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摘要：程序設(shè)計課程的實踐能力內(nèi)涵和實踐教學(xué)方法特色，對工程教育模式的開展和落地具有重要的作用。結(jié)合工程教育的基本要求，本文首先分析了程序設(shè)計課程的實踐能力內(nèi)涵，在此基礎(chǔ)上，通過知識點關(guān)聯(lián)重構(gòu)實踐教學(xué)內(nèi)容，以項目驅(qū)動的實踐過程改善教學(xué)方法，并設(shè)計一體化的實踐教學(xué)平臺加強教學(xué)過程管理。通過課程的改革，有力地促進了工程教育的推進。

關(guān)鍵詞：計算機教育；程序設(shè)計課程；工程教育；實踐能力

1引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是保證工程教育質(zhì)量、實現(xiàn)工程教育資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。教育部在2006年3月成立工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會。目前，國內(nèi)許多大學(xué)都先后開展了工程教育認(rèn)證，并將其作為專業(yè)建設(shè)和和課程改革的重要舉措。程序設(shè)計類課程是計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)科體系重要組成部分，一直發(fā)揮著計算機基礎(chǔ)理論的驗證、設(shè)計和應(yīng)用等實踐方面的作用。如何面向工程教育認(rèn)證，加強程序設(shè)計類課程建設(shè)，滿足工程教育認(rèn)證的規(guī)范，切實提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力，是一線教師面臨的現(xiàn)實問題。近年來，一些教師和學(xué)者對工程教育認(rèn)證專業(yè)背景下的專業(yè)課程建設(shè)進行了研究。王帥杰、羅杰等從培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求等方面研究了新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程體系設(shè)置、機械制造工藝等課程建設(shè)，有力地支撐了工程教育認(rèn)證[1-2]。在程序設(shè)計類課程方面，蔣社想等研究了工程認(rèn)證背景下的高級語言程序設(shè)計課程改革，從教學(xué)輔助平臺、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程評價體系等方面進行改革，滿足了工程教育專業(yè)認(rèn)證人才的培養(yǎng)要求[3]。佟強等針對工程教育認(rèn)證要求，結(jié)合C語言程序設(shè)計教學(xué)中的問題，提出一種以課程設(shè)計項目為驅(qū)動的教學(xué)改革方法，實現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的提高[4]。從目前的文獻來看，相關(guān)研究大多集中在以產(chǎn)出為導(dǎo)向的工程教育認(rèn)證的約束下去開展課程建設(shè)，沒有深挖工程教育的對實踐能力要求內(nèi)涵。實踐是工程的靈魂，是工程教育的基本特征[5]。只有從工程教育的實踐內(nèi)涵出發(fā)，加強對教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化和管理，才能更好地促進工程教育認(rèn)證的落地。本文首先分析了工程教育認(rèn)證和程序設(shè)計課程對實踐能力的本質(zhì)要求，以此為基礎(chǔ)探討了面向工程教育認(rèn)證的以實踐能力為導(dǎo)向的課程改革方法。

2實踐能力內(nèi)涵

2.1工程教育的實踐本質(zhì)

工程是人們以預(yù)想目標(biāo)為依據(jù)，在特定環(huán)境資源條件約束下，運用相關(guān)的多學(xué)科知識和手段，有計劃、有組織地設(shè)計和建造某一特定人工物的實踐活動[5]。工程的基本屬性是實踐性、綜合性和創(chuàng)造性。目前，高等學(xué)校的工程教育其實質(zhì)是通過對專業(yè)領(lǐng)域的本科生進行系統(tǒng)訓(xùn)練，使其在基礎(chǔ)知識、素養(yǎng)和工程實踐方面具備一定能力，在畢業(yè)后三到五年內(nèi)成為一個合格的專業(yè)人士。工程教育認(rèn)證是為保證高等教育質(zhì)量，根據(jù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及流程對一個專業(yè)的辦學(xué)情況進行考察，從而判斷其辦學(xué)質(zhì)量的評價過程。實踐環(huán)節(jié)和實踐能力也是工程教育認(rèn)證考查的重要方面。在計算機專業(yè)的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對實踐環(huán)節(jié)有明確的要求：要求具有滿足教學(xué)需要的完備實踐教學(xué)體系，主要包括實驗課程、課程設(shè)計、現(xiàn)場實習(xí)。在工程認(rèn)證方法和流程中，對實踐能力也有相應(yīng)的要求：認(rèn)證專家至少有1/3成員為申請認(rèn)證專業(yè)領(lǐng)域的在職工程師；要考察實驗技能實踐、計算機應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計方法的基本訓(xùn)練，重視學(xué)生綜合運用所學(xué)的知識，分析解決工程問題的基本能力[6]。

2.2實踐能力分析

實踐能力是計算機專業(yè)開設(shè)程序設(shè)計類課程的核心能力目標(biāo)。按照馬克思主義的觀點，實踐是指人能動地改造客觀世界的物質(zhì)活動，是人所特有的對象性活動。實踐能力是人能動地改造客觀世界的物質(zhì)活動能力。從程序設(shè)計類課程在計算機學(xué)科體系中的地位來看，其側(cè)重于解決計算機學(xué)科中的工程應(yīng)用型問題。其學(xué)科主要方法是基于理論的設(shè)計，以及在設(shè)計基礎(chǔ)上工程方法。程序設(shè)計課程的特征如圖1所示。從圖1中的分析可以看出，程序設(shè)計課程培養(yǎng)的能力更側(cè)重于工程應(yīng)用能力，結(jié)合程序設(shè)計課程的特點，計算機工程、應(yīng)用能力又可以分成三種專業(yè)能力，其中兩項基本能力：算法分析與設(shè)計能力、程序設(shè)計與實現(xiàn)能力；一項綜合能力：系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計能力。程序設(shè)計課程的這種能力要求是由課程體系設(shè)置、任務(wù)特點、課程方法論和課程特色決定的，這其實就是程序設(shè)計課程的實踐能力內(nèi)涵。通過以上分析看出，程序設(shè)計類課程的實踐能力要求與工程教育的實踐本質(zhì)是相符的。正是基于這一認(rèn)知，本文展開了以實踐能力為核心的課程改革。Java程序設(shè)計是一門典型的程序設(shè)計課程，并且圍繞Java課程，可以形成程序設(shè)計基礎(chǔ)、Web程序設(shè)計、企業(yè)級程序設(shè)計等具有不同層次的課程體系。而實踐環(huán)節(jié)是程序設(shè)計課程教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，一些小班的程序設(shè)計課程已經(jīng)從教室移到機房，將課堂學(xué)習(xí)和實踐鍛煉融二為一。本文主要以Java課程為例，通過實踐環(huán)節(jié)的改革，來探索程序設(shè)計類課程的改革。

3課程實踐環(huán)節(jié)改革

3.1課程實踐內(nèi)容

同一門專業(yè)課程不同單元知識點之間的在知識的繼承性、互補性等方面存在緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系?；谥R點關(guān)聯(lián)，設(shè)置合理的驗證性實驗和設(shè)計性實驗項目，完善實驗環(huán)節(jié)對理論內(nèi)容的覆蓋，加強單元實驗對綜合性實驗及課程設(shè)計的支撐，強化學(xué)生的專業(yè)基本能力訓(xùn)練。以Java編程基礎(chǔ)課程和Java課程設(shè)計為例，設(shè)計環(huán)境配置、基本語法、面向?qū)ο蟮?個驗證性實驗，輸入輸出、圖形界面、數(shù)據(jù)庫訪問等3個設(shè)計性實驗，以及“簡單學(xué)生成績管理系統(tǒng)”一個綜合性實驗。驗證性實驗和設(shè)計性實驗加強了對單元知識點的掌握，提高了程序編碼和設(shè)計能力；綜合性實驗通過對知識點的綜合應(yīng)用，提高了程序設(shè)計能力。在課程設(shè)計階段，要求學(xué)生獨立設(shè)計開發(fā)一個完整的軟件系統(tǒng)，提高學(xué)生程序設(shè)計和系統(tǒng)開發(fā)能力；課程設(shè)計的要求正是建立在課程實驗的強化訓(xùn)練之上的。對于相關(guān)專業(yè)課程，單元知識點之間可能存在較強的支撐和應(yīng)用關(guān)系。在設(shè)置實驗環(huán)節(jié)時，有傾向性地加強相關(guān)課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。如在JavaWeb應(yīng)用開發(fā)課程中，關(guān)于JavaBean的開發(fā)和應(yīng)用是一個重要知識點，并和Java編程基礎(chǔ)課程中對象、包等知識點密切相關(guān)，故在面向?qū)ο髮嶒炛?，要加強相?yīng)內(nèi)容的實踐。

3.2基于項目優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)

課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、企業(yè)實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計是面向工科學(xué)生采取的不同實踐手段，與課程體系有機結(jié)合在一起，構(gòu)成系統(tǒng)的教學(xué)實踐體系。傳統(tǒng)教學(xué)執(zhí)行過程中，各種實踐手段和環(huán)節(jié)之間缺乏支撐和延續(xù)關(guān)系，對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力非常不利。通過企業(yè)案例引進和教學(xué)實踐總結(jié)，凝練優(yōu)質(zhì)項目案例，在研究專業(yè)課程之間相關(guān)知識點的關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，圍繞項目功能模塊將相關(guān)專業(yè)課程的實驗有機結(jié)合，實現(xiàn)課程實驗用例統(tǒng)一化。通過項目驅(qū)動實踐環(huán)節(jié)，強化學(xué)生的程序設(shè)計和算法設(shè)計能力，同時也使學(xué)生理解把握專業(yè)整體知識體系，實現(xiàn)專業(yè)知識綜合應(yīng)用、解決復(fù)雜工程問題等系統(tǒng)化訓(xùn)練，提高學(xué)生的系統(tǒng)能力。例如，在Java相關(guān)課程的實踐環(huán)節(jié)中，使用電子商城項目，將相關(guān)課程的實驗串聯(lián)起來，加強對學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力的培養(yǎng)。相關(guān)課程的實踐環(huán)節(jié)關(guān)系如下所示：電子商城項目的會員模塊包含注冊登錄與喜好推介子模塊，在軟件工程課程的需求分析、軟件設(shè)計、編碼與測試實驗中可以引入相應(yīng)的案例；注冊登錄模塊與JavaEE中的身份驗證、輸入校驗相關(guān)，進而與JavaWeb開發(fā)中的JDBC和內(nèi)置對象實驗相關(guān)，而這些內(nèi)容又以Java編程基礎(chǔ)中JDBC與類和對象實驗為基礎(chǔ)，其中JDBC由于數(shù)據(jù)庫課程中數(shù)據(jù)庫與表、存儲過程等內(nèi)容相關(guān)。在相關(guān)課程課設(shè)單元實驗時，以電子商城作為案例，學(xué)生在實踐過程中，將體會到學(xué)習(xí)的循序漸進性，在不知不覺間已掌握的分析和解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的能力。項目驅(qū)動的實踐環(huán)節(jié)優(yōu)化模型如圖2所示。

3.3構(gòu)建專業(yè)實踐教學(xué)平臺

實踐能力本質(zhì)上是一種應(yīng)用能力。相比理論教學(xué)，在實踐環(huán)節(jié)教學(xué)中，教師和學(xué)生之間的交互，以及學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)與控制顯得更加重要。在實踐內(nèi)容重構(gòu)和實踐環(huán)節(jié)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，建立集學(xué)、教、管于一體的專業(yè)實踐教學(xué)平臺，加強學(xué)習(xí)過程引導(dǎo)，促進了以實踐能力為導(dǎo)向的課改措施的落地。實踐教學(xué)平臺體現(xiàn)了三個特點：（1）以“學(xué)”為中心的資源建設(shè)。依托程序設(shè)計課程組，建設(shè)課程實驗題庫，課程設(shè)計項目題庫，錄制講解或演示視頻。為了提高學(xué)生程序熱情，構(gòu)建各類程序競賽題庫及結(jié)合教師科研項目的實踐題目。學(xué)生在完成課程基本要求后，還可以根據(jù)興趣，進行拓展學(xué)習(xí)。教師可以通過學(xué)生學(xué)習(xí)情況，選拔學(xué)生參加競賽和科研項目。（2）以“教”為引導(dǎo)的平臺設(shè)計。教師登錄平臺可以瀏覽學(xué)生前期課程及實踐環(huán)節(jié)實施情況。根據(jù)課程關(guān)聯(lián)，參考教學(xué)資源，設(shè)計課程實驗和課程設(shè)計項目。授課期間，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)；解答學(xué)生問題；查看學(xué)習(xí)進度，進行線上線下混合教學(xué)。學(xué)生登錄平臺，可以查看課程實踐任務(wù)，在個人終端設(shè)備進行程序設(shè)計或登錄云桌面進行實踐；還可以通過線上或線下方式，進行學(xué)習(xí)交流和提問。（3）以“管”為手段的教學(xué)過程實施。學(xué)生使用平臺完成程序設(shè)計課程的實踐，多門程序課程的學(xué)習(xí)，共用同一賬號；平臺提供學(xué)習(xí)過程跟蹤控制，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程；通過一些關(guān)卡任務(wù)設(shè)置，引導(dǎo)和激勵學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)；平臺保留學(xué)生每門課程的學(xué)習(xí)記錄，系統(tǒng)地完成學(xué)生的專業(yè)實踐訓(xùn)練。教師通過學(xué)習(xí)平臺，實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的問題，以線上或線下方式進行針對性指導(dǎo)；完整的過程跟蹤記錄，為課程考核提供了更加全面的依據(jù)，也提高了成績的合理性與科學(xué)性。

3.4對畢業(yè)要求的支撐分析

工程教育認(rèn)證注重培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求與教學(xué)內(nèi)容和方法的一致性檢查。通過Java課程驗證性實驗、綜合性實驗的實施，支撐了培養(yǎng)計劃中“畢業(yè)要求4：具備設(shè)計和實施工程實驗的能力，并能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析”；通過基于項目驅(qū)動的課程實驗、課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，支撐了“畢業(yè)要求3：掌握工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有系統(tǒng)的工程實踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷”；同時，綜合性實驗、綜合性課程設(shè)計的開設(shè)，部分支撐了“畢業(yè)要求5：具有綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計系統(tǒng)和過程的能力”。

4結(jié)論

以實踐能力為導(dǎo)向的程序設(shè)計課程改革方案緊密貼合工程教育與專業(yè)認(rèn)證要求的實踐本質(zhì)，以及程序設(shè)計課程的實踐能力內(nèi)涵，從基于知識關(guān)聯(lián)的實踐內(nèi)容重構(gòu)、基于項目的實踐環(huán)節(jié)優(yōu)化、實踐環(huán)節(jié)平臺管理等方面，對程序設(shè)計課程進行改革。從2014年開展校級優(yōu)培課程“以實踐能力提升為導(dǎo)向的Java系列課程改革”項目，相關(guān)措施經(jīng)過多年探索和實施，有力地促進了相關(guān)專業(yè)工程教育認(rèn)證和學(xué)生程序設(shè)計實踐能力的提升。目前，開設(shè)程序設(shè)計類課程的計算機科學(xué)專業(yè)和軟件工程專業(yè)已分別于2017年和2019年相繼通過了工程教育專業(yè)認(rèn)證。以實踐能力為導(dǎo)向的程序設(shè)計課程改革，也明顯提高了學(xué)生的程序設(shè)計能力和熱情，改善了學(xué)生的就業(yè)。近幾年來，學(xué)生參加省部級以上及省級以上行業(yè)協(xié)會舉辦的各類程序競賽，二等獎以上獲獎次數(shù)有數(shù)十次之多。通過對連續(xù)兩屆學(xué)生的就業(yè)數(shù)據(jù)分析，畢業(yè)之后的IT從業(yè)率提高了十多個百分點；根據(jù)學(xué)生的反饋，多數(shù)都選擇了程序設(shè)計的開發(fā)、運維工作。以實踐能力為導(dǎo)向的程序課程改革措施契合了工程教育理念，隨著各項改革措施的落實，程序設(shè)計課程體系將日趨完善，在學(xué)科體系中會發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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作者：王社偉 單位：河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院