耿鵬，程勇，王青云

（南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院，江蘇南京 211167）

電子信息類專業(yè)所涉及的領(lǐng)域是我國(guó)目前發(fā)展迅速的行業(yè)，代表著新經(jīng)濟(jì)、新動(dòng)力和新興產(chǎn)業(yè)方向。隨著我國(guó)設(shè)備制造技術(shù)的日趨成熟，各個(gè)制造商之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，使得設(shè)備本身的利潤(rùn)大大降低。因此，當(dāng)前的電子信息行業(yè)正面臨著由“面向設(shè)備制造”到“面向信息服務(wù)”的轉(zhuǎn)型[1]。這也是我國(guó)逐步由“制造經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)向“服務(wù)經(jīng)濟(jì)”的具體體現(xiàn)之一。在此背景下，電子信息類行業(yè)的發(fā)展也逐漸由“硬件為主”轉(zhuǎn)向了“軟硬兼施”。在研發(fā)階段，也十分注重硬件設(shè)計(jì)軟件化的方式。例如近年來(lái)的研究熱點(diǎn)：軟件定義網(wǎng)絡(luò)[2]（Software Defined Network,SDN），其主要思想就是把底層設(shè)備之間的差異屏蔽掉，對(duì)設(shè)備上的控制權(quán)進(jìn)行分離處理，利用集中的控制器來(lái)統(tǒng)一管理，以軟件的形式定義任何想實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)路由和傳輸策略，從而實(shí)現(xiàn)更加靈活和智能的網(wǎng)絡(luò)功能。軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試和維護(hù)能力在電子信息類專業(yè)中的地位越來(lái)越高，要求我們必須重視針對(duì)電子信息類專業(yè)的軟件類課程規(guī)劃，以提高大學(xué)生專業(yè)內(nèi)的編程能力，努力培養(yǎng)符合新形勢(shì)發(fā)展要求的人才。

對(duì)應(yīng)用型本科而言，需要與傳統(tǒng)的高、精、尖學(xué)術(shù)性人才培養(yǎng)模式進(jìn)行區(qū)別，要求在基礎(chǔ)理論知識(shí)夠用的前提下注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。因此，應(yīng)用型本科院校的電子信息類專業(yè)更加應(yīng)該重視系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和維護(hù)能力培養(yǎng)，將軟件教育和硬件教育相結(jié)合，進(jìn)行課程體系教學(xué)改革。該文以南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院為背景，對(duì)應(yīng)用型本科電子信息類專業(yè)學(xué)生的編程能力培養(yǎng)做一個(gè)初步探索，包括課程體系結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容和創(chuàng)新性教學(xué)模式等內(nèi)容。

1 電子信息類專業(yè)編程能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)用型本科電子信息類專業(yè)對(duì)學(xué)生編程能力培養(yǎng)的課程設(shè)置主要體現(xiàn)在四個(gè)環(huán)節(jié)之中。一是體現(xiàn)在“C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言”和“Java 語(yǔ)言”等語(yǔ)言類課程教育中；二是體現(xiàn)在“信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理”和“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”等課程的仿真教學(xué)中；三是體現(xiàn)在基于“單片機(jī)、ARM”和“DSP”等硬件平臺(tái)的軟件系統(tǒng)教育中；四是體現(xiàn)在另設(shè)的純軟件開(kāi)發(fā)類課程中，如“Web 開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”和“Android 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”等。例如，南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院的電子信息工程專業(yè)，其教學(xué)安排中的課程進(jìn)度與編程能力培養(yǎng)的關(guān)系如圖1所示?？梢钥闯?，與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的課程體系存在著課程延續(xù)性不足的缺點(diǎn)。一方面，C語(yǔ)言課程僅僅是教會(huì)了學(xué)生正確編程的能力，并沒(méi)有講究程序的規(guī)范性和軟件系統(tǒng)的有效組織性，需要在大二階段添加“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程；另一方面，并沒(méi)有針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)的仿真工具進(jìn)行獨(dú)立設(shè)課，而是在具體專業(yè)基礎(chǔ)課程中現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，這樣必定達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果，建議在大一階段設(shè)立類似“Matlab 仿真技術(shù)”的短學(xué)時(shí)課程。

編程能力的培養(yǎng)重點(diǎn)在于實(shí)踐操作，各個(gè)院校的電子信息類專業(yè)與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括：實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。例如，南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院的電子信息工程專業(yè)，其構(gòu)建的實(shí)踐能力體系明確了四個(gè)環(huán)節(jié)：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、電子信息類專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)[4]，其中與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)度如圖2所示。從圖2中可以看出，與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)踐體系存在著覆蓋度不夠的缺點(diǎn)，建議在獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)中增加軟件相關(guān)內(nèi)容。

另外，從教學(xué)方式上來(lái)看，現(xiàn)階段電子信息類專業(yè)的大學(xué)教育仍然以知識(shí)灌輸性課堂教學(xué)為主[5]。在這種模式下，學(xué)生僅僅根據(jù)教師的課堂要求進(jìn)行記錄，最終以考試通過(guò)為根本目的。這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)無(wú)法建立一個(gè)學(xué)以致用的方向感，并且學(xué)習(xí)過(guò)程變得枯燥無(wú)味。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院的學(xué)生座談會(huì)中，每屆學(xué)生都會(huì)提出所學(xué)課程不知道有何用處的問(wèn)題。工科的相關(guān)課程本身就具有相對(duì)較難的特點(diǎn)，再加上沒(méi)有方向感，使得學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)積極性。因此，我們建議做如下改進(jìn)：一方面，在一系列經(jīng)典課程上，可以引進(jìn)知名大學(xué)的慕課教育[6]，采用線上線下相結(jié)合的O2O(Online To Offline)教學(xué)模式[7]，即學(xué)生提前在課堂外進(jìn)行慕課自學(xué)，然后由教師在課堂內(nèi)組織問(wèn)題討論式教學(xué)；另一方面，針對(duì)專業(yè)性較強(qiáng)的課程，應(yīng)采用項(xiàng)目式教學(xué)模式[8]，讓學(xué)生知道所學(xué)知識(shí)的具體應(yīng)用場(chǎng)景，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的方向感和成就感。

該文將基于電子信息類學(xué)生的編程能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，從理論與實(shí)踐課程體系建設(shè)和創(chuàng)新性教學(xué)模式兩方面進(jìn)行分析，探討一種行之有效的教育模式，以提高應(yīng)用型本科院校學(xué)生的編程實(shí)踐能力。

2 課程體系建設(shè)

圖1 課程進(jìn)度與編程能力培養(yǎng)關(guān)系圖

圖2 與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)度圖

圖3 大學(xué)生能力與時(shí)間關(guān)系圖

可以將應(yīng)用型本科大學(xué)生的能力劃分為基礎(chǔ)理論記憶能力、團(tuán)隊(duì)合作交流能力、知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)與判斷能力和解決復(fù)雜問(wèn)題能力等五方面，此五方面的能力強(qiáng)弱與大學(xué)四年的時(shí)間關(guān)系如圖3所示。可以看出，由于大一至大二期間的理論知識(shí)相關(guān)課程較多，此階段學(xué)生的基礎(chǔ)理論記憶能力較強(qiáng)，隨著后期實(shí)踐課程的增加，此能力會(huì)相對(duì)減弱。團(tuán)隊(duì)合作交流能力是一個(gè)持續(xù)重要的方面，它不僅體現(xiàn)在項(xiàng)目合作之中，也能體現(xiàn)在課程教學(xué)過(guò)程之中，例如，可以分組討論一些課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題。知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)與判斷能力和解決復(fù)雜問(wèn)題能力會(huì)隨著專業(yè)學(xué)習(xí)的逐步深入而逐漸增強(qiáng)。大學(xué)生的編程能力也符合這一關(guān)系圖規(guī)律，依據(jù)此背景，我們將理論課程與實(shí)踐課程進(jìn)行融合，構(gòu)建一個(gè)層次劃分的課程內(nèi)容[9]和實(shí)踐環(huán)節(jié)如表1所示（將基礎(chǔ)理論記憶能力、團(tuán)隊(duì)合作交流能力、知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)與判斷能力和解決復(fù)雜問(wèn)題能力分別簡(jiǎn)稱為能力1、能力2、能力3、能力4 和能力5）。

3 創(chuàng)新性教學(xué)模式

應(yīng)用型本科電子信息類專業(yè)教學(xué)模式中仍然存在著一些不利于能力培養(yǎng)的問(wèn)題，例如，偏向傳統(tǒng)知識(shí)的傳授；教學(xué)過(guò)程以教師為中心，缺乏互動(dòng)，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性；教學(xué)內(nèi)容陳舊等[10]。這些問(wèn)題直接造成學(xué)生的編程能力較差，難以適應(yīng)社會(huì)工作崗位的要求。目前國(guó)內(nèi)高校已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)了這一缺陷，引入了許多新的教學(xué)模式，如慕課教育、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目式教學(xué)和O2O教學(xué)模式等。此類教學(xué)模式的具體實(shí)施方法可以參見(jiàn)文獻(xiàn)[6-8]，該文僅對(duì)表1所涉及的課程進(jìn)行分類，探討課程可能適應(yīng)的教學(xué)模式。

對(duì)于經(jīng)典課程，如高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)與線性系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理和通信原理，可以引進(jìn)知名大學(xué)的慕課教育。若該校在某些課程教學(xué)上處于國(guó)內(nèi)較先進(jìn)地位，或某些課程需要進(jìn)行本地特色教育，則可自建小慕課教育課程SPOC（Small Private Online Courses）。 在具體實(shí)施上，可在課程學(xué)習(xí)期間規(guī)定一定的課外學(xué)時(shí)，要求學(xué)生必須在線學(xué)習(xí)一定學(xué)時(shí)，期間任課教師進(jìn)行靈活答疑。在課堂內(nèi)，由于學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了自學(xué)，對(duì)相關(guān)知識(shí)較為熟悉，可采用分組討論式教學(xué)方法。這樣便最終形成了采用線上線下相結(jié)合的O2O 教學(xué)模式，實(shí)踐證明，此教學(xué)模式既加深了知識(shí)學(xué)習(xí)，又有利于提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作交流能力。

對(duì)于實(shí)用性、專業(yè)性較強(qiáng)的小眾課程，如Matlab仿真技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、LINUX 系統(tǒng)基礎(chǔ)、DSP 芯片及應(yīng)用、安卓系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)和各類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)采用項(xiàng)目式教學(xué)模式。此種教學(xué)模式將理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐有效結(jié)合起來(lái)，以項(xiàng)目的形式，通過(guò)經(jīng)歷 “確立項(xiàng)目任務(wù)—制訂工作計(jì)劃—組織項(xiàng)目實(shí)施—檢查考核評(píng)估—總結(jié)評(píng)比歸檔”五大項(xiàng)目過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、動(dòng)手能力、分析能力，合作能力，充分開(kāi)發(fā)學(xué)生潛能[11]。實(shí)踐證明，項(xiàng)目式教學(xué)模式可以讓學(xué)生知道所學(xué)知識(shí)的具體應(yīng)用場(chǎng)景，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的方向感和成就感，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4 結(jié)語(yǔ)

統(tǒng)計(jì)表明，近年來(lái)電子信息類專業(yè)學(xué)生從事軟件開(kāi)發(fā)工作的人數(shù)占到畢業(yè)生總數(shù)的百分之五十以上。在此背景下，需要更加重視電子信息類專業(yè)的軟件類課程規(guī)劃，對(duì)教育教學(xué)方法進(jìn)行改革，提高學(xué)生專業(yè)內(nèi)的編程能力，以適應(yīng)新形勢(shì)的就業(yè)要求。該文分析了電子信息類學(xué)生的編程能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，對(duì)應(yīng)用型本科院校中該類專業(yè)學(xué)生的編程能力培養(yǎng)進(jìn)行了初步探索，包括課程體系結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容和創(chuàng)新性教學(xué)模式等內(nèi)容，努力培養(yǎng)符合新形勢(shì)發(fā)展要求的大學(xué)生。

表1 基于能力圖的編程能力培養(yǎng)課程層次劃分表