滿正行 林強(qiáng) 鄧濤

摘 要：產(chǎn)業(yè)界對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方面人才的需求在不斷增加，對(duì)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)的要求也越來越高。因此，教師需要突破專業(yè)課課時(shí)的限制，開展相關(guān)課程的改革探索。主要內(nèi)容有：以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)能力為目標(biāo)調(diào)整培養(yǎng)方案;增加能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容;實(shí)施過程中通過在線教學(xué)方式將部分內(nèi)容移至課外，減輕課內(nèi)教學(xué)壓力;借助各種方式激發(fā)學(xué)生的自學(xué)積極性，以保證系統(tǒng)能力培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);系統(tǒng)能力;在線教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.3;G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2020-05-19 文章編號(hào)：1674-120X（2020）26-0096-02

學(xué)生能力培養(yǎng)是本科教育的關(guān)鍵目標(biāo)之一，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)具備四項(xiàng)專業(yè)能力，即計(jì)算機(jī)思維能力、程序分析與設(shè)計(jì)能力、算法分析與設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力。系統(tǒng)能力以計(jì)算思維和專業(yè)方法論為基礎(chǔ)，其基本的表現(xiàn)就是能夠進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。隨著國家建設(shè)的不斷推進(jìn)，對(duì)具備系統(tǒng)能力的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需求也不斷增加。在最新的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程體系CS2013中，ACM/IEEE新增的四個(gè)知識(shí)域均與系統(tǒng)能力相關(guān)：系統(tǒng)基礎(chǔ)、并行和分布式計(jì)算、基于平臺(tái)的開發(fā)、信息保障和安全?？梢哉f，ACM/IEEE CS2013進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)學(xué)生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。

一、高級(jí)編程與實(shí)踐課程描述

西北民族大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)借2018年修訂培養(yǎng)方案的機(jī)會(huì)，結(jié)合本校生源特點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)和系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，調(diào)整了部分課程內(nèi)容，“高級(jí)編程與實(shí)踐”就是為學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)新設(shè)的課程。大三是從理論知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用能力培養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)方法都需要按照社會(huì)需求進(jìn)行調(diào)整?！案呒?jí)編程與實(shí)踐”就是為促成這項(xiàng)轉(zhuǎn)變而設(shè)立的課程，旨在使學(xué)生轉(zhuǎn)變思路，了解行業(yè)需求并以行業(yè)需求為學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)自學(xué)能力和應(yīng)用能力。在實(shí)踐方面，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作使學(xué)生目標(biāo)多元化，通過問題分析和應(yīng)用實(shí)踐使學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)方法。對(duì)目標(biāo)和方法轉(zhuǎn)變較快的學(xué)生，可以考慮通過額外的課程輔導(dǎo)使其通過行業(yè)資格認(rèn)證。

高級(jí)編程與實(shí)踐的先修課程為高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析等，教師可以從學(xué)生已熟悉的基本概念、基本方法、常見題目入手，以行業(yè)需求為標(biāo)準(zhǔn)重新分析和理解，配合實(shí)例和案例分析，讓學(xué)生理解練習(xí)性的編程和應(yīng)用開發(fā)的區(qū)別，找到新的努力方向和學(xué)習(xí)方法。在具體教學(xué)過程中，教師可以將一個(gè)應(yīng)用案例貫穿課程始終，并從中抽取難點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)為課程實(shí)驗(yàn)，以保證課程始終圍繞應(yīng)用問題展開，聚焦培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)能力的教學(xué)目標(biāo)。

二、面臨的挑戰(zhàn)與策略

系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，本就需要大量時(shí)間;而系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，更需要大量教育資源的投入。受專業(yè)課課時(shí)限制，單靠課程教學(xué)時(shí)數(shù)，不可能達(dá)到能力培養(yǎng)的目標(biāo)。同時(shí)，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，涉及學(xué)生對(duì)整個(gè)專業(yè)乃至行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的整體認(rèn)識(shí)，不可能單憑一門課解決問題。為此，我校大二所開各門課程的任課教師討論決定，在各門課程教學(xué)過程中貫徹相同的思路，并在相關(guān)內(nèi)容的講解過程中相互協(xié)作，以便學(xué)生建立完整、統(tǒng)一的思維。

課時(shí)數(shù)不足是普遍問題，每門課程的教學(xué)時(shí)數(shù)都被不同程度的壓縮。因此，唯一的解決方案就是把某些課內(nèi)內(nèi)容移至課外。在本學(xué)期課程排定之后，相關(guān)教師進(jìn)行過多次討論，部分內(nèi)容由課內(nèi)移至課外是否可行的焦點(diǎn)一直集中在學(xué)生的自學(xué)能力是否能夠支撐這一培養(yǎng)目標(biāo)。經(jīng)過充分的調(diào)整與試用，我校確認(rèn)了使用在線教學(xué)平臺(tái)解決這一難題。經(jīng)過比較試用，最終選取了“U+新工科智慧云”平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“U+平臺(tái)”）。

三、為保證教學(xué)質(zhì)量而關(guān)注每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)

雖然選定了一種新的教學(xué)方式，但教學(xué)思路肯定有很多不同，尤其是教師并無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為盡可能地保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，只能努力考慮每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。

（一）備課不僅關(guān)注課堂，更要著眼課外

不同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，在線教學(xué)沒有明確的時(shí)空邊界，學(xué)生可能通過在線平臺(tái)提前進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，也可能在課堂結(jié)束之后才進(jìn)入最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。備課，不能只著眼于課堂活動(dòng)，更需要關(guān)注學(xué)生在平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)的完整活動(dòng)軌跡。

電子教材和PPT只是起步，當(dāng)課堂跨越時(shí)空限制之后，教師需要針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣準(zhǔn)備教學(xué)資料。然而，沒有現(xiàn)場(chǎng)課堂氛圍的學(xué)習(xí)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間不會(huì)多久，這就是在線學(xué)習(xí)碎片化、不定期的特征。因此，教師可以在開課前一周將“高級(jí)編程與實(shí)踐”課程第一章6節(jié)的內(nèi)容分解成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)片段，錄制8段5～15分鐘的微課視頻，通過U+平臺(tái)提供給學(xué)生。

同時(shí)，失去時(shí)空邊界的課堂變成了一個(gè)開放的環(huán)境。PPT中的一個(gè)超鏈接，足以把學(xué)生的視野引得更深更遠(yuǎn)。學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜被嚴(yán)格限定在課程大綱范圍之內(nèi)，可以適當(dāng)包含相關(guān)的拓展知識(shí)，為學(xué)生提供更多的延伸學(xué)習(xí)資源。

（二）教師的課堂角色由授課者變?yōu)橐龑?dǎo)者

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)或許更接近學(xué)生的日常生活。開課伊始，學(xué)生就表現(xiàn)出很高的課堂參與熱情，能夠很快融入課堂，課堂氣氛持續(xù)活躍。討論區(qū)真的有了討論聲，教師只需關(guān)注內(nèi)容是否恰當(dāng)，并適時(shí)確認(rèn)合理的思路、糾正有偏差的說法，引導(dǎo)學(xué)生展開聯(lián)想、全面理解。

（三）下課不是學(xué)習(xí)的結(jié)束，而是自學(xué)的正式開始

在第一周的教學(xué)內(nèi)容中，程序修改與軟件維護(hù)的概念和類型只是輔助性內(nèi)容，作為后續(xù)內(nèi)容的鋪墊而提前出現(xiàn)，課堂上僅簡(jiǎn)單提及而未展開細(xì)講，但針對(duì)該部分設(shè)計(jì)了一道作業(yè)題目。結(jié)果針對(duì)與該題目相關(guān)的內(nèi)容，學(xué)生課后不僅在QQ群里持續(xù)討論，而且記憶的準(zhǔn)確度和理解的深度，都已經(jīng)超出了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。線上教學(xué)固有的突破時(shí)空界限的特點(diǎn)，很自然地讓課堂講解與課后自學(xué)銜接起來。配合微視頻課件與延伸學(xué)習(xí)資源，學(xué)生的自學(xué)積極性逐漸被激發(fā)。

（四）學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)

采用在線教學(xué)之后，學(xué)生提前完成并提交課后作業(yè)的情形越來越多，預(yù)習(xí)起來更加主動(dòng)。在U+平臺(tái)上，教師可以看到作業(yè)提交情況以及提交過程的細(xì)節(jié)?！熬幾g原理”課程的第一次作業(yè)，設(shè)定的截止日期為3月15日，而3月3日已有不少學(xué)生完成并提交，到3月8日，已有近一半的學(xué)生完成并提交。 在開課前的整體學(xué)習(xí)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)表中，第一章的平均學(xué)習(xí)進(jìn)度已達(dá)8%（整個(gè)課程學(xué)完為100%），就是說有學(xué)生已自覺完成了課程進(jìn)度安排中下周將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

（五）實(shí)踐類教學(xué)內(nèi)容的強(qiáng)力支撐

U+平臺(tái)通過華為軟件開發(fā)云，為師生提供面向團(tuán)隊(duì)的敏捷開發(fā)支持，在企業(yè)級(jí)的真實(shí)開發(fā)環(huán)境中參加編程歷練。作為真實(shí)的企業(yè)級(jí)開發(fā)平臺(tái)，U+平臺(tái)除提供基本的開發(fā)過程管理、追蹤和監(jiān)督以及項(xiàng)目代碼托管之外，還能夠憑借企業(yè)積累的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，全自動(dòng)識(shí)別出代碼存在的應(yīng)用性錯(cuò)誤，并按項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行分級(jí)，給實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)?cè)u(píng)定提供客觀的依據(jù)。

四、系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式的確立

依托U+平臺(tái)的在線教學(xué)，能夠使課內(nèi)內(nèi)容移至課外成為現(xiàn)實(shí)，激發(fā)學(xué)生的自學(xué)能力。

（一）采用微課視頻突破難點(diǎn)

培養(yǎng)系統(tǒng)能力的前提是學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識(shí)和掌握相關(guān)技能，可以將與系統(tǒng)能力相關(guān)的各門課程的相關(guān)內(nèi)容錄制成微課視頻，供學(xué)生隨時(shí)瀏覽掌握。視頻課件能實(shí)現(xiàn)將部分內(nèi)容從課內(nèi)移至課外，減輕課內(nèi)壓力，同時(shí)學(xué)生可以自主安排時(shí)間，在更寬松、更自由的環(huán)境中掌握技能。

（二）制作圖文課件，展現(xiàn)課程內(nèi)容完整性

課時(shí)量的壓縮引起授課內(nèi)容的裁剪是正常的，但不能遺漏影響課程內(nèi)容完整性的任何方面，否則會(huì)影響學(xué)生對(duì)行業(yè)的理解。借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息設(shè)備，所有的在線教學(xué)內(nèi)容都可再現(xiàn)，某些內(nèi)容的講授進(jìn)度可適當(dāng)加快，或者作為微課視頻移至課外學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù)在于從計(jì)算思維的角度展示課程內(nèi)容的系統(tǒng)化和完整性。

（三）面向在線教學(xué)，提供延伸學(xué)習(xí)資源

利用網(wǎng)絡(luò)和云技術(shù)的線上教學(xué)，可以給教學(xué)帶來更多的可能性。課堂上一語帶過的內(nèi)容，也可以通過音、視頻回放被學(xué)生獲悉，并在課后討論過程中傳達(dá)給其他學(xué)生;課件上小小的一個(gè)超鏈接，可以將內(nèi)容引向更為廣闊的領(lǐng)域，或者將學(xué)生的學(xué)習(xí)引向深入;課程討論與學(xué)習(xí)不再局限于課堂，網(wǎng)絡(luò)信息使學(xué)習(xí)過程能夠長(zhǎng)久持續(xù)。

（四）教師角色從內(nèi)容講授者轉(zhuǎn)向自學(xué)引導(dǎo)者

歸根到底，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)終歸依賴于學(xué)生自學(xué)，但在線教學(xué)形式的新鮮感引發(fā)的自學(xué)積極性不會(huì)持續(xù)很久，要想持續(xù)地激發(fā)學(xué)生的自學(xué)積極性，任課教師需要持續(xù)引導(dǎo)，以各種方式將學(xué)生引入行業(yè)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，用計(jì)算思維與學(xué)科方法論理解、分析、解決每個(gè)面臨的技術(shù)問題和應(yīng)用問題，向?qū)W生全面展示專業(yè)對(duì)社會(huì)的價(jià)值，使學(xué)生思考并尋找自己在行業(yè)中的位置，最終激起學(xué)生源源不斷的學(xué)習(xí)興趣，才能作為系統(tǒng)能力培養(yǎng)的根本力量。

（五）從行業(yè)和社會(huì)前沿觀察問題

系統(tǒng)能力之所以日益重要，是因?yàn)閲医ㄔO(shè)所面臨的問題中包含越來越多的系統(tǒng)因素。只要能夠在不影響課程進(jìn)度和教學(xué)效果的情況下，在課堂上抽出時(shí)間將問題與課程內(nèi)容相結(jié)合，系統(tǒng)能力的培養(yǎng)將最終得到實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，在線教學(xué)已經(jīng)展示了這種可能性。

系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。找到一種可行的模式，遠(yuǎn)不是成就，而只是起步。在這一模式中，在線教學(xué)扮演著不可替代的角色，在線教學(xué)方式將為學(xué)生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)提供重要支撐。

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