郭麗紅 袁 璟 吳海濤

南京工程學(xué)院信息與通信工程學(xué)院 江蘇南京 211167

自從2016年AlphaGo“打遍天下棋手無對手”以來，編程能力的培養(yǎng)再次成為全球的熱門話題。事實(shí)上，為了順應(yīng)未來發(fā)展需要，對于編程能力的培養(yǎng)，世界各國已經(jīng)從基礎(chǔ)教育階段開始抓起。2014年，英國就已經(jīng)明文規(guī)定5～16歲的兒童開始學(xué)習(xí)編程，且將編程知識引入學(xué)校課本，成為必修課程；2016年初，美國前任總統(tǒng)奧巴馬曾投入40億美金，稱要讓每個美國孩子在小學(xué)具備最簡單的編程能力，而美國基礎(chǔ)教育階段約有67.5%的孩子已接受在線編程教育；在我國，2017年7月國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中明確指出要在中小學(xué)階段逐步推廣編程教育。這些充分說明，編程能力的培養(yǎng)變得越來越重要。

隨著未來的發(fā)展，可以預(yù)見我國對這方面的人才需求量會越來越大，在應(yīng)用型高等院校中，如何順應(yīng)社會對人才的需求，如何提升學(xué)生的編程能力、組織好編程類課程的學(xué)習(xí)成為高校教師改革和試行的重點(diǎn)。

1 項(xiàng)目教學(xué)模式實(shí)施的背景

編程類語言作為幾乎所有工科院校的必修課程，經(jīng)過多年的傳統(tǒng)教學(xué)后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生盡管在學(xué)習(xí)過程中掌握良好，但是在實(shí)際的科技創(chuàng)新或者畢業(yè)設(shè)計(jì)中，難以游刃有余地運(yùn)用該語言完成具體的項(xiàng)目或任務(wù)；此外，學(xué)生就業(yè)之初，由于缺乏實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)能力，難于快速適應(yīng)自己的工作。因此，項(xiàng)目開發(fā)能力的培養(yǎng)使得項(xiàng)目教學(xué)模式走入了人們的視線。它作為程序設(shè)計(jì)類課程的一種教學(xué)方式，在學(xué)生具備了一定語言基礎(chǔ)知識的前提下，以項(xiàng)目為主線，有目的地完成設(shè)計(jì)[1]，具體原因總結(jié)如下。

(1)編程語言的學(xué)習(xí)不同于常規(guī)的基礎(chǔ)教學(xué)，它需要活學(xué)活用，要充分調(diào)動邏輯思維、抽象思維和空間思維，而這些思維方式的根源在于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，所以語言類的學(xué)習(xí)不是學(xué)會做哪些題、看哪些書，而是學(xué)習(xí)這些思維方式，發(fā)揮學(xué)習(xí)主體的能動性，引領(lǐng)學(xué)生打開興趣之門，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

(2)編程類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，才能深刻認(rèn)識問題，所以實(shí)踐環(huán)節(jié)是進(jìn)一步深刻理解知識點(diǎn)、發(fā)揮實(shí)際效用的環(huán)節(jié)，而相對于理論學(xué)習(xí)而言，學(xué)生輕視了這一環(huán)節(jié)，缺乏實(shí)戰(zhàn)性，很多實(shí)驗(yàn)應(yīng)付了事，重視程度不夠。學(xué)生大多是為學(xué)分而學(xué)，認(rèn)識不到因?yàn)橛杏枚鴮W(xué)的道理，沒有明確的目標(biāo)性。

(3)目前，編程類課程依然采用傳統(tǒng)評價體系，主體上是通過一張?jiān)嚲淼姆謹(jǐn)?shù)估價其能力，在評價學(xué)生的編程能力方面存在一定的局限性。

(4)從畢業(yè)生工作后反饋信息來看，常常出現(xiàn)就業(yè)尷尬的局面，學(xué)生缺乏動手能力和編程能力，企業(yè)對人才的需求和學(xué)校的培養(yǎng)模式存在差距。就像學(xué)生學(xué)習(xí)的是多個零散的點(diǎn)，而企業(yè)需要的是一個面，傳統(tǒng)教學(xué)模式缺少把點(diǎn)組合成面的融合能力。

因此，針對傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，結(jié)合編程類課程的特點(diǎn)和目前人才需求現(xiàn)狀，把項(xiàng)目式教學(xué)模式融入程序設(shè)計(jì)類課程中[2]，以課程群為依托，結(jié)合具體案例，開展項(xiàng)目教學(xué)法，以項(xiàng)目為主線，逐步提高學(xué)生自主式探究的學(xué)習(xí)能力。

2 項(xiàng)目式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

在具體實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)的過程中，項(xiàng)目式教學(xué)的開展主要包括以下幾方面，這里以通信工程專業(yè)特色為主體，以通信專業(yè)2016級和2017級學(xué)生作為培養(yǎng)對象，設(shè)計(jì)了一些結(jié)合通信類特征的課題，以軟件設(shè)計(jì)類課程為例，采用逐步深入的方式把課題分成三類。

2.1 項(xiàng)目課題的選擇

2.1.1 普通應(yīng)用軟件的編寫

選用一些小的應(yīng)用類軟件設(shè)計(jì)，讓學(xué)生熟悉和掌握可視化編程，學(xué)會基本控件的使用和執(zhí)行結(jié)果的展示。例如，完成計(jì)算器軟件、簡單的電子秒表、隨機(jī)課堂點(diǎn)名軟件等的編程，從小軟件的編寫和實(shí)現(xiàn)開始，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.1.2 通信類軟件的設(shè)計(jì)

目前大多數(shù)的應(yīng)用類軟件需要和外界通信，因此網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、串口通信技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)是編程必備神器?？梢跃帉懥奶焓臆浖毩?xí)網(wǎng)絡(luò)編程，編寫帶有硬件配合的上位機(jī)軟件學(xué)習(xí)串口通信，可以設(shè)計(jì)各類管理相關(guān)的軟件學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫編程。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的解析

為了進(jìn)一步配合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)，深入地了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以采用原始套接字技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，主要包括數(shù)據(jù)包的組包、解包以及網(wǎng)絡(luò)編程中核心函數(shù)的具體使用。采用C/S模式完成自定義通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程，對深入了解網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有極大的好處。

以上各個模塊，以課程群為依托，按層次展開，具體如圖1所示，這里加入了通信專業(yè)特色，把它運(yùn)用于實(shí)際的編程中，是體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)、提升編程能力的良好形式，類似的執(zhí)行案例還可以按照企業(yè)用戶需求進(jìn)一步改進(jìn)，按需還可以加入硬件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，最終目的是提升軟硬件編程能力。

圖1 層次性項(xiàng)目課題

2.2 項(xiàng)目教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目教學(xué)模式適用于有一定語言基礎(chǔ)的學(xué)生。學(xué)生掌握了基礎(chǔ)知識，但是缺乏工程實(shí)踐、實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，也就是說學(xué)生只需要教師點(diǎn)撥，就能在已有知識的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)把多個點(diǎn)組成面的跨越。這里，對于多個教學(xué)班的情況，可以采用教師帶學(xué)生，然后學(xué)生幫帶學(xué)生的方式，具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)

2.2.1 課堂講授 現(xiàn)場操作

采用小班化教學(xué)方式把課堂講授和現(xiàn)場操作相結(jié)合。以Visual C++為例，如果學(xué)生用繁雜的Visual C++設(shè)計(jì)軟件，單純地學(xué)會簡單的窗口級聯(lián)、數(shù)據(jù)傳遞、消息響應(yīng)機(jī)制、添加菜單命令等，可能需要幾個月的時間，而以教師點(diǎn)撥模式使學(xué)生能很快入手編程，實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的飛躍。

2.2.2 局部點(diǎn)撥 預(yù)留空間

在教學(xué)過程中，對于一些應(yīng)用案例，教師只需講解或操作完成一部分內(nèi)容，其他的部分留給學(xué)生完成。這樣，一方面把他們引上了路子；另一方面，可以發(fā)揮學(xué)生的主動性自行設(shè)計(jì)完成，既鍛煉學(xué)生的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，同時進(jìn)一步樹立自信心。

2.2.3 場外指導(dǎo) 難點(diǎn)解析

對于編程人員而言，程序的編寫是一方面，而編寫軟件的難點(diǎn)在于調(diào)試，對于碰到的難題教師可以場外指導(dǎo)，為學(xué)生進(jìn)行難點(diǎn)解析，使學(xué)生能迅速解決難題，順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

2.2.4 學(xué)生幫帶模式的形成

編程語言的學(xué)習(xí)是一種長效機(jī)制，需要經(jīng)驗(yàn)的積累，所以長效學(xué)習(xí)機(jī)制是真正獲取編程能力的有效方法。為長遠(yuǎn)考慮，采用學(xué)生幫帶學(xué)生的模式：能力強(qiáng)者帶動能力弱者，高年級帶低年級，逐步實(shí)現(xiàn)編程技巧和知識的傳承。這樣，形成了一種有效的知識傳承機(jī)制，實(shí)現(xiàn)老生、新生之間的知識良性傳遞。這種學(xué)習(xí)模式，既加深了講授者的編程能力和技巧，又使初始入門的學(xué)生受益。

2.3 項(xiàng)目執(zhí)行結(jié)果的展示

學(xué)生設(shè)計(jì)作品的展示，一方面樹立了學(xué)生的自信，也讓未涉足編程的學(xué)生有了良性的促進(jìn)，對項(xiàng)目式設(shè)計(jì)有實(shí)體參照，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情；另一方面，學(xué)生選題不同，關(guān)注點(diǎn)不同，熟悉的知識點(diǎn)也不一樣，通過這種展示平臺，學(xué)生可以互相交流，互相學(xué)習(xí)，從一個知識層面拓寬到多個或更高的層次，同時，也有利于其他課程的學(xué)習(xí)。

3 項(xiàng)目教學(xué)模式實(shí)施效果評價

這種項(xiàng)目式教學(xué)模式培訓(xùn)周期短、見效快、可控性好。從長遠(yuǎn)的角度看，學(xué)生、教師、學(xué)校都完成了學(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)目的、培養(yǎng)目標(biāo)，具有良好的效用。

3.1 實(shí)施結(jié)果的多收獲性

對學(xué)生而言，教學(xué)方式的改變使得他們的學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃?，激發(fā)了好奇心和創(chuàng)造力；對教師而言，通過對學(xué)生的指導(dǎo)，轉(zhuǎn)變教育觀念和教學(xué)方式，從單純的知識傳遞者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者；對學(xué)校而言，教學(xué)的最終目的是服務(wù)于社會，創(chuàng)造價值，全新的課程理念、培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的學(xué)生、得到社會的承認(rèn)才是教育的終極目標(biāo)[3]。

3.2 師生良好的互動性

傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式淡化了師生間的交流，通過項(xiàng)目教學(xué)，師生間必然會討論課題、調(diào)試程序、研究解決問題的方法，這些都無形中增強(qiáng)了師生間的交流，創(chuàng)造了良好的學(xué)術(shù)氛圍，師生間有良好的互動，彼此的充分信任和和諧的教學(xué)氛圍更能促進(jìn)該教學(xué)模式的實(shí)施。

3.3 評定結(jié)果的靈活性

項(xiàng)目教學(xué)模式的引入使得項(xiàng)目完成情況占據(jù)教學(xué)評定的一部分，學(xué)生最終成績的評定并不是以一張?jiān)嚲頌橹?，而是融入了?xiàng)目完成情況、動手能力等多方因素，這種經(jīng)過人性化處理的多方評定方式使得評定結(jié)果更加客觀、靈活，最終的評定結(jié)果真正體現(xiàn)了學(xué)生的編程水平。

4 結(jié)語

把項(xiàng)目教學(xué)法引入教學(xué)，很好地幫助學(xué)生在獨(dú)立研究的道路上迅速前進(jìn)，對學(xué)生而言不僅提高了理論水平和編程技能，而且在教師有目的的引導(dǎo)下，培養(yǎng)了合作、解決問題等綜合能力。同時，教師在觀察學(xué)生、幫助學(xué)生的過程中，開闊了視野，提高了專業(yè)水平?？梢哉f，項(xiàng)目教學(xué)是師生共同完成項(xiàng)目、取得進(jìn)步的教學(xué)方法[4]。在高等教育中，項(xiàng)目教學(xué)法有其獨(dú)特的優(yōu)勢，應(yīng)更進(jìn)一步總結(jié)提高，大力試用推廣。