通信工程专业程序设计类课程教学模式的探索

　　文章编号：1672-5913（2017）05-0117-04

　　中图分类号：G642

　　1 背 景

　　通信工程是面向通信与信息行业，口径宽、适应面广的专业。随着现代通信技术和计算机技术的快速发展和融合，复合型人才的需求越来越迫切。根据专业人才培养要求，通信工程专业毕业生应该掌握计算机软硬件基础知识，能够用来设计、分析与维护通信系统。因此，作为信息类专业核心学科基础课，计算机编程语言类课程的教学肩负着专业入门和兴趣培养的重任。

　　2 编程语言类教学模式的改革背景与意义

　　针对编程语言类的教学内容，传统的教学模式存在以下几个问题：①以书本为核心、以教师为主导、以课堂为中心的教学思想陈旧。以单纯知识传授的态度对待程序设计类课程的教学，虽然省时、见效快、能系统地传递知识，但是从长期来看这种传统的应试教育却不利于培养学生的创造能力和创新思维。随着科学技术的发展和信息化时代的到来，“灌输”的方法越来越不适应时代的要求。要培养具有创造能力的人才，就必须改变传统的教学方法。②学习主体缺位。传统的教学方式把学生只看成是“听众”和被动接受的群体，忽视了学生学习的主动性、自觉性。缺乏教师和学生的双向交流，造成学生即使进入课堂，但没有进入到学习状态的现象。③理论脱离实际。教学过程中片面强调语法知识，注重语法细节，在教学过程中引入的案例都是以辅助讲解语法规则为目的，既抽象又枯燥无味。对大学低年级?W生而言，难以理解和接受，学习效果不佳，不能真正理解程序设计的精髓。

　　关于课堂教学模式的改革，国外高校也进行得如火如荼。在美国高校，通常对大三、大四学生采用“开放式课堂教学模式”（这在我国的研究生教学中已经广泛采用），对大一、大二学生采用课堂教学模式、辅以小班展开讨论。美国的实践教学模式一般分为课堂实验和独立项目研究。英国大学的课堂核心是学生汇报，教师提问问题，带着问题下课。教师的讲授是以讲座和研讨会的形式进行。对学生能力的考核包括调研、案例设计、社会能力、合作精神、领导力。由此可见，“以学生为中心”和“重视合作学习”是国外教学模式的共同特点。

　　随着网络科技与高等教育的进一步联合，慕课（大规模开放式在线课程，MOOC）在全球迅速升温，先是美国顶尖大学创办了多个MOOC平台，然后是欧洲、亚洲、澳洲的一些国家争先恐后地建立自己的MOOC平台，清华大学也发布了“学堂在线”，面向全球提供在线课程。由于慕课不设先修条件，导致学生基础参差不齐，成为慕课注册率高、完成率低的重要原因 [1]。针对这一问题，近来美国哈佛大学、加州大学伯克利分校等全球顶尖学府正在尝试一种相对慕课更为精致的课程类型――微课（小规模限制性在线课程，SPOC）。该课程形式要求学生规模一般在几十人到几百人，对学生设置限制性准入条件，达到要求的申请者才能被纳入进来。微课仍然像慕课一样属于免费在线课程，全球学习者都可以申请，是融合了实体课堂与在线教育的混合教学模式 [1-2]。

　　3 教学模式改革的内容与实践

　　教学模式的改革包括在线学习平台的建立和使用、课堂教学手段的改革、考核方式的改革3部分内容。经过一个半学期的实践，我们以C语言程序设计课程教学为试点，进行了教学模式改革的探索。

　　3.1 学习平台的建立和使用

　　借鉴微课的教学思想，根据通信工程专业学生的实际情况，改革后的教学模式如图1所示。学生学习流程如下：课前去在线学习平台领取学习任务，围绕任务进行自主学习，学习方式包括看老师提供的在线视频、学习资料或教材，有问题可以在线提问，老师会集中时间回复；课堂上根据学生对任务的掌握程度进行讲解、选取重点案例讲解，还会有部分针对任务的讨论课。实验课内容分为小项目和综合项目两部分，综合项目会要求学生分组，分工不同，最后交上来的项目通过答辩验收。课后在线提交作业和实验报告。

　　针对提供学习资源这一问题，调查问卷反馈：有76.32%的学生喜欢与课程相关的视音频资料，68.42%的学生喜欢教师的视频录像，50%的学生喜欢文本资料。这与微课的理念相吻合，利用在线学习平台，为学生上传教学视频，以知识点为主。有76.32%的学生通过课前观看视频掌握50%的内容，再通过课堂讲解例题，92.11%的学生反映知识点能够吸收。

　　为了提高学生参与程序设计竞赛的积极性，信息学院开发了青岛科技大学OJ（Online Judge）平台。利用该系统，给学生布置编程任务，课下在线提交在线打分，既对提高学生实践能力起到促进效果，又为考核提供了参考依据 [3]。

　　3.2 课堂教学手段的改革

　　课堂教学手段采用CDIO的思想和模式，CDIO是一种源自国外的工程教育模式，这个模式继承和发展了欧美理工学科20多年来教育改革的理念。CDIO是集构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）于一身，从而达到“做中学”和“基于项目的教育和学习” [4]。通过调查问卷，有78.95%的学生希望课堂上多讲实例，因而课堂教学采用了以下多种教学手段相结合。

　　（1）应用任务驱动教学法。首先是培养兴趣，对学生来说“兴趣是最好的老师”。在教学中，利用初学者的好奇心理，选择一些有趣、有实际意义、难度适中的“任务”或经典算法布置下来。学生在完成任务的过程中，不断地获得成就感，激发进一步学习的兴趣。其次是渗透概念，对于刚接触程序设计的学生来说，如果课程一开始就引入枯燥难懂的概念，势必影响其学习积极性。因此，要将这些抽象的概念与任务结合起来，先让学生完成任务，然后趁热打铁将概念与实际任务联系起来，以此加深对概念的理解。最后是分解难点，将课程中的重点难点分解，适时、适量地渗透到各个任务中，让学生循序渐进地学习程序设计的思想和方法。 　　（2）问题纠错教学法。程序设计是一门实践性很强的课程，仅仅通过传统教学模式讲授理论知识，学生似乎能听懂，但大部分是一知半解。当需要编写代码上机调试时会出现各种各样的错误，这时学生往往不知从何处入手。特别是对于初学者来说，调试运行程序的过程难于代码编写。调试时能够迅速发现错误、纠正错误是一个合格的编程人员所必备的能力，因此，给出一些错误的程序，让学生自己去发现并改正问题，在发现问题、解决问题的过程中，逐渐积累编程经验。

　　（3）一?}多练教学法。学习程序的奇妙和乐趣在于对于一项任务，可以通过多种编程方法去实现它。我们在给学生布置作业和上机练习题目时，鼓励他们用不同的方法去实现；每学完一项新的内容或概念后，再回过头来看过去做过的练习，尝试用新方法实现；改变并增加教材例题和练习题并重新实现。例如某上机实验题目要求分别使用do…while、while、for循环实现；教材上某例题讲解了如何求解最大公约数的方法，我们要求学生思考最小公倍数的实现方法。该教学法能引导学生在学习编程的过程中养成运用动态思维来解决问题，对培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力以及促进学生综合编程能力有非常重要的作用 [5]。

　　此外，将讨论、答辩、专题等作为辅助课堂教学的重要方法，既引导学生发表个人见解，发挥学习主动性，也能够及时了解情况、检查教学效果。

　　3.3 考核方式的改革

　　课程考核是对课程教学效果和学生掌握该课程水平的检验。C语言与C++程序设计是操作性和实践性很强的课程，对学生的要求不是死记硬背各种语法规则和语句格式，而是运用所学知识解决实际问题。因此，课程考核应改变传统单一的闭卷、笔试的考试方式，将多样化、多种考核方式相结合。本课程的考核拟采用理论考试、上机考试与综合项目考核相结合的方式。

　　C语言与C++程序设计两门课程的考核成绩都是由以下4部分组成：①课堂表现：包括考勤、课堂讨论问题成绩、课堂作业成绩、实验课问题解决情况、实验报告完成情况。②理论考试（闭卷）：题目类型包括基础知识考查（选择题、判断题）、程序改错、程序结果分析、编程等。③OJ平台编程作业成绩。④综合项目考核：采用分组的方式，以通信工程2015级的C语言程序设计课程为例，两个班级共59人，设置了难度相当、类型不同的10个题目，每个题目要求开发一个应用系统。5个人做同一个项目。课程结束后以答辩形式验收学生的作品，答辩又分为小组答辩和个人答辩，最后给出个人综合成绩。这一项考核学生反映效果很好，同学们在交流讨论中提高个人解决问题的能力，还在项目的分工合作上锻炼了团队合团能力。

　　4 教学改革的初步成绩与问题

　　通过学生成绩对比和学习调查问卷，改革初步取得了一定的成绩。

　　从学习成绩来看，2014级学生实行改革前的培养方案，在大一上学期开设了通信程序设计基础课程，该课程综合了C语言的面向过程和C++的面向对象两种方法，96学时，按照传统教学模式授课。2015级学生实行了改革后的新一轮培养方案，大一上学期开设C语言程序设计（64学时），本学期开设“C++程序设计（56学时），按照改革后的教学模式授课。2014级通信程序设计基础与2015级C语言程序设计考试的综合成绩对比，如图2所示。2014级80分以上的比例为55.6%，2015级80分以上占学生总数的72.9%，成绩有很大提升。

　　通过学习调查问卷，学生普遍认为“视频教学好，容易集中学生注意力”“细致”“多讲例题”“授课效果好”。

　　在教学模式改革实践过程中也存在一些问题。例如，学生当“听众”、被动接受的现状很难根本转变，调查问卷中显示，有34.21%的学生不预习，21.05%的学生不复习，仍有57.89%的学生依靠课堂教授受益最大。针对这一现象，我们调用学生学习的主动性、自觉性；加强教师和学生的双向交流与教学互动，布置提前看书做练习，尽量达到进教室即进入学习状态。

　　5 结 语

　　青岛科技大学信息科学技术学院在新一轮人才培养方案修订过程中，提出建设一个平台的规划：学院打通每个专业均开设C语言程序设计这门课，统一课程大纲、统一考试要求，教师以课程小组形式统一备课、统一教材、统一教案，加强这一专业基础课程的教学。笔者提出的“融入微课程在线教学、基于CDIO模式的课堂教学、多样化考核方式相结合”的教学模式，通过一年以来的教学实践，能够做到让学生“我的学习我做主”，初步实现了先学习后上课，带着问题上课，在课堂上找答案。利用分组开发同一个项目的方式，培养学生的沟通协作能力，提升参与学习的热情，熟悉开发一个完整项目的流程，取得了很好的教学效果。

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