计算机卓越班面向对象程序设计课程教学改革研究

　　文章编号：1672-5913（2017）05-0052-04

　　中图分类号：G642

　　0 引 言

　　“卓越工程师教育培养计划”是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020年）》的重大改革项目，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对促进高等教育面向社会需求培养人才、全面提高工程教育人才培养质量，具有十分重要的示范和引导作用[1-2]。

　　1 现状分析

　　面向对象程序设计是一门实践性很强的课程，强调学生的实际动手能力。目前高校工科专业的面向对象程序设计课程，大多以一门面向对象程序设计语言的自身体系为脉络展开教学，注重学习编程语言的基本语句、语法、类和对象、继承和派生、多态性等有关面向对象程序设计的基本概念[3-4]。在此基础上，通过上机实验提高学生的动手实践能力。由于该教学模式不以解决实际问题为目的，因此学生的创新潜能得不到很好的挖掘。虽然一些高校计算机专业开设了多门面向对象程序设计课程，例如C++、Java、Karel[5]等，但重复性的教学导致学生无法通过这些课程的学习提高自己的创新能力。

　　面向对象程序设计的教学内容较多，导致很多教师在教学过程中缺乏系统性和综合性。虽然采取了理论知识讲解和实验环节相结合的手段，并且配合综合设计性案例的分析[6]，但因为学时有限，往往只注重知识的机械性灌输，忽略学生思考和质疑的过程，学生很难消化这些枯燥无味、不易理解的零散知识，导致不少中等偏下的学生丧失学习兴趣，无法真正掌握面向对象编程的精髓和技巧。这样的教学无法激发学习主体的积极性和主动性，不利于学有余力的学生创新意识以及创新能力的培养与提高。此外，与传统计算机科学与技术专业相比，计算机科学与技术卓越工程师的培养方案发生了很大的变化。因此，有必要对计算机卓越班的面向对象程序设计课程进行教学改革。通过革除传统课程教学中的弊病，针对计算机卓越班的实际情况，优化教学方法和教学手段，为培养计算机工程技术人才打下良好的基础。

　　2 改革具体措施

　　2.1 课程设置与考核方式的改革

　　传统的面向对象程序设计课程共54学时（2.5学分），其中，理论课36学时（2学分），实验课18学时（0.5学分）。考核方式基本以期末闭卷笔试为主（占总评成绩的70%），实验成?和平时成绩为辅（占总评成绩的30%）。闭卷笔试的考核方式具有较强的可操作性，但一般来说，该方式只能考查学生对理论知识的掌握情况，很难分辨出学生利用面向对象程序设计思想分析、解决问题的能力以及上机编程的实际操作能力。由于教师将考试的重点放在了知识点的掌握上，容易诱使学生在学习和备考时将精力集中在要点的记忆上，从而忽视程序设计方法的掌握和实际动手能力的提高，无法保证工程教育人才的培养质量。

　　针对以上问题，在课程设置上，为了强化实验课的教学效果，应将实验课与理论课分离出来，单独设置18学时的面向对象程序设计实验课程。此外，为了实现“卓越工程师教育培养计划”中培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才的要求，学校新增36学时的面向对象程序设计课程设计课程。在考核方式上，面向对象程序设计的理论课程采用期末闭卷笔试为主的方式；面向对象程序设计实验课程采用上机机试为主的方式；面向对象程序设计课程设计课程的考核方式包括软件设计与编程、课程设计报告编写以及一对一答辩。

　　2.2 教学方法的改革

　　长期以来，传统的教学方法更注重人的社会性和共性培养，忽视培养人的个性和创造性，其结果是培养了大量统一模式的“标准件”[7]。针对计算机卓越班学生的工程能力和创新能力方面的培养目标，笔者提出一种适用于面向对象程序设计课程教学的创新驱动教学法。该教学法创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式，充分发挥学生的主观能动性，最大限度地培养学生的创新思维能力和工程实践能力。

　　图1描绘了创新驱动教学法流程图。该流程图将面向对象程序设计课程的教学活动分成4个层次。其中，第1层次的教学从课堂讲练开始，通过简单实例的学习，让学生掌握基础知识。第2层次的教学贯穿于实验课的上机训练过程中，通过一些验证型实验和设计型实验强化学生的实践技能。在此过程中，随着学生理论知识的积累和实践技能的提升，激发了他们运用知识解决问题的动力。第3层次的教学从第13教学周开始，教师会给学生布置课程设计的题目和要求。通过6周左右的课程设计，学生获得了综合应用知识的能力，培养了解决一般问题的能力。通过3个层次的教学，可以完成教学大纲和培养方案的所有要求。第4层次的教学主要由计算机卓越班一些拔尖的学生牵头，鼓励他们带着班里的普通学生成立课题组，申报校级、市级乃至国家级的各类大学生创新计划项目。获得资助后，通过大学生创新计划项目的研究与开发，培养学生协同创新和解决实际问题的能力。在此过程中，每个大学生创新项目团队都会配备一位项目经验丰富的专业教师进行全程指导，帮助学生团队取得更大的成绩。为了确保指导教师的服务质量，根据学校的教师坐班答疑制度，要求具有高级职称的教师每周必须安排8个小时的校内坐班答疑时间，具有中级职称的教师每周必须安排12个小时的校内坐班答疑时间。指导教师克服远郊办学的困难，有了充足的时间为学生的课程答疑解惑，并且协助学生解决项目申报、项目实施以及项目答辩过程中遇到的各种问题。由于完成创新计划项目的主体是学生，教师只起到指导作用，这样，学生不再把学习当任务，而是根据项目的需求来学习，由被动地接受知识转变为主动地寻求知识，从而更好地发挥学习主动性，并且锻炼了自己的创造能力、团队合作能力以及与教师交流的能力。该层次教学的优势在于能够加快学生对知识的理解和融会贯通，更好地培养学生的学习兴趣和团队合作精神，提高学生创新思维和解决实际问题的能力。 　　2.3 教学手段的改革

　　面向对象程序设计课程教学手段的改革主要体现为多样化和全方位。

　　第一，高清视频录播系统的使用。学校在已经拥有的专业视频、音频技术人员和网络设备基础上，构建了一套基于校园网的高清视频录播系统，通过校园网和互联网实现远程教学，将传统教学活动与现代教学手段有机结合，提高教学水平。笔者通过主讲的面向对象程序设计课程获得学校视频课程建设的机会，将36学时的理论课进行了全程录播。在后台录制人员的帮助以及学生的配合下，确保了视频课程的教?W性、严谨性和观赏性。

　　第二，多媒体课件与板书的有机融合。概念定义、基础语法、图表类解释说明等用多媒体课件讲解，知识表示更形象、描述信息量更大，节约了板书时间。算法的推理与分析过程则采用板书方法，教师边写边讲，使学生思维和教师书写同步，更有利于学生深入理解重点和难点问题。

　　第三，实验环境真实性的保障。本课程课堂上所讲案例的所有代码都在真实的开发环境上运行，通过教师的引导，在师生交互过程中完成编码工作，调动了学生的积极性和学习兴趣，有利于学生对知识点的理解和实践能力的提高。本课程的上机实验环境主要由计算机工程与技术实验中心负责提供，一人一机，通过机房管理软件控制师生交互，教师可以在答疑过程中将任何一台机器作为教师机进行屏幕广播教学，为学生的实践学习提供了良好的环境。此外，计算机工程与技术实验中心还建有专业实验室，包括航运信息处理实验室、航运工程研究实验室、智能海事网络实验室、大学生创新基地、与甲骨文（中国）软件系统有限公司合作设立的ORACLE实验室等，这些专业实验室为大学生创新计划项目的实施提供了良好的条件。

　　第四，课程网络平台的建设。通过建设课程网络平台，从时间和空间上延伸了课堂教学。在网络平台上除提供教学基本文件外（教学大纲、教学日历），还及时上传了课件、例题、练习题、单元测试内容等教学资源。

　　3 教学效果分析

　　创新驱动教学法与传统教学法在教学理念和实施方式方面有很大的区别。在实施创新驱动教学法的面向对象程序设计课程前后，笔者对上海海事大学计算机科学与技术专业2013级和2012级该课程的学习情况进行统计，列出了各自的学习效果情况。其中，2013级选择了采用创新教学法的计算机131卓越班，人数为31人。2012级选择了采用传统教学法的计算机121班，人数为37人。不同教学班级的教学效果对照见表1。其中，优秀率由总评成绩90分及以上学生的人数除以班级学生总数计算得出，良好率由总评成绩80分及以上学生的人数除以班级学生总数计算得出。

　　由表1可知，实施创新驱动教学法的计算机131卓越班优秀率和创新项目参与度大幅领先于采用传统教学法的计算机121班。由于计算机131卓越班的学生从计算机专业3个班级中优选而出，不能依据表1的数据简单得出创新驱动教学法的教学效果明显优于传统教学法的结论，还需要考虑生源质量因素对数据的影响。为了观察创新驱动教学法的实际教学效果，笔者将所有计算机131卓越班的学生还原到大学入学时初始分班的状态。然后，选择计算机131班的学生数据代表创新教学法的教学效果，计算机121班的数据代表传统教学法的教学效果。不同教学方法的教学效果对照见表2。

　　由表2可知，创新驱动教学法在优秀率、良好率以及创新项目参与度等指标上比传统教学法的教学效果更好。

　　4 结 语

　　面向对象程序设计是计算机卓越班学生必修的一门专业基础课程，在整个专业的教学体系中具有十分重要的地位和作用。创新驱动教学法整合了各种教学资源，充分发挥了学生的主观能动性。实践证明，随着课程教学改革的不断深入，学生的创新能力得到不断提升，对“卓越工程师教育培养计划”的实施起到一定的推进作用。

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