知識錯綜復雜，初學者在面臨網(wǎng)絡提供的似是而非的答案時，可能無法判斷其真?zhèn)巍Ａ硗猓瑢W生如果想進一步鞏固和提升自己的學習知識，也需要加大練習和應用。但是，傳統(tǒng)教學模式中，往往作業(yè)由老師布置，而老師布置的作業(yè)并非面向個人，而是面向整個班級。老師無法掌握每個學生的學情，如果個別學生對于某個知識點掌握不夠好，想通過練習進一步進行提高時，無法第一時間獲取到對應的作業(yè)進行練習。ChatGPT引入輔助教學，可以提高學生的自主學習效率。

ChatGPT可以實現(xiàn)如下幾個功能。

1）自動化答疑：利用ChatGPT能夠構建一個智能答疑系統(tǒng)，協(xié)助學生解決他們在學習計算機專業(yè)知識過程中遇到的問題。學生通過與ChatGPT進行對話來獲取即時的答案和解釋，無需教師參與，減輕老師的負擔，也可以提高學習效率。

2）個性化學習：ChatGPT可以根據(jù)學生的學習需求和興趣，提供個性化的學習建議和資源推薦。學生通過與ChatGPT進行對話，提出自己的學習目標和學習過程中遇到的具體困難點。ChatGPT可以收集并根據(jù)這些信息為學生量身定制學習計劃和教材推薦。例如，在Java程序設計課程教學中，學生對于循環(huán)語句掌握不夠深，可以向ChatGPT獲取關于循環(huán)語句部分的練習。學生在遇到某個練習完成后仍然想進一步進行鞏固，可以向ChatGPT提問，獲取該練習的相似題目。

3）項目輔導：計算軟件專業(yè)課程通常包含一些實踐項目，學生在完成這些項目時可能會遇到各種問題。ChatGPT在訓練時學習了大量的項目代碼，它可以作為一個虛擬的企業(yè)老師，為學生提供技術支撐，例如：學生可以向ChatGPT咨詢關于項目的設計思路和技術問題等。ChatGPT可以提供大量的項目案例供學生進行自主學習，學生如果需要開發(fā)某種類型的項目，可以讓ChatGPT提供該項目已經(jīng)有的案例，這樣學生可以在這個基礎上進行開發(fā)，不僅可以減少開發(fā)時間，也能吸取前人的開發(fā)經(jīng)驗，迅速提升自己項目開發(fā)的能力。

4）代碼評估：ChatGPT能夠自動評估學生提交的代碼。學生完成程序編寫后，與ChatGPT進行對話，ChatGPT可以分析出學生代碼中的錯誤，并給出相應的修改意見。這樣可以提高代碼質量，幫助學生更好地理解和應用編程知識。此外，學生在開發(fā)過程中遇到不會寫的代碼，ChatGPT可以對學生進行代碼提示。

5）考試輔導：ChatGPT能夠提供考試輔導和模擬考試。在學校組織的正式考試前，學生通過與ChatG?PT進行對話，了解某門計算機專業(yè)課程考試的內容和要求，并進行模擬考試練習。學生完成模擬練習后，ChatGPT 可以根據(jù)學生的答案給出評分和反饋。ChatGPT可以提供多套試卷供學生練習，學生在正式考試前通過大量的模擬練習，會加深對各個知識點的記憶。正式考試結束后，學生可以將自己考試出錯的題目提交給ChatGPT，讓ChatGPT給出參考答案，學生根據(jù)參考答案可以對相應知識點進一步深入學習。

下面，以傳統(tǒng)的Java 程序設計課程為例，闡述ChatGPT引入計算機軟件專業(yè)教學后存在的問題。表1列出了目前常見的Java編程題目，其中難易程度由學生打分后評級為容易、中等、困難三個等級。利用ChatGPT解決表中給出的10個題目，結果發(fā)現(xiàn)ChatG?PT對于網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)過的問題，全部都能夠正確解答。但是，如果提交的問題進行了創(chuàng)新性改動，設置了更多的條件或者障礙時（例如回文判斷改編版，設置萬能字符可以和任意字符匹配等），ChatGPT給出的答案往往是存在錯誤的。利用ChatGPT進行輔助教學時，需要防止學生過度依賴ChatGPT，或者利用ChatGPT進行考試舞弊。此外，ChatGPT也無法保證100%正確，在提供答案時，也可能存在錯誤，這可能會誤導學生。

為了解決這兩個問題，可以采取如下方法來進行應對：1）對學生使用ChatGPT輔助進行監(jiān)管：所有學生接入統(tǒng)一平臺使用ChatGPT，統(tǒng)一管理學生使用Chat?GPT時的行為和活動，及時發(fā)現(xiàn)并阻止作弊行為。平臺引入查重工具來檢測學生提交的作業(yè)或者考試答案，判斷是否存在與ChatGPT相似的模式或解答。2）設計有創(chuàng)造性的問題：設計問題時，可以選擇那些需要學生進行思考、分析和創(chuàng)造性思維的問題，而不僅僅是簡單的知識回答。這樣可以減少學生依賴Chat?GPT來獲取答案的可能性。3）強調學術誠信：學校應加強對學術誠信的教育和宣傳，讓學生明白作弊的后果，也讓學生知道學習的過程比學習的結果更重要，技能的成長無法通過作弊獲取。4）多維度教學評價體系：教師可以采用面試答辯、實驗、項目作業(yè)等，全面評估學生的學習成果。在專業(yè)課結束后，可以對接企業(yè)，讓學生參加企業(yè)實際生產，通過學生在企業(yè)的表現(xiàn)進一步對學生的學習情況進行評價。5）ChatGPT 答案更正機制：定期收集學生對ChatGPT回答有疑問的案例，教師對案例進行核對，如果確實有錯誤，則在平臺進行發(fā)布，及時通知學生進行查閱更正。

1.3 企業(yè)實戰(zhàn)歷練職業(yè)技能

社會數(shù)字化程度越來越深，企業(yè)對軟件開發(fā)的要求也越來越高。企業(yè)實戰(zhàn)是一種重要的課程形式，可以幫助學生更好地了解企業(yè)軟件開發(fā)的實際情況，提高實踐能力和就業(yè)競爭力。企業(yè)實戰(zhàn)是指將傳統(tǒng)的課堂教學轉變?yōu)橐云髽I(yè)項目為基礎的教學模式。在這種模式下，學生需要參與到真實的企業(yè)項目中，負責項目的需求分析、設計、開發(fā)、測試和項目交付等環(huán)節(jié)。通過企業(yè)實戰(zhàn)，學生可以更好地理解軟件開發(fā)的流程和方法，掌握實際應用技能。

在企業(yè)項目化重構課程中，學生需要完成以下任務：1）項目需求分析：學生與企業(yè)合作，了解項目的需求和目標，制定項目計劃和進度安排。2）項目設計：學生根據(jù)項目需求，設計應用系統(tǒng)的總體架構、模塊和接口等。3）項目開發(fā)：學生根據(jù)設計文檔，使用編程語言和開發(fā)工具進行編碼，完成應用系統(tǒng)的各項業(yè)務功能。4）項目測試：學生對軟件系統(tǒng)進行測試和調試，確保應用系統(tǒng)的各項功能能夠滿足業(yè)務需求，并運行穩(wěn)定。5）項目交付：學生將完成的軟件系統(tǒng)交付給企業(yè)，并對目標用戶進行培訓和技術支持，收集用戶遇到的問題，并進行迭代開發(fā)。

通過參與企業(yè)項目化重構課程，學生可以獲得以下好處：

1）實踐能力提升：通過參與真實的企業(yè)項目，學生可以更好地了解軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)和實際情況，掌握實際應用技能。企業(yè)實戰(zhàn)為學生提供了一個真實的工作環(huán)境，使他們能夠將在課堂上學到的理論知識應用到實際項目中。通過實踐，培養(yǎng)了學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維。學生在企業(yè)實戰(zhàn)中能夠積累實際項目經(jīng)驗，為今后進入企業(yè)工作打下了堅實的基礎。

2）企業(yè)文化和職業(yè)規(guī)范學習：企業(yè)實戰(zhàn)使學生接觸到真實的企業(yè)，了解企業(yè)文化和職業(yè)道德規(guī)范。企業(yè)實習可以幫助學生更好地了解自己的興趣和擅長領域，從而為未來的職業(yè)規(guī)劃提供指導。企業(yè)實戰(zhàn)可以讓學生更好地適應企業(yè)的需求，提高就業(yè)競爭力。

3）與企業(yè)合作機會增加：通過企業(yè)實戰(zhàn)，學生可以與對接企業(yè)建立聯(lián)系，增加與企業(yè)合作的機會。學生通過實戰(zhàn)建立職業(yè)網(wǎng)絡，了解行業(yè)動態(tài)和就業(yè)機會，并為將來的就業(yè)做好準備。

計算機軟件專業(yè)企業(yè)實戰(zhàn)對于學生的職業(yè)發(fā)展和個人成長具有重要意義。它不僅能夠提升學生的實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，還能夠為他們的職業(yè)規(guī)劃和就業(yè)提供有力支持。

2 結論

ChatGPT在計算機軟件專業(yè)教學中具有廣泛的應用前景，但是也需要配合教育改革才能發(fā)揮其最大價值。方案從課程重構開始，為引入ChatGPT輔助教學打下基礎。ChatGPT可以為學生提供個性化的學習支持，為教師提供輔助教學。通過引入ChatGPT輔助教學，學生能夠更好地理解和掌握計算機專業(yè)知識，學校能夠提供更好的教學體驗。然而，ChatGPT仍然是一個機器生成的模型，可能存在一定的局限性和誤差，因此在使用過程中需要結合其他教學方法和資源，以確保教學效果的全面和準確。最后方案提出利用企業(yè)實戰(zhàn)將學校學到的知識進一步轉化成工作技能，完成從學到用的轉變。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：王力】