程序設(shè)計(jì)課程中中俄合作教學(xué)淺析
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摘要在中俄合作辦學(xué)背景下，提高計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生“雙基”能力（即程序設(shè)計(jì)能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力）是十分必要的。本文提出了一個(gè)能力提升方案，從“大局觀”程序設(shè)計(jì)思維方式驅(qū)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和優(yōu)化、注重過(guò)程的多元化學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)、教學(xué)資源本土化等三個(gè)方面給出了具體的實(shí)施方法。方案實(shí)施結(jié)果表明，教學(xué)效果和學(xué)生“雙基”能力均得到提升。
關(guān)鍵詞“雙基”能力；合作辦學(xué)；程序設(shè)計(jì)
1引言
在中國(guó)致力于深化同世界各國(guó)的教育合作與交流、促成教育對(duì)外開(kāi)放的格局下，杭州電子科技大學(xué)圣光機(jī)學(xué)院引入了俄羅斯圣光機(jī)大學(xué)的辦學(xué)模式，推進(jìn)學(xué)生國(guó)際化培養(yǎng)。但在我國(guó)高等教育領(lǐng)域，中外合作辦學(xué)還處于摸索階段[1-4]，有必要進(jìn)行研究和探索，以提高中外合作辦學(xué)成效。根據(jù)前期調(diào)研情況，圣光機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生存在難以適應(yīng)俄方培養(yǎng)模式、很難理解授課內(nèi)容的現(xiàn)象?！半p基能力”（即程序設(shè)計(jì)能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力）不足是學(xué)生中普遍存在的問(wèn)題。對(duì)此，如何改進(jìn)教學(xué)模式，以提升學(xué)生學(xué)習(xí)效能尤為重要。近年來(lái)，許多高校陸續(xù)開(kāi)展系統(tǒng)能力培養(yǎng)研究和實(shí)踐，如嘗試直接引用名校教案和教材，但結(jié)果仍不太理想。其中的原因可能有：語(yǔ)言和交流障礙問(wèn)題，國(guó)外原版或自編教材，在授課模式、進(jìn)度、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面與國(guó)內(nèi)教學(xué)資源有較大差異等。鑒于此，如何在中俄合作辦學(xué)背景下提升學(xué)生的“雙基能力”，結(jié)合杭州電子科技大學(xué)圣光機(jī)聯(lián)合學(xué)院人才培養(yǎng)計(jì)劃的要求，本文以程序設(shè)計(jì)課程為例，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、學(xué)習(xí)方法、評(píng)價(jià)方式、教學(xué)資源等方面進(jìn)行了探索，闡述如何培養(yǎng)學(xué)生大局觀的思維方式，以提升學(xué)生的編程實(shí)踐能力及系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。
2組建思路
理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，把所學(xué)知識(shí)（包括其他課程內(nèi)容）有機(jī)地串在一起，把編程實(shí)踐環(huán)節(jié)放在重要位置，鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，有利于提升計(jì)算思維，以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，中俄合作辦學(xué)年限短，外教在授課模式、進(jìn)度、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面與國(guó)內(nèi)教學(xué)資源都有較大差異，存在教育資源不對(duì)應(yīng)、不匹配問(wèn)題，不利于學(xué)生“雙基”能力的培養(yǎng)，有必要根據(jù)中外教學(xué)資源情況，進(jìn)行本土化配套以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)方法上，成果導(dǎo)向教育（OutcomeBasedEducation，OBE）形成了比較完整的理論體系。雖然成果導(dǎo)向教育在國(guó)內(nèi)外高等教育領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的使用，但也存在著一些問(wèn)題，如以預(yù)先設(shè)定的學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)前進(jìn)，會(huì)形成機(jī)械性的學(xué)習(xí)。單純地依賴于學(xué)習(xí)成果是片面的，難以達(dá)到鍛煉學(xué)生“從描述到理解，到實(shí)踐，再到真實(shí)場(chǎng)景應(yīng)用”的思維過(guò)程。因此，本文基于成果導(dǎo)向教育的人才培養(yǎng)理念來(lái)設(shè)計(jì)課程，以學(xué)生為中心，采用教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源和考核方法等同步推進(jìn)，迭代反饋的教學(xué)方式持續(xù)改進(jìn)教學(xué)成效，以提升學(xué)生的編程能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。研究思路如圖1所示。
2.1大局觀驅(qū)動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)能力薄弱很可能導(dǎo)致后續(xù)課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等難以達(dá)成預(yù)期的課程目標(biāo)。為此，本文闡述的研究方法打通核心課程間知識(shí)的承接關(guān)系，在教學(xué)中引入系統(tǒng)能力培養(yǎng)概念，扎實(shí)打造實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。在實(shí)施中，貫穿需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測(cè)試等軟件工程各階段的實(shí)施規(guī)范，開(kāi)展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)化教學(xué)。編程并不全是數(shù)學(xué)和邏輯，而是仍需要自然的積累，才能踏實(shí)擴(kuò)展自己的大局觀。大局觀是分層的，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，輸入的是各種需求，輸出的是各種功能模塊。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，輸出的是概要設(shè)計(jì)和核心模塊，然后對(duì)其進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出可靠、易維護(hù)、易擴(kuò)展的軟件產(chǎn)品。再往后，需要確定基本架構(gòu)，高效的高質(zhì)量的完成開(kāi)發(fā)，通過(guò)各種技術(shù)管理手段保障軟件架構(gòu)隨著生命周期一同演化（完成產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)）。對(duì)此，從課程以要求學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有系統(tǒng)級(jí)別的認(rèn)識(shí)為目標(biāo)，使得培養(yǎng)學(xué)生的大局觀成為可能，這對(duì)學(xué)習(xí)積極性甚至是對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是極為有益的。在課程內(nèi)容上，貫穿需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測(cè)試等軟件工程各階段，教授學(xué)生學(xué)會(huì)詳細(xì)寫(xiě)出用到的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，對(duì)各種相近技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)比較，清楚地認(rèn)識(shí)各種技術(shù)的優(yōu)劣，切實(shí)提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。
2.2多元化學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)
為了解決傳統(tǒng)OBE評(píng)價(jià)片面，如學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)懈怠，僅在期末開(kāi)始階段進(jìn)行針對(duì)性沖刺式學(xué)習(xí)，雖然可能考完即忘，但有可能僅靠突擊取得很高的分?jǐn)?shù)。這種學(xué)習(xí)方式通常具有瞬時(shí)性、遺忘性特點(diǎn)，基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢靠，難以培養(yǎng)出踏實(shí)的、具有終身學(xué)習(xí)能力的高水平人才。針對(duì)過(guò)于重視期末成績(jī)而忽視過(guò)程學(xué)習(xí)這種缺陷，本文探索過(guò)程評(píng)價(jià)和期末評(píng)價(jià)相結(jié)合的增量式多元化成效評(píng)價(jià)方式，綜合學(xué)生的課堂互動(dòng)表現(xiàn)、過(guò)程成績(jī)和期末考試成績(jī)形成每個(gè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)整體成效評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式可以準(zhǔn)確把握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，及時(shí)把握每位學(xué)生的目標(biāo)、基礎(chǔ)和進(jìn)程，更客觀全面且具有激勵(lì)性，更能培養(yǎng)出專(zhuān)業(yè)水平扎實(shí)的人才。過(guò)程成績(jī)和期末考試成績(jī)可在一定次數(shù)內(nèi)多次更新，以最優(yōu)成績(jī)作為最終成績(jī)。這種成效評(píng)價(jià)方式一方面能夠督促學(xué)生在過(guò)程中認(rèn)真學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率；另一方面可以給予教師反饋以改進(jìn)教學(xué)過(guò)程存在的不足，避免由于學(xué)習(xí)方式或習(xí)慣差異帶來(lái)的偏向性評(píng)價(jià)問(wèn)題，從而客觀全面地評(píng)估學(xué)習(xí)成效。
2.3教學(xué)資源本土化
圣光機(jī)聯(lián)合學(xué)院采用中俄雙方共同管理、共同培養(yǎng)的模式，中俄師資共享，課程共享，教材共享。目前，中俄合作辦學(xué)年限短，尚未形成固定的教學(xué)資源。外教使用國(guó)外原版或自編教材，在授課模式、進(jìn)度、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面與國(guó)內(nèi)教學(xué)資源都有較大差異，有必要根據(jù)中外教學(xué)資源情況，進(jìn)行本土化配套以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。對(duì)此，針對(duì)俄方教育資源，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供方便易用的優(yōu)質(zhì)資源和穩(wěn)定平臺(tái)，以便克服語(yǔ)言和交流障礙，提高學(xué)生積極性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效能。自主研發(fā)了校本教材及在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，另外，通過(guò)多樣化的高效反饋與溝通方法，如釘釘或郵件等，及時(shí)反饋學(xué)生訴求和俄方教師要求，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力。
3教學(xué)成效
在擔(dān)任程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的十余年間，有目的地引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系，在學(xué)習(xí)過(guò)程中給與學(xué)生充分動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。為了更好地打通核心課程間知識(shí)的承接關(guān)系，提升學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成原理等不同課程成員定期舉行研討，不斷反復(fù)打磨升級(jí)課程。從2015-至今，教學(xué)方法不斷在杭州電子科技大學(xué)開(kāi)設(shè)該課程的教學(xué)班中實(shí)踐。從2019年（杭州電子科技大學(xué)聯(lián)合俄羅斯圣彼得堡國(guó)立信息技術(shù)機(jī)械與光學(xué)大學(xué)，創(chuàng)辦圣光機(jī)聯(lián)合學(xué)院）至今，將該教學(xué)方案同步實(shí)施到中俄辦學(xué)教學(xué)班。開(kāi)發(fā)的程序設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐至今在中國(guó)大學(xué)MOOC上開(kāi)課3次，反饋良好[5]，現(xiàn)通過(guò)數(shù)據(jù)加以分析。圖2是2018-2021年，2個(gè)教學(xué)班的基礎(chǔ)理論知識(shí)成績(jī)的變化；圖3是2018-2021年，2個(gè)教學(xué)班的綜合實(shí)踐成績(jī)的變化。從2019年起，中俄聯(lián)合辦學(xué)正式招收學(xué)生。在最初的一年里，全面引入俄方英文教材，教學(xué)方法及教學(xué)資源。由于疫情原因，俄方授課教師未實(shí)際到場(chǎng)，采用線上授課，加之在授課模式、進(jìn)度、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面與國(guó)內(nèi)教學(xué)資源都有較大差異，存在教育資源不匹配問(wèn)題，教學(xué)效果不好，如圖4所示。為此，將本文的教學(xué)方法移植至俄方授課教學(xué)班中，并且配套了本土課程資源，引入綜合實(shí)踐來(lái)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，教學(xué)效果得到明顯提升。從宏觀上看，圖5、圖6給出了每年所有教學(xué)班的授課效果。通過(guò)這種教學(xué)實(shí)踐體系，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到顯著提高，能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)、帶著問(wèn)題深入思考，思考深度也有提升，課堂教學(xué)氛圍較好。過(guò)程性的線上線下測(cè)試更客觀地檢驗(yàn)了學(xué)習(xí)效果，教學(xué)效果得到提升。與此同時(shí)，競(jìng)賽是最能反映學(xué)生綜合實(shí)力、專(zhuān)業(yè)技能水平的渠道之一[6]，同時(shí)也一定程度上為本文所述教學(xué)方法提升學(xué)生“雙基”能力是否有效提供一定依據(jù)。數(shù)據(jù)表明，在過(guò)去五年內(nèi)，杭州電子科技大學(xué)3次進(jìn)入ACM全球總決賽，最好成績(jī)是全球并列第20位[7]。同時(shí)，在全國(guó)普通高校學(xué)科競(jìng)賽排行榜本科生組中，全國(guó)地方本科院校學(xué)科競(jìng)賽排行榜顯示，全國(guó)排名第一。在就業(yè)方面，近幾年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，IT行業(yè)集中了46.8%-50.4%的畢業(yè)生[8-9]。從浙江省教育評(píng)估院每年12月份發(fā)布的畢業(yè)生調(diào)查報(bào)告數(shù)據(jù)看[10]，用人單位滿意度模塊的分值較高，用人單位對(duì)畢業(yè)生的編程實(shí)踐能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力、合作與協(xié)調(diào)能力的評(píng)價(jià)較高。
4結(jié)論
本文給出了三個(gè)方面的教學(xué)探索：（1）引入“系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力”培養(yǎng)概念，進(jìn)行“大局觀”程序設(shè)計(jì)思維方式驅(qū)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和優(yōu)化。（2）注重過(guò)程的多元化學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)。（3）教學(xué)資源本土化，進(jìn)行本土化資源配套以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過(guò)以上幾方面的教學(xué)改革，該教學(xué)方法一方面促成計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)（中外合作辦學(xué)）的培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，即培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他相關(guān)交叉領(lǐng)域從事軟硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)應(yīng)用。另一方面可以提高計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)成效，切實(shí)提升學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，同時(shí)可通過(guò)模式推廣改進(jìn)相關(guān)課程的授課，可為高等教育中外合作辦學(xué)模式的進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒。
作者:張莉 單位:杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院