李永毅

（長(zhǎng)治學(xué)院 計(jì)算機(jī)系，山西 長(zhǎng)治 046011）

自2016 年6 月中國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，我國(guó)的高等教育為了與國(guó)際接軌，各高校積極開展了工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)工作[1-3]。為切實(shí)貫徹落實(shí)專業(yè)認(rèn)證要求，我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行了工程教育認(rèn)證總體規(guī)劃，從國(guó)家、社會(huì)和用人單位的需求出發(fā)，制定了培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制定了畢業(yè)要求，畢業(yè)要求需符合工程認(rèn)證12 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。根據(jù)畢業(yè)要求制定課程體系，最后進(jìn)行了人才培養(yǎng)方案修訂及教學(xué)大綱修訂。一線教師依據(jù)《工程教育認(rèn)證辦法》和《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求，貫徹“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念，深化課堂改革。根據(jù)相關(guān)要求及教學(xué)理念，軟件教研室對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

JavaEE 程序設(shè)計(jì)屬于應(yīng)用型較強(qiáng)的編程類課程，其課程目標(biāo)是解決復(fù)雜工程問題，但最終教學(xué)效果乏善可陳。學(xué)生不僅不能解決復(fù)雜工程問題，連基本的編程信心都缺失了。為了提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力，諸多研究者進(jìn)行了教學(xué)改革；張武金等人在編程課程中使用項(xiàng)目化教學(xué)模式；羅劍等人在計(jì)算機(jī)編程課程中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式；郭鶴景等人在編程類課程中應(yīng)用線上線下混合教學(xué)模式。項(xiàng)目化教學(xué)模式有效提高了學(xué)生的編程實(shí)踐能力[4-7]；翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式提升了學(xué)生的編程自我效能感[8,9]；線上線下混合教學(xué)模式，在一定程度上放寬了課堂教學(xué)時(shí)間限制[10，11]。如何整合這些教學(xué)模式，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力及編程實(shí)踐能力，對(duì)我們是一種挑戰(zhàn)。

文章對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合教學(xué)模式有機(jī)整合；以企業(yè)級(jí)項(xiàng)目為主線，以基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式為手段，以改革后評(píng)價(jià)方式為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。

1 探索與實(shí)踐過程

1.1 目前編程類課程存在的問題

JavaEE 程序設(shè)計(jì)課程是我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)技能課程。為了分析JavaEE 程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果及影響因素，針對(duì)我院2019級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了線上調(diào)研及線下訪談，調(diào)研及訪談結(jié)果歸納總結(jié)如下。

（1）教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)支撐的工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)點(diǎn)脫節(jié)。工程認(rèn)證的宗旨是培養(yǎng)能夠解決復(fù)雜工程問題的工程師。學(xué)院的教學(xué)是根據(jù)教學(xué)大綱，選擇教材進(jìn)行授課。大多數(shù)教材是按照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行編排，講授的主要是知識(shí)。使用的案例大部分是孤立的，缺乏企業(yè)級(jí)復(fù)雜工程實(shí)際案例。學(xué)生所學(xué)知識(shí)無法進(jìn)行工程應(yīng)用與升華，無法滿足工程規(guī)范及流程，無法在企業(yè)級(jí)復(fù)雜工程問題案例中進(jìn)行實(shí)踐，學(xué)生畢業(yè)后無法馬上上崗。教學(xué)與工程認(rèn)證要求脫節(jié)。

（2）實(shí)踐時(shí)間有限，學(xué)生編碼量欠缺。我院JavaEE 課程以邊學(xué)邊練模式進(jìn)行教學(xué)，但由于授課時(shí)間有限，教師只能把基本知識(shí)點(diǎn)及小案例講授完成，學(xué)生課堂編碼時(shí)間及編碼量有限。學(xué)生遇到bug 并且需要教師指導(dǎo)才能完成任務(wù)時(shí)，教師卻因?yàn)橹笇?dǎo)時(shí)間有限且需要指導(dǎo)的人數(shù)較多而不能及時(shí)提供指導(dǎo)。

（3）JavaEE 程序設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)零碎，編程難度大。JavaEE 是使用SpringBoot、Mybatis、SpringMVC 等框架實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，框架的編程模式與非框架傳統(tǒng)的編碼模式不同。JavaEE 主要使用容器管理對(duì)象，涉及到很多較晦澀的概念，如控制反轉(zhuǎn)、依賴注入、切面編程、控制器、映射器、適配器、視圖解析器、關(guān)系映射等，學(xué)生要透徹理解這些概念，需要進(jìn)行編程實(shí)踐驗(yàn)證才能實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在編程時(shí)遇到bug 是難免的，但由于自己無法找到原因，時(shí)間長(zhǎng)了可能導(dǎo)致其對(duì)編程失去興趣，不愿花太多的精力和時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，甚至可能對(duì)編程產(chǎn)生畏懼。

（4）學(xué)生個(gè)體差異的影響。由于學(xué)生們對(duì)編程的敏感程度、接收程度不同，按照學(xué)院的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授課，事實(shí)上就忽視了學(xué)生個(gè)體差異對(duì)教學(xué)效果的影響。

（5）評(píng)價(jià)方式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式是通過平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、期末筆試成績(jī)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算得出最終成績(jī)。傳統(tǒng)考核模式不重視平時(shí)實(shí)踐過程，多數(shù)學(xué)生在考前突擊復(fù)習(xí)，死記硬背，應(yīng)付考試，雖然考試分?jǐn)?shù)高，但是編程能力卻可能很差。這樣的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)體系無法體現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，學(xué)生分析問題、解決問題及實(shí)踐能力也難以提升。

1.2 教學(xué)內(nèi)容組織

JavaEE 教學(xué)中，以權(quán)限管理系統(tǒng)企業(yè)級(jí)項(xiàng)目為主線，將JavaEE 知識(shí)點(diǎn)嵌入其中。隨著課程的深入，權(quán)限管理項(xiàng)目不斷加入新的內(nèi)容。在這種開源項(xiàng)目中，學(xué)生共同參與，其內(nèi)容可以不斷迭代完善。課程知識(shí)點(diǎn)與權(quán)限管理項(xiàng)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

表1 課程知識(shí)點(diǎn)與權(quán)限管理項(xiàng)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系

JavaEE 課程的教學(xué)組織與權(quán)限管理系統(tǒng)項(xiàng)目相結(jié)合，教學(xué)過程中貫穿項(xiàng)目開發(fā)全流程。首先分析權(quán)限管理系統(tǒng)的項(xiàng)目需求，然后分析項(xiàng)目所包括的功能模塊，針對(duì)各個(gè)功能模塊，分析其所需的知識(shí)點(diǎn)。課程知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用貫穿于權(quán)限管理系統(tǒng)的編碼階段。編碼需要按軟件規(guī)范執(zhí)行，并形成說明性文檔，在編碼過程中要求有明確的接口說明。針對(duì)項(xiàng)目功能模塊知識(shí)點(diǎn)交叉地方，對(duì)還未學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)，老師要講清代碼的功能及接口，讓學(xué)生直接從開源項(xiàng)目復(fù)制對(duì)應(yīng)代碼。

1.3 教學(xué)模式改革

JavaEE 課程內(nèi)容多，實(shí)踐性強(qiáng)，編程陷阱較多，課程綜合性較大。學(xué)生雖然能理解課程內(nèi)容，但是在項(xiàng)目的實(shí)踐中可能遇到很多問題及bug，即使對(duì)簡(jiǎn)單案例也無法復(fù)現(xiàn)。使用翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合教學(xué)模式開展教學(xué)，線上以學(xué)生為中心，項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，教師發(fā)布教學(xué)任務(wù)，提供教學(xué)材料；線下教師主要以輔導(dǎo)答疑等方式開展教學(xué)。該授課模式為學(xué)生提供了充足的編程實(shí)踐時(shí)間，這樣教師就有充足的時(shí)間解決學(xué)生遇到的問題及編程陷阱?；诜D(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式如圖1 所示。

圖1 基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式

基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式過程如下。

（1）課前自主學(xué)習(xí)。首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，2-3 人一組，教師精選權(quán)限管理系統(tǒng)項(xiàng)目案例，對(duì)案例進(jìn)行分析，將涉及到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)羅列，并將相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)視頻、課程任務(wù)發(fā)布到超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生通過在線視頻學(xué)習(xí)，對(duì)權(quán)限管理系統(tǒng)相應(yīng)任務(wù)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。學(xué)生針對(duì)項(xiàng)目復(fù)現(xiàn)中遇到的難點(diǎn)及程序bug，在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)討論區(qū)進(jìn)行討論，并對(duì)無法解決的問題在線反饋。教師收集問題，根據(jù)問題對(duì)課上內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

（2）課上知識(shí)內(nèi)化及技能習(xí)得。線下教師通過引導(dǎo)、解決bug 方案競(jìng)答以及學(xué)生小組討論，解決學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)的通用問題，并對(duì)個(gè)例問題進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)；學(xué)生對(duì)遇到的問題及bug 根據(jù)討論結(jié)果進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證；最后，教師總結(jié)課程，分析知識(shí)點(diǎn)在權(quán)限管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)企業(yè)級(jí)項(xiàng)目；學(xué)生通過線上視頻進(jìn)行項(xiàng)目復(fù)現(xiàn)，線下問題答疑解決項(xiàng)目編程中的陷阱，實(shí)現(xiàn)了課程理論與實(shí)踐的一次翻轉(zhuǎn)[8-9]。這在很大程度上避免了學(xué)生由于長(zhǎng)時(shí)間遇到程序陷阱問題無法解決而產(chǎn)生的對(duì)程序設(shè)計(jì)畏懼的情況。通過基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式，能使學(xué)生發(fā)揮主體作用，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、研究能力和創(chuàng)新能力。

1.4 企業(yè)級(jí)綜合案例在教學(xué)中的應(yīng)用

項(xiàng)目學(xué)習(xí)是以建構(gòu)主義、實(shí)用主義和發(fā)現(xiàn)理論為基礎(chǔ)的一種教學(xué)模式[4-7]。JavaEE 課程以權(quán)限管理項(xiàng)目為學(xué)習(xí)主線，以JavaEE 學(xué)科的原理、知識(shí)點(diǎn)為中心，以制作權(quán)限管理系統(tǒng)軟件為目的。將權(quán)限管理系統(tǒng)分解為各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，教師通過合理的項(xiàng)目環(huán)節(jié)，將零散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成權(quán)限管理系統(tǒng)綜合項(xiàng)目，在教學(xué)中借助線上教學(xué)平臺(tái)及教學(xué)資源開展教學(xué)活動(dòng)。企業(yè)級(jí)項(xiàng)目在教學(xué)過程中，主要講解各知識(shí)點(diǎn)在項(xiàng)目中的運(yùn)用、軟件開發(fā)流程和各功能模塊接口。對(duì)于相互關(guān)聯(lián)的未學(xué)知識(shí)點(diǎn)，教師讓學(xué)生通過代碼復(fù)制，根據(jù)視頻講解進(jìn)行程序復(fù)現(xiàn)。這種新型的探究性學(xué)習(xí)模式與工程認(rèn)證解決復(fù)雜工程問題的要求不謀而合。

1.5 改革評(píng)價(jià)方式

課程考核的主要目的是檢查教學(xué)效果是否達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。JavaEE 課程的三個(gè)教學(xué)目標(biāo)分別是：

（1）對(duì)JavaEE 中的相關(guān)概念、技術(shù)、方法正確理解，使學(xué)生能夠針對(duì)具體復(fù)雜工程問題，選擇合理的技術(shù)及方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）能夠使用Eclipse、IntelliJ IDEA 等開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用JAVAEE技術(shù)進(jìn)行web工程設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試、部署等，并能考慮其方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)其技術(shù)方案。

（3）能夠掌握使用JavaEE 進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的總體架構(gòu)及流程，并能分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并培養(yǎng)其工程實(shí)踐能力。課程的教學(xué)目標(biāo)主要是要提高學(xué)生的實(shí)踐能力、分析問題能力及使用工具的能力。傳統(tǒng)的考試方式主要考查靜態(tài)知識(shí)的掌握，學(xué)生通過考前短時(shí)間突擊就可以應(yīng)付考試，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、分析問題能力及使用工具能力的考核。為了更好的完成教學(xué)目標(biāo)，并適應(yīng)工程認(rèn)證要求，該課程實(shí)行過程化考核與項(xiàng)目化考核相結(jié)合的方式。過程化考核占總成績(jī)的60%，包括線上討論、線下問題解答、課上交互情況等；項(xiàng)目化考核占總成績(jī)的40%，主要包括項(xiàng)目演示、項(xiàng)目答辯、報(bào)告撰寫等模塊。在具體的考核過程中，過程化考核采用按節(jié)、按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核，超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)學(xué)生的每節(jié)討論、視頻觀看與問題答疑有具體統(tǒng)計(jì)。按統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)分配的權(quán)重，計(jì)算出過程化考核得分。在項(xiàng)目化考核，中根據(jù)項(xiàng)目報(bào)告、項(xiàng)目的完成情況及現(xiàn)場(chǎng)答辯給出項(xiàng)目化考核得分。最后對(duì)過程化考核得分和項(xiàng)目化得分加權(quán)計(jì)算出綜合得分。

2 結(jié)論與探討

2020 年第二學(xué)期采用改革后的教學(xué)模式對(duì)計(jì)科1901 班進(jìn)行授課。網(wǎng)絡(luò)1901 班學(xué)生采用傳統(tǒng)的授課模式，作為對(duì)照組。網(wǎng)絡(luò)1901 班及計(jì)科1901 班都是53 人，大學(xué)入校時(shí)分?jǐn)?shù)相當(dāng)，且是同一輔導(dǎo)員。從期末總評(píng)成績(jī)上看，計(jì)科1901班總評(píng)成績(jī)有了較大的提高。通過兩個(gè)教師對(duì)兩個(gè)班級(jí)的項(xiàng)目總評(píng)成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，計(jì)算平均分。分析結(jié)果為：計(jì)科1901 班JavaEE 學(xué)生不及格人數(shù)占比為3.8%，網(wǎng)絡(luò)1901 班不及格人數(shù)占比為11.3%;計(jì)科1901 班，80 分以上學(xué)生人數(shù)占班級(jí)總?cè)藬?shù)的25.4%,網(wǎng)絡(luò)1901 班，80 分以上占班級(jí)總?cè)藬?shù)18%。從參加學(xué)校的互聯(lián)網(wǎng)+大賽來分析：計(jì)科1901 班參賽項(xiàng)目15 項(xiàng)中獲獎(jiǎng)人數(shù)為10 項(xiàng)，網(wǎng)絡(luò)1901 班參賽項(xiàng)目15 項(xiàng)中，獲獎(jiǎng)人數(shù)為6 項(xiàng)。從項(xiàng)目功能完成情況、項(xiàng)目代碼規(guī)范、項(xiàng)目流程及規(guī)劃來分析，計(jì)科1901 班學(xué)生項(xiàng)目明顯優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)1901 班。

綜上所述，企業(yè)級(jí)項(xiàng)目為學(xué)生解決復(fù)雜工程問題提供了案例，基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式為項(xiàng)目復(fù)現(xiàn)提供了保障。改革后的評(píng)價(jià)方式為學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)提供了續(xù)航力。項(xiàng)目化教學(xué)、基于翻轉(zhuǎn)課堂線上線下混合式教學(xué)模式符合JavaEE 編程類課程特點(diǎn)，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，值得在類似課程中推廣實(shí)施。