李 薇，黑新宏，王 磊，2，王 彬，申小玲

（1.西安理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2.陜西理工大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723001；3.西安理工大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室管理處，陜西 西安 710048）

0 引言

以人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算等為代表的新技術(shù)，不僅是技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的源泉，同時(shí)引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)與新經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展[1]。黨的十九大報(bào)告明確指出，人才是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，硬實(shí)力、軟實(shí)力，歸根結(jié)底是人才實(shí)力。為了充分發(fā)揮學(xué)生專(zhuān)長(zhǎng)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，2005 年教育部《普通高等學(xué)校學(xué)生管理規(guī)定》提出，學(xué)生可以按照學(xué)校的規(guī)定申請(qǐng)轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)。轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)的實(shí)施，是以學(xué)生的興趣和志向?yàn)閷?dǎo)向，有助于學(xué)生進(jìn)入確有特長(zhǎng)的學(xué)科領(lǐng)域；為學(xué)生提供更多的選擇路徑，有助于調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

2017 年2 月18 日在上海召開(kāi)的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上指出，到2020 年，我國(guó)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口將會(huì)達(dá)到750萬(wàn)人。到2025 年，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才缺口將達(dá)到950 萬(wàn)人。社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才的迫切需求使得計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)備受關(guān)注，使其成為當(dāng)前的熱門(mén)專(zhuān)業(yè)，就業(yè)前景好。2019 年5 月14 日，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2018 年各行業(yè)平均工資的數(shù)據(jù)顯示，IT 行業(yè)年薪14 萬(wàn)位居榜首，2019 年獵聘大數(shù)據(jù)研究院的數(shù)據(jù)表明，全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)程序員的月薪（18 153 元）要高于中高端人才平均月薪（17 153 元）。

1 轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生現(xiàn)狀

受就業(yè)前景和專(zhuān)業(yè)興趣的影響，有的學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)是家長(zhǎng)選的而不是自己做的決定，有的學(xué)生認(rèn)為自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)比較“冷門(mén)”，就業(yè)前景不好，這些因素導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)滿意度低。此外，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)良好的就業(yè)前景極大地吸引著學(xué)生，很多學(xué)生希望通過(guò)轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)改變自己的現(xiàn)狀。西安理工大學(xué)轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)的實(shí)施辦法是，本科生在大學(xué)一年級(jí)學(xué)年結(jié)束后，有一次重新選擇專(zhuān)業(yè)的機(jī)會(huì)。其中，學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)诒緦?zhuān)業(yè)排名前30%的學(xué)生，可根據(jù)學(xué)習(xí)興趣在全校范圍內(nèi)（不能跨科類(lèi)）申請(qǐng)調(diào)整專(zhuān)業(yè)，其余70%學(xué)生可以依據(jù)專(zhuān)業(yè)錄取分?jǐn)?shù)排名申請(qǐng)轉(zhuǎn)入同分或低分錄取專(zhuān)業(yè)（專(zhuān)業(yè)錄取分?jǐn)?shù)排名是指依照學(xué)生入學(xué)當(dāng)年我校在陜西省各專(zhuān)業(yè)普通批次錄取最低分排名）。因此，很多滿足轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)條件的學(xué)生，在大學(xué)一年級(jí)學(xué)年結(jié)束后，積極申請(qǐng)轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院各專(zhuān)業(yè)。

以西安理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院近3年數(shù)據(jù)為例，2017 年由自動(dòng)化與信息工程學(xué)院、土木建筑工程學(xué)院、水利水電學(xué)院等8 個(gè)學(xué)院轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院共31 名學(xué)生，其中22 名男生，9名女生；2018 年由機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、信息技術(shù)與裝備工程學(xué)院等10 個(gè)學(xué)院轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院共57 名學(xué)生，其中39名男生，18 名女生；2019 年由理學(xué)院、經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院、印刷包裝與數(shù)字媒體學(xué)院等8 個(gè)學(xué)院轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院共67 名學(xué)生，其中43 名男生，24名女生。新轉(zhuǎn)入的學(xué)生都是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、水利水電工程專(zhuān)業(yè)、材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)、測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)、電子信息工程專(zhuān)業(yè)、通信工程專(zhuān)業(yè)等專(zhuān)業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生，他們具有視野開(kāi)闊、個(gè)性鮮明、學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立性強(qiáng)等特點(diǎn)。然而，由于轉(zhuǎn)入新專(zhuān)業(yè)，這些學(xué)生不僅要適應(yīng)新環(huán)境，而且要按照計(jì)算機(jī)學(xué)院各專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案選修本學(xué)年的相關(guān)課程、補(bǔ)修大學(xué)一年級(jí)的課程，并進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)分替代。此外，當(dāng)學(xué)生轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院時(shí)，已經(jīng)是第三學(xué)期的第四周了，而有些課程在第一周就開(kāi)始上課，其中學(xué)生尤其覺(jué)得面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這兩門(mén)課程比較困難。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的先修課程是C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。由于不同學(xué)院的培養(yǎng)方案不同，有的學(xué)院在第二學(xué)期開(kāi)設(shè)C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，而有的學(xué)院則在第三學(xué)期才開(kāi)設(shè)C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，因此轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生中有些學(xué)生沒(méi)有學(xué)過(guò)C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。但是因?yàn)檫@些學(xué)生都是原專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)比較優(yōu)秀的學(xué)生，他們希望在轉(zhuǎn)入的這一學(xué)期能將所有課程補(bǔ)齊。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力和程序設(shè)計(jì)能力的重要課程，如何能讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)好這些課程，是教師迫切需要解決的問(wèn)題。

2 “MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式應(yīng)用實(shí)踐

2018 年8 月，教育部明確提出了“金課”的概念；2018 年11 月，教育部高教司司長(zhǎng)吳巖在第十一屆中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇上，明確指出“金課”的特點(diǎn)是兩性一度，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。通過(guò)創(chuàng)新課程內(nèi)容、教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生的研究思維方法、探究能力，鼓勵(lì)學(xué)生敢于挑戰(zhàn)、敢于探險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。鑒于此，針對(duì)轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程從構(gòu)建課程知識(shí)空間、MOOC+軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)。MOOC+軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式的核心思想是教師引導(dǎo)學(xué)生在MOOC 中完成具體知識(shí)的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)體課堂與網(wǎng)絡(luò)課堂的互補(bǔ)；此外，在課堂教學(xué)中采用先能力、后知識(shí)的軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)理念，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行指導(dǎo)性講解，重在培養(yǎng)學(xué)生能力。

（1）構(gòu)建課程知識(shí)空間。課程知識(shí)空間是指課程教學(xué)內(nèi)容的最大集合。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程將知識(shí)空間構(gòu)造為一座山[2]——面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)之山，見(jiàn)圖1?！懊嫦?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)之山”將本課程的知識(shí)內(nèi)容（面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)、類(lèi)和對(duì)象、函數(shù)重載與友元、常量與引用、運(yùn)算符重載、組合、繼承與多態(tài)性、模板、輸入/輸出流、異常處理和MFC 編程等）及其之間的關(guān)系形象地表達(dá)為山腳、山坡、山腰和山頂?shù)?，將知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)過(guò)程形象化為登山過(guò)程，有助于學(xué)生更好地理解本課程的知識(shí)體系，從而為課程學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)之山

（2）采用基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，這一理念已經(jīng)成為大學(xué)教學(xué)的共識(shí)。采用基于MOOC的翻轉(zhuǎn)課堂的主要目的是增加師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的頻度，通過(guò)互動(dòng)強(qiáng)化學(xué)生的主動(dòng)思考與主動(dòng)學(xué)習(xí)[3]?；贛OOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)主要包括主動(dòng)化學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、互動(dòng)化學(xué)習(xí)和系統(tǒng)化學(xué)習(xí)4 個(gè)過(guò)程。首先，針對(duì)教師布置的任務(wù)，學(xué)生通過(guò)查閱資料、觀看視頻等方式進(jìn)行主動(dòng)化學(xué)習(xí)；在此過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力；教師根據(jù)學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)結(jié)果，可以清楚地掌握不同基礎(chǔ)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而動(dòng)態(tài)調(diào)整所布置的教學(xué)任務(wù)。其次，在課堂教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)老師所布置的作業(yè)，每個(gè)學(xué)生講解自己在設(shè)計(jì)程序時(shí)的思路和原理。以“設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離”為例，學(xué)生首先設(shè)計(jì)一個(gè)點(diǎn)類(lèi)Point，接著設(shè)計(jì)一個(gè)全局函數(shù)Distance 計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離。由于類(lèi)的封裝性特點(diǎn)，即對(duì)象在類(lèi)外不能直接訪問(wèn)其私有成員，一些學(xué)生根據(jù)目前所學(xué)知識(shí)，采用在類(lèi)里定義成員函數(shù)的方式，即對(duì)象通過(guò)調(diào)用成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其私有成員的訪問(wèn)。還有一些學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的學(xué)生，他們不滿足于教師的授課進(jìn)度，而是在此基礎(chǔ)上通過(guò)MOOC 進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。因此他們采用還未講到的友元機(jī)制，即將函數(shù)Distance 聲明為類(lèi)的友元函數(shù)，從而解決這個(gè)問(wèn)題。接著，進(jìn)行提問(wèn)—回答的互動(dòng)化學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過(guò)這一環(huán)節(jié)，營(yíng)造一個(gè)批判質(zhì)疑、有爭(zhēng)論、有辯論的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生在爭(zhēng)辯的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)漏洞，學(xué)會(huì)用思維來(lái)建構(gòu)知識(shí)，用想象來(lái)拓展知識(shí)，用智慧來(lái)批判知識(shí)，真正學(xué)到具有活力的知識(shí)。最后，為了保證學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和連貫性，教師對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行歸納、講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考和系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

（3）采用軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)方式。在講授過(guò)程中，如果先講解知識(shí)點(diǎn)，再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，這種模式會(huì)使學(xué)生覺(jué)得很枯燥，從而對(duì)課程失去學(xué)習(xí)的興趣。軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)是指先能力、后知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到為什么要學(xué)習(xí)這些知識(shí)，這些知識(shí)有什么用，而不是為了記憶知識(shí)而學(xué)習(xí)。例如，在講解友元函數(shù)時(shí)，首先設(shè)計(jì)一個(gè)與學(xué)生相關(guān)的問(wèn)題：已知網(wǎng)絡(luò)131 班有若干名學(xué)生，每位學(xué)生的信息包括姓名、年齡、學(xué)號(hào)、OOP 課程成績(jī)，要求根據(jù)給定學(xué)號(hào)查找學(xué)生，并顯示查詢結(jié)果。在解決這個(gè)問(wèn)題時(shí)，根據(jù)問(wèn)題需要首先聲明學(xué)生類(lèi)；由于學(xué)生人數(shù)不確定，存儲(chǔ)學(xué)生信息需要?jiǎng)?chuàng)建動(dòng)態(tài)對(duì)象數(shù)組；在查找過(guò)程中，對(duì)象在類(lèi)外要對(duì)其私有成員進(jìn)行訪問(wèn)，需要用到友元函數(shù)；在對(duì)學(xué)生逐個(gè)比較的過(guò)程中，需要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)；為了避免內(nèi)存泄漏，在程序結(jié)束時(shí)，需要釋放動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象數(shù)組。在講解知識(shí)時(shí)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，不僅激發(fā)了學(xué)生設(shè)計(jì)程序的興趣，而且使學(xué)生明白了類(lèi)、對(duì)象數(shù)組、友元函數(shù)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)以及內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配等知識(shí)的用途和怎么用，進(jìn)而提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。

3 “MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”的實(shí)施效果

為了檢驗(yàn)“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”的教學(xué)效果，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中，選擇了3 個(gè)專(zhuān)業(yè)6個(gè)班的學(xué)生與轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，分別進(jìn)行了傳統(tǒng)教學(xué)模式和“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式。圖2 是采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的計(jì)算機(jī)1、計(jì)算機(jī)2、計(jì)算機(jī)3、網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)2、物聯(lián)網(wǎng)6 個(gè)班和“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”（轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)）的學(xué)生期末成績(jī)對(duì)比。

圖2 傳統(tǒng)教學(xué)模式（6 個(gè)班）和“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”（轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)）成績(jī)對(duì)比

圖2 表明，轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的平均成績(jī)略高于其他專(zhuān)業(yè)的學(xué)生成績(jī)，這是因?yàn)?，轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生都是來(lái)自各專(zhuān)業(yè)比較優(yōu)秀的學(xué)生，他們自學(xué)能力強(qiáng)，具有一定的探索精神和研究能力，在“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”教學(xué)過(guò)程中，主動(dòng)化學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、互動(dòng)化學(xué)習(xí)、系統(tǒng)化學(xué)習(xí)和軸翻轉(zhuǎn)方式不僅有助于學(xué)生在原有知識(shí)理論基礎(chǔ)上建構(gòu)知識(shí)、掌握知識(shí)以及靈活運(yùn)用知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維能力、程序設(shè)計(jì)能力、探究能力和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中提升能力和素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)是人才培養(yǎng)模式變革的需要，是遵循人才成長(zhǎng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性發(fā)展的有效舉措，有利于提升人才培養(yǎng)質(zhì)量[4]。針對(duì)轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)業(yè)任務(wù)重、時(shí)間緊的問(wèn)題，為了保證學(xué)生順利跟上轉(zhuǎn)入專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)進(jìn)度，以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程為例，構(gòu)建了“MOOC+軸翻轉(zhuǎn)”的教學(xué)模式，通過(guò)主動(dòng)化學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、互動(dòng)化學(xué)習(xí)、系統(tǒng)化學(xué)習(xí)和軸翻轉(zhuǎn)教學(xué)方式，挖掘?qū)W生潛質(zhì)，提高學(xué)生能力，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。