0 引 言
建好人才培养“生态雨林”是顺应时代需求,立足教育现状,满足人的发展所作出的重要部署[1]。建好人才培养“生态雨林”的关键在课程建设,课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量[2]。我国于 2014 年提出全面深化课程改革工程,落实立德树人的根本任务,强调重视培养学生的核心素养[3]。
面向对象程序设计课程是软件工程专业一门非常重要的学科基础教育课程,结合我校“服务国防、服务地方”的办学定位和软件工程专业致力于培养创新性、应用型软件技术人才的要求,我们面向产业需求,制定了“知识·能力·素养”三维可测的课程目标。
知识目标:能够运用面向对象的基本原理、方法和工具,对软件工程中的程序设计问题进行准确表述。
能力目标 1:能够运用面向对象“思维”,对小型工程问题进行问题分析和求解,具有面向对象计算思维能力。
能力目标 2:能够针对复杂工程问题,提出合理的设计方案,并能使用 UML 建模工具和 Java 开发环境,进行面向对象软件系统的设计与开发。
能力目标 3:具有自主学习和合作学习的能力,在不断的实践中,锤炼规范的文档表达能力、流畅的口头表达能力。
素质目标:养成主动学习、迎难而上、精益求精、创新笃实的职业素养和服务社会、科技强国的家国情怀。
1 课程教学中存在的问题
本课程的授课对象是软件工程专业本科二年级学生,在长期的教学中发现,困扰学生学习的三大问题如下。
1)面向对象思想难形成。
在先修课程程序设计基础中,面向过程的思维先入为主,学生难以摆脱面向过程思维的束缚,从面向过程过渡到面向对象有相当大的
难度。
2)工程设计思维难建立。
在编程能力方面,学生会小案例不会大项目,而实际的工程项目,从项目的需求到项目的最终实现,需要复杂的工程设计。
3)职业核心素养难培养
学生难以摆脱应试教育下被动学习、缺乏创新的不良习惯,而未来职业的特点要求学生必须与时俱进,主动学习,不断创新。
2 课程教学创新理念与思路
针对课程教学中存在的问题,立足“以学生发展为中心”的教育理念,构建“一驱动·多融合·四递进·六阶化”的全新教学模式,即以项目为主轴架构课程的教学,通过课程融合、产教融合、内容与思政融合、学习与竞赛融合、课程与岗位融合、知识与能力融合、线上与线下融合、校内与校外融合、过程与结果融合,开展教学创新改革,并根据布鲁姆对认知领域的分层,构建“学原理·会实践·能应用·重创新”的融入思政体系的四递进课堂,最后综合应用主体多元化评价和成果多元化评价策略,从课堂活动、作业、实验、阶段测验、期末测验和大作业 6 个方面对教学质量进行评价。教学创新成果解决问题的途径和思路见表 1。
3 课程教学创新改革实践
3.1 重构“一驱动—任务挑战式”教学内容,搭建“实践砺人”路径
本课程教学创新改革的核心是采用了沉浸式项目驱动教学法,重构了“一驱动—任务挑战式”教学内容,即教学内容以项目驱动,以项目为主轴而架构课程的教学,项目来源主要是与企业作的产教融合项目。实际教学中,将项目按照教学内容进行拆解,学生每个章节或每堂课的学习成果是解决了项目中的某个问题,学生本门课程的学习是完成了一个实际的项目。在最近 3 年的教学中,课程选择了已经上线运行的产教融合项目“电商购物平台”,项目被拆解形成了 17 次环环相扣的任务链(如图 1 所示),让学生在层层递进的任务链中建立起面向对象思维和工程设计思维,夯实基础,并在不断地训练中,培养主动学习、迎难而上、精益求精、创新笃实的职业素养,达到实践砺人的育人效果。
3.2 构建“多融合—递进迭代式”教学案例,丰富“资源育人”池塘
课程组通过与先修课程数据结构与算法进行“课程融合”、与学科竞赛进行“赛教融合”、与岗位需求进行“课岗融合”,构建了由学科竞赛赛题、知名公司面试题等内容构成的“多融合—递进迭代式”案例素材库,其中,递进除了体现在案例的难度由浅入深,更体现在对于同一案例的训练会随着课程章节的推进设置不同的迭代版本。例如,在用 Java 语言实现线性表的案例中(如图 2 所示),设置了 7 个迭代版本,关联了 6 个章节的知识点,让学生在不断的迭代中形成面向对象思想,夯实基础,修炼内功。
3.3 营造“多融合—互动延展式”教学氛围,创设“环境育人”时空
3.3.1 线上与线下融合,延展课堂时空,加强师生互动
课程依托超星一平三端的信息化教学平台,建立了立体化的教学资源,利用完善的线上资源,提升线下教学的效果,延展课堂时空,突出学生的主体地位,使学生学习方式由被动接受式变为主动式、探究式、参与体验式,增强了师生互动,实现了基于学生、教师、教学资源共享和教学环节控制之间的良性互动,如图 3 所示。
3.3.2 校内与校外融合,搭建校企桥梁,学生分层培养
在课堂的组织形式上,分为校内老师主导的实体课堂和校外老师参与的延展课堂,实体课堂分为理论+实验示范课、实验课和产教融合课,面向全体学生,引导学生在做中学,构建以学生为中心的能力培养型课堂。线上延展课堂由企业老师或优秀毕业生主导,面向竞赛要求、学科前沿和产业需求,以讲座或分享会的形式开展,面向学有余力的同学。
3.4 铺设“四递进—共情相长式”育人路径,疏通“思政育人”渠道
3.4.1 “课堂推进”四递进
根据布鲁姆对认知领域的分层,构建“学原理·会实践·能应用·重创新”的四递进课堂,创设“讲学练创交融”的互动课堂(如图 4 所示)。“学原理”侧重于课程中需要记忆和理解的部分,通过启发式教学法加强学生对于知识的理解程度;“会实践”侧重于理论的应用,通过教师或优秀学生的示范引领,让学生在实践中将原理内化于心;“能应用”侧重于项目的应用和分析,通过沉浸式项目驱动教学法,在项目设置的任务挑战中,帮助学生提升面向对象分析的能力和工程项目设计的能力;“重创新”侧重于源于课堂高于课堂的“创作”,通过小组自主创作实验的设置,让学生在交流、探讨和小组互评中,强化知识的应用,不断提升创新意识,培养与时俱进的思维习惯。图 5 展示了在讲解缓冲流时,四递进课堂的详细情况。
3.4.2 “思政体系”四递进
在课程建设的过程中,我们一直认为,最好的思政教材是教师,最好的思政案例是榜样,结合习近平总书记和团队的育人理念,提炼出修德、明辨等思政点,勾勒“修身立德·朋辈互动·家国情怀·服务社会”的四递进思政线,并通过“课堂”绘制思政面,在“实践砺人”的不断挑战中形成共情相长的师生成长共同体,实现以情启智,以情润心,以情育人,课程的思政育人体系如图 6 所示。
3.5 打造“六阶段—多元多阶化”成长体系,深化“过程育人”节奏
课程践行成果导向、过程激励、多元主体参与的过程性与终结性相结合的学业评价机制,应用主体多元化评价和成果多元化评价策略,从课堂活动、作业、实验、阶段测验、期末测验和期末自主创作大作业 6 个方面对教学质量进行评价。其中,自主创作大作业由学生、校内老师和企业老师共同参与评定,评价体系如图 7 所示。每一轮的课程教学结束,课程组会根据评价结果持续更新教学内容,持续改进教学模式,持续优化教学组织,持续丰富教学资源。
4 教学改革成效
“一驱动·多融合·四递进·六阶化”的课程教学改革实施以来,最大限度地调动了学生学习的积极性、主动性和创新的热情,课程总评成绩逐年提升,学生的面向对象分析、设计、开发能力、项目工程化设计能力和职业核心素养得到了良好的训练。学生在 ACM、中国高校计算机设计大赛、蓝桥杯等各类赛事和大学生创新创业训练项目中表现突出,由课程团队指导的学生,连续 5 年获得国家级大学生创新创业训练项目的支持,有效提升了学生的专业技能和就业竞争力。经由本课程形成的教学模式获评山西省教学成果一等奖,课程被评为省级一流课程,课程团队获得全国教学创新大赛山西赛区产教融合赛道一等奖和新工科副高组二等奖的好成绩。
5 结 语
面向对象程序设计是软件工程专业一门非常重要的学科基础教育课程,其“一驱动·多融合·四递进·六阶化”的教学改革,通过重构教学内容,丰富教学素材,创设育人氛围,铺设育人路径,打造成长体系全方位提升学生的面向对象问题分析、设计、开发能力、项目工程化设计能力和职业核心素养。本课程的教学改革符合新工科建设和工程教育认证对软件工程专业建设与人才培养的新要求,具备普适性和可推广性。
参考文献
[1] 刘波. 建好“生态雨林”培养时代新人[J]. 中国高等教育, 2022(8): 15-17.
[2] 教育部. 教育部关于一流本科课程建设的实施意见[EB/OL]. (2019-10-30)[2019-10-31]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.
[3] 李春密. 深度学习教学改革丛书 深度学习 走向核心素养[M]. 北京: 教育科学出版社, 2020: 142.
基金项目:山西省教育教学改革创新项目“‘做中学、学中创’软件工程专业创新人才培养模式改革与研究”(J20230726);山西省教育教学改革创新项目“面向软件工程卫星应用专业方向的‘做中学’教学改革与探索”(J20240849)。
第一作者简介:李华玲,女,中北大学教授,研究方向为医学图像处理、数据可视化技术,120857486@qq.com。
引用格式:李华玲,薛海丽,孙乔,等.“一驱动·多融合·四递进·六阶化”的面向对象程序设计课程教学改革[J].计算机教育,2024,(12):112-118.
文章头图由“智谱清言”绘制而成。