蔡美玲，張 錦，張麗霞

（湖南師范大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081）

0 引 言

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，推動(dòng)信息化社會(huì)邁向了智能時(shí)代。在新的時(shí)代背景下，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)迅速興起和廣泛普及，特別是“互聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能戰(zhàn)略的提出，對(duì)于全面具備學(xué)習(xí)能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和工程能力的高素質(zhì)軟件工程人才的需求將更為迫切，這對(duì)計(jì)算機(jī)類本科專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建和人才培養(yǎng)都提出了越來(lái)越高的要求[1]。然而，高?，F(xiàn)有的機(jī)制卻難以培養(yǎng)出適應(yīng)變化如此迅猛的外界環(huán)境的人才[2]。為此，諸多學(xué)者和機(jī)構(gòu)在此方面做了大量研究工作。其中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐檢驗(yàn)的工程教育專業(yè)認(rèn)證是解決軟件工程教育問(wèn)題的有效途徑之一[3-6]。

工程教育專業(yè)認(rèn)證以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，從理論素養(yǎng)、實(shí)踐能力和個(gè)人素養(yǎng)等各個(gè)方面對(duì)工程專業(yè)畢業(yè)生都提出了新的要求，同時(shí)也對(duì)教育工作者進(jìn)行課程改革提出了新要求：課程建設(shè)和改革要緊密聯(lián)系人才培養(yǎng)目標(biāo)，課程教學(xué)目標(biāo)要支持培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成。

1 以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程教學(xué)

工程教育理念要求課程教學(xué)以能力培養(yǎng)為目標(biāo)。工程教育認(rèn)證對(duì)工程類專業(yè)畢業(yè)生從工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)等不同的方面提出了12條畢業(yè)要求。這12條畢業(yè)要求對(duì)畢業(yè)生的知識(shí)、能力和素養(yǎng)都提出了具體要求，其中，知識(shí)是基礎(chǔ)，能力是關(guān)鍵，素養(yǎng)是保障。

另一方面，課程教學(xué)也應(yīng)以能力培養(yǎng)為目標(biāo)。美國(guó)高校在基于發(fā)展21世紀(jì)能力的課程設(shè)計(jì)與教學(xué)方法研究中提出，教學(xué)要“超越書本知識(shí)，培養(yǎng)能力和素養(yǎng)”。教學(xué)改革的關(guān)鍵之一便是能力的培養(yǎng)。新時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，很多專業(yè)課程涉及的知識(shí)和內(nèi)容更新?lián)Q代的頻率越來(lái)越高，很多知識(shí)技能來(lái)不及也無(wú)法通過(guò)課程教學(xué)一一傳授，學(xué)生工作后很快就會(huì)面臨新知識(shí)，需要掌握新技能。因此，大學(xué)階段的教育，除了傳授專業(yè)知識(shí)，更重要的是教會(huì)學(xué)生掌握如何學(xué)習(xí)的本領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用新知識(shí)新技術(shù)解決專業(yè)問(wèn)題的能力，這樣才能使得學(xué)生畢業(yè)之后無(wú)論遇到什么專業(yè)問(wèn)題都能從容應(yīng)對(duì)，立于不敗之地，這對(duì)有志于從事軟件工程類行業(yè)的畢業(yè)生至關(guān)重要。

2 程序設(shè)計(jì)課程中的能力培養(yǎng)

2.1 程序設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)

1）教學(xué)內(nèi)容多。

傳統(tǒng)上，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)基于特定的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，例如C語(yǔ)言，為學(xué)生介紹程序設(shè)計(jì)的基本概念和思想（如結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)）。但由于C語(yǔ)言本身語(yǔ)法復(fù)雜且嚴(yán)格，知識(shí)量大面廣，理解和記憶都不太容易，再想要深刻理解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想的精髓并靈活運(yùn)用更不容易；加之，國(guó)內(nèi)外許多教材都有明顯的重語(yǔ)法特色，這些原因?qū)е陆虒W(xué)時(shí)容易陷入“重語(yǔ)法與知識(shí)、輕思維與能力”的教學(xué)模式，在某些教師看來(lái)，把各種概念、各種語(yǔ)法講解清楚，學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成指定的任務(wù)就算達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)，至于思維與能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練全憑學(xué)生的自我意識(shí)，并不是教學(xué)的主要目標(biāo)。

2）課程實(shí)踐性強(qiáng)。

程序設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在程序設(shè)計(jì)類課程中占有舉足輕重的地位。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與積累，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)已相當(dāng)豐富，但內(nèi)容卻早已固化，缺乏新意，很多實(shí)驗(yàn)局限于對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證，缺乏工程實(shí)踐的系統(tǒng)性，學(xué)生遇到需要靈活運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)時(shí)就不知從何開(kāi)始。另一方面，隨著計(jì)算機(jī)軟件的快速發(fā)展和廣泛普及，許多學(xué)生早就見(jiàn)過(guò)用過(guò)不少軟件，他們已經(jīng)不滿足于簡(jiǎn)單的Console模式的程序運(yùn)行模式，尤其軟件工程專業(yè)的學(xué)生更期望早日得到系統(tǒng)化的軟件開(kāi)發(fā)訓(xùn)練。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐內(nèi)容能夠也應(yīng)支持系統(tǒng)化的工程能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)。

2.2 程序設(shè)計(jì)課程中的能力培養(yǎng)要求

基于C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，課程在教學(xué)實(shí)施中自然出現(xiàn)了很多問(wèn)題，教學(xué)效果差強(qiáng)人意，集中體現(xiàn)出能力培養(yǎng)的不足，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）學(xué)習(xí)能力有限。大學(xué)新生受限于中學(xué)建立的學(xué)習(xí)模式和環(huán)境，習(xí)慣了所學(xué)的知識(shí)來(lái)源于教材、課堂和教師，在解決問(wèn)題時(shí)能利用的知識(shí)和技能局限于已學(xué)過(guò)的內(nèi)容，遇到困難時(shí)首先想到的是找參考答案，或是向老師和同學(xué)求助，缺少主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。

（2）實(shí)踐能力不足。例如，不會(huì)獨(dú)立地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象，并應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)加以解決，不能理論聯(lián)系實(shí)際解決實(shí)際問(wèn)題。經(jīng)常有學(xué)生反映說(shuō)對(duì)教材、對(duì)實(shí)驗(yàn)參考書中的例題都能理解，但對(duì)于需要自主完成的拓展題卻不知道如何下手，不懂得規(guī)劃程序結(jié)構(gòu)、分解問(wèn)題，甚至對(duì)程序設(shè)計(jì)一片空白。

（3）創(chuàng)新能力缺乏。C語(yǔ)言需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容繁多復(fù)雜，學(xué)生苦于消化理解現(xiàn)成的知識(shí)和內(nèi)容，很少質(zhì)疑教師講授的內(nèi)容，更別說(shuō)提出新見(jiàn)解。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、完成作業(yè)時(shí)局限于固定的方法和模式，不能突破原有思維，嘗試新思路新方法；沒(méi)有獨(dú)立思考、深入鉆研問(wèn)題的習(xí)慣，遇到難題時(shí)，不能提出合理的解決方案。

（4）工程意識(shí)薄弱。體現(xiàn)在命名不規(guī)范、代碼風(fēng)格不好、缺少注釋、不能合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)函數(shù)、程序可讀性差；對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境比較陌生，除了少數(shù)幾個(gè)功能，不會(huì)靈活設(shè)置和使用開(kāi)發(fā)工具提供的其他功能；不能通過(guò)編譯結(jié)果看懂提示，出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)不會(huì)通過(guò)調(diào)試跟蹤程序執(zhí)行的流程，不能根據(jù)變量的值找到錯(cuò)誤的原因及糾正錯(cuò)誤；在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)編制大規(guī)模程序時(shí)不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，不能對(duì)代碼文件進(jìn)行有效規(guī)劃和組織，不能通過(guò)文字、流程圖、結(jié)構(gòu)圖等形式表達(dá)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)意圖，表達(dá)能力欠缺。

能力培養(yǎng)的忽視對(duì)后續(xù)課程教學(xué)產(chǎn)生了負(fù)面影響。學(xué)生即使記住了語(yǔ)法知識(shí)但并不牢固，不能熟練地將學(xué)過(guò)的知識(shí)應(yīng)用到新的課程。例如，后續(xù)專業(yè)課教師反饋：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以該課程為先導(dǎo)課，指針和結(jié)構(gòu)體是其教學(xué)內(nèi)容的前提和基礎(chǔ)，但很多學(xué)生并不能熟練地基于指針和結(jié)構(gòu)體進(jìn)行程序設(shè)計(jì)實(shí)踐，嚴(yán)重影響了課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。還有的老師反映學(xué)生動(dòng)手編寫程序的能力弱，缺乏克服困難攻克難題的能力和意識(shí)；更有導(dǎo)師抱怨學(xué)生不會(huì)查閱資料不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)習(xí)缺少主動(dòng)性，或者給定了選題卻茫然不知如何下手。

能力的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)成才至關(guān)重要。對(duì)以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程教學(xué)而言，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程具有天生的優(yōu)勢(shì)。主要原因是因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)本身具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，各種能力的培養(yǎng)效果都可以通過(guò)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行檢驗(yàn)。焦聚能力培養(yǎng)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將課程教學(xué)質(zhì)量的提高轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)，具體要求見(jiàn)表1。

3 焦聚能力培養(yǎng)的教學(xué)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是我校軟件工程專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)影響深遠(yuǎn)。自該專業(yè)啟動(dòng)“以專業(yè)認(rèn)證理念推進(jìn)專業(yè)建設(shè)”的綜合教改以來(lái)，課程組就確立了以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程教學(xué)改革思路和目標(biāo)，強(qiáng)化自學(xué)能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和工程能力等能力的培養(yǎng)，希望以課程教學(xué)改革支持專業(yè)綜合教改，為最終培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代新技術(shù)發(fā)展需要，具有扎實(shí)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的創(chuàng)新能力、具備自我提升能力的面向應(yīng)用的高素質(zhì)軟件工程人才打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為此，課程組進(jìn)行了積極探索。

3.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置，強(qiáng)化實(shí)踐能力訓(xùn)練

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力至關(guān)重要。針對(duì)學(xué)生“有能力完成實(shí)驗(yàn)，但興趣不足”“要解決的實(shí)際問(wèn)題與理論知識(shí)的學(xué)習(xí)存在較大的差異，不能理論聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題”等突出問(wèn)題，從“模塊化”“層次化”“應(yīng)用型”3個(gè)方面重新對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)?！澳K化”的實(shí)驗(yàn)設(shè)置強(qiáng)調(diào)對(duì)某一理論知識(shí)和概念模塊的集中訓(xùn)練，“層次化”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目用于滿足不同能力層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，而“應(yīng)用型”是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重實(shí)際問(wèn)題，要求理論聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題。

首先增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總量。程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐性很強(qiáng)，大量的編程訓(xùn)練必不可少。因此，針對(duì)某一知識(shí)和理論運(yùn)用設(shè)置專題實(shí)驗(yàn)?zāi)K，強(qiáng)化編程能力的訓(xùn)練。其次，豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的層次性。為同一模塊設(shè)置難易程度、復(fù)雜程度遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并借助網(wǎng)上公開(kāi)的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[7]進(jìn)行游戲通關(guān)式訓(xùn)練。一般的學(xué)生強(qiáng)調(diào)必須掌握基本的知識(shí)和技能，進(jìn)行部分闖關(guān)，而學(xué)有余力的學(xué)生則可根據(jù)自身興趣和實(shí)際水平繼續(xù)闖關(guān)，直至完成該實(shí)訓(xùn)模塊的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的通關(guān)。實(shí)際教學(xué)中我們?cè)O(shè)置了17個(gè)模塊的實(shí)訓(xùn)，每個(gè)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)了3～6個(gè)實(shí)驗(yàn)。此外，在內(nèi)容編排上注意選取具有實(shí)際意義的題目，激發(fā)學(xué)生的編程興趣，例如，在學(xué)習(xí)選擇結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)計(jì)了“身高預(yù)測(cè)”“體型判斷”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)計(jì)了窮舉與遞推法專題，解決“最佳存款方案”“籃球彈跳”等問(wèn)題；還有“二分法求根”“數(shù)據(jù)擬合”“計(jì)時(shí)器模擬”等題目。通過(guò)將需要檢驗(yàn)的理論知識(shí)蘊(yùn)含于實(shí)驗(yàn)題設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、抽象、建模、編程，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)程序解決問(wèn)題的實(shí)踐運(yùn)用能力。

3.2 更新教學(xué)內(nèi)容，融入軟件工程思維

對(duì)于軟件工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，從低年級(jí)開(kāi)始就逐步灌輸軟件工程化思想，可以為后續(xù)的軟件工程相關(guān)課程的學(xué)習(xí)提前做好準(zhǔn)備。

表1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的能力培養(yǎng)目標(biāo)

C語(yǔ)言是一種理想的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，在教學(xué)過(guò)程中穿插軟件工程開(kāi)發(fā)相關(guān)內(nèi)容。例如，介紹輸入輸出時(shí)強(qiáng)調(diào)用戶視角的功能實(shí)現(xiàn)；開(kāi)始編寫程序時(shí)介紹代碼風(fēng)格，培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣，介紹程序的可讀性、軟件可維護(hù)性等工程化思想；針對(duì)程序排錯(cuò)介紹軟件開(kāi)發(fā)工具的使用、程序調(diào)試的方法與技巧；在講授函數(shù)時(shí)介紹庫(kù)函數(shù)、第三方庫(kù)，以及模塊化的軟件開(kāi)發(fā)方法，介紹代碼重用、代碼托管、代碼文件組織等概念；在檢驗(yàn)程序運(yùn)行結(jié)果時(shí)引入軟件測(cè)試的內(nèi)容，介紹一些簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，例如邊界值法、路徑覆蓋法等，避免學(xué)生測(cè)試的隨意性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、清晰的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和良好的編程習(xí)慣。

此外，教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐環(huán)節(jié)引入完整的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)案例作為課程設(shè)計(jì)案例，例如學(xué)生成績(jī)信息管理系統(tǒng)、通訊錄管理系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目覆蓋界面交互、程序控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、文件存儲(chǔ)等重點(diǎn)內(nèi)容，綜合性較強(qiáng)，也具有一定的可擴(kuò)展性?？紤]到學(xué)生沒(méi)有任何項(xiàng)目開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，在實(shí)施課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)的過(guò)程中，引入相對(duì)容易理解的瀑布模型，可由教師指導(dǎo)并協(xié)助學(xué)生完成項(xiàng)目需求分析、數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能規(guī)劃、函數(shù)規(guī)劃、函數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試與功能測(cè)試、項(xiàng)目匯報(bào)與課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫。通過(guò)完整的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生提前接觸軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，理解結(jié)構(gòu)化和模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，掌握軟件開(kāi)發(fā)的基本流程，使之具備基本的軟件開(kāi)發(fā)能力。

3.3 改革教學(xué)方式和手段，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)智能課堂與綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[7]構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)課堂，開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)集網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理和編程題在線評(píng)測(cè)于一體，為知識(shí)傳授與編程實(shí)踐提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)與環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理模塊包含資源共享、作業(yè)布置與提交、試題自測(cè)與評(píng)價(jià)、提問(wèn)與交流討論等功能。程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容多、教學(xué)課時(shí)少、學(xué)習(xí)周期短，借助實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可將概念性、基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)課堂供學(xué)生自學(xué)，重難點(diǎn)內(nèi)容供學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，擴(kuò)展性的學(xué)習(xí)任務(wù)供學(xué)生選學(xué)。課堂教學(xué)則以重難點(diǎn)點(diǎn)撥、案例分析、疑惑解答為主。為了檢測(cè)自學(xué)、預(yù)習(xí)的效果，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)布置配套練習(xí)題給學(xué)生自測(cè)，并將自測(cè)的成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)；同時(shí)，在課中適時(shí)進(jìn)行課堂提問(wèn)、隨堂測(cè)試，抽查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以督促學(xué)生堅(jiān)持預(yù)習(xí)、及時(shí)復(fù)習(xí)，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的在線評(píng)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了編程題的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化評(píng)測(cè)，為學(xué)生提供了自主做、自主學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和機(jī)制。圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容，課程的所有實(shí)驗(yàn)按知識(shí)模塊以實(shí)訓(xùn)的形式提前部署在平臺(tái)上，每個(gè)實(shí)訓(xùn)包含3～6個(gè)編程題，學(xué)生以類似游戲闖關(guān)的形式在線完成這組編程練習(xí)。根據(jù)題目的難易、復(fù)雜程度，任務(wù)說(shuō)明中還會(huì)給出相關(guān)的具體知識(shí)點(diǎn)或鏈接、解題思路甚至參考答案。這種實(shí)訓(xùn)模式非常利于學(xué)生開(kāi)展程序設(shè)計(jì)實(shí)踐的自學(xué)。學(xué)生在線提交實(shí)驗(yàn)程序后可以立刻得到程序是否通過(guò)測(cè)試的提示信息，進(jìn)而反復(fù)修改程序，多次提交，一直到最后程序通過(guò)測(cè)試。當(dāng)實(shí)在不能通過(guò)測(cè)試時(shí)，可以閱讀提示，查閱資料，及至查看參考答案，以獲取解決問(wèn)題的方法和知識(shí)。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞沟脤W(xué)生即使在課外沒(méi)有教師指導(dǎo)的情況下也能自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)代碼的一次次提交和改錯(cuò)中體會(huì)到攻克難關(guān)、解決問(wèn)題的成就感和樂(lè)趣，激發(fā)鉆研新知識(shí)、新技能的勁頭，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力和意識(shí)。

3.4 改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)以教師系統(tǒng)講授為主，保證了學(xué)習(xí)活動(dòng)的循序漸進(jìn)，有利于學(xué)生獲得系統(tǒng)化的知識(shí)、技能和技巧，學(xué)習(xí)較有目的性和針對(duì)性，缺點(diǎn)是削弱了學(xué)生的中心主體地位，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。為此，結(jié)合傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，我們探索了案例教學(xué)結(jié)合問(wèn)題引導(dǎo)的教學(xué)方法。首先教師精心選取和設(shè)計(jì)教學(xué)案例，將知識(shí)、方法和技能融入教學(xué)案例。案例的設(shè)計(jì)要兼顧典型性與趣味性，包含一定的計(jì)算思維。例如，學(xué)習(xí)字符輸入時(shí)的輸入緩沖區(qū)問(wèn)題；還比如，學(xué)習(xí)級(jí)聯(lián)if與嵌套if結(jié)構(gòu)時(shí)以百分制成績(jī)轉(zhuǎn)換為等級(jí)制成績(jī)作為案例，在考慮分?jǐn)?shù)分布情況時(shí)提出程序執(zhí)行效率問(wèn)題，由此引導(dǎo)學(xué)生研究if語(yǔ)句的執(zhí)行效率問(wèn)題；再比如，從一元二次方程根的判別式求法拓展到任意次方程根的二分法、牛頓法；針對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組排序時(shí)需要重排數(shù)組元素導(dǎo)致的效率等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生基于結(jié)構(gòu)體數(shù)組元素地址的指針數(shù)組進(jìn)行索引排序，及至外部排序，以及其他排序算法；等等。教學(xué)過(guò)程中教師以具體、生動(dòng)的案例作為學(xué)習(xí)和研究對(duì)象，用事先設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和啟示，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考和探究，在探究的過(guò)程中學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技能，發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，探索新領(lǐng)域，潛移默化地培養(yǎng)計(jì)算思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

3.5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

從2018級(jí)該門課程的實(shí)驗(yàn)情況來(lái)看，全班64人，有17位（26.6%）同學(xué)完成了全部實(shí)訓(xùn)的所有實(shí)驗(yàn)，其中有5個(gè)實(shí)訓(xùn)包含了選做題和難題；有32位（50%）同學(xué)的實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)?cè)?5分以上。在程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的期末上機(jī)考試中，教師給出未曾練習(xí)過(guò)的3道綜合性的實(shí)際問(wèn)題，要求學(xué)生在90分鐘內(nèi)獨(dú)立地上機(jī)調(diào)試運(yùn)行完畢，有31位（48.4%）同學(xué)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)成功通過(guò)了所有題目的測(cè)試，獲得滿分。實(shí)驗(yàn)?zāi)K的成績(jī)體現(xiàn)了相當(dāng)一部分學(xué)生具備了良好的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。

從課程設(shè)計(jì)完成情況來(lái)看，全班64人，有32位（50%）同學(xué)除完成基本要求，還擴(kuò)展了系統(tǒng)的功能。此外，有些同學(xué)對(duì)系統(tǒng)功能重新進(jìn)行了規(guī)劃，有的同學(xué)對(duì)界面布局以及交互性重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)或改進(jìn)，還有的同學(xué)對(duì)排序模塊進(jìn)行了優(yōu)化，等等。從提交的課程設(shè)計(jì)報(bào)告和提交的代碼來(lái)看，有44人（68.8%）較好地完成了課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫，結(jié)構(gòu)完整合理，層次清晰，提交的代碼格式規(guī)范，可讀性較好。課程設(shè)計(jì)模塊的完成情況體現(xiàn)了相當(dāng)一部分學(xué)生具備了良好的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力，具有了一定的創(chuàng)新意識(shí)和工程能力。

此外，我們對(duì)學(xué)生通過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)后能力培養(yǎng)的情況進(jìn)行了自評(píng)調(diào)查（回收問(wèn)卷數(shù)量52份），結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示大部分同學(xué)對(duì)該課程感興趣，課程學(xué)習(xí)的收獲較大；在能力自評(píng)方面，不少學(xué)生對(duì)自己的程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力表示了認(rèn)可；會(huì)主動(dòng)或在需要的時(shí)候查閱學(xué)習(xí)資料，遇到問(wèn)題時(shí)會(huì)主動(dòng)尋求解決方法，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的學(xué)習(xí)意識(shí)；認(rèn)為自己對(duì)軟件開(kāi)發(fā)有一定的認(rèn)識(shí)，編寫的程序比較規(guī)范；但創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還有待加強(qiáng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

表2 能力培養(yǎng)情況的自評(píng)統(tǒng)計(jì)

工程教育認(rèn)證背景下，在課程教學(xué)中強(qiáng)化能力的培養(yǎng)是課程改革的必然趨勢(shì)。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容具有點(diǎn)多面廣、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適合以能力培養(yǎng)為目標(biāo)開(kāi)展教學(xué)。為此，我們從工程教育要求達(dá)成的畢業(yè)要求出發(fā)，分析課程教學(xué)中能力培養(yǎng)不足導(dǎo)致的問(wèn)題，提出能力培養(yǎng)的教學(xué)改革思路，在課程教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置、在教學(xué)內(nèi)容中增加包含軟件工程思想的內(nèi)容、改革教學(xué)方式和手段、改進(jìn)教學(xué)方法等方面探索了能力培養(yǎng)的途徑，通過(guò)能力的培養(yǎng)提高了教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)，在該門課程的教學(xué)中，還要繼續(xù)探索更多的途徑，貫徹工程教育的理念，進(jìn)一步落實(shí)以能力培養(yǎng)為目的的教學(xué)目標(biāo)。