陳 鴻，殷鳳梅

(合肥師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)與人工智能學(xué)院，合肥 230601)

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，我國正逐步進(jìn)入人工智能新時(shí)代。人工智能的迅速發(fā)展對(duì)社會(huì)許多行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。2017年7月，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，鼓勵(lì)各高校建立“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)的新模式。2019年，工業(yè)和信息化部人才交流中心發(fā)布了《人工智能產(chǎn)業(yè)人才崗位能力標(biāo)準(zhǔn)》，為高校落實(shí)人工智能國家戰(zhàn)略提供了具體的人才培養(yǎng)、課程設(shè)置等方面的參考。在人工智能時(shí)代，課程教學(xué)內(nèi)容要與新時(shí)代技術(shù)結(jié)合，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行學(xué)科之間的交叉融合[1-2]。程序設(shè)計(jì)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，廣泛地應(yīng)用于不同領(lǐng)域，對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用[3-4]。因此，程序設(shè)計(jì)課程改革必須適應(yīng)人工智能時(shí)代的發(fā)展需求，需要對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革探索。

1 程序設(shè)計(jì)類公共課教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

程序設(shè)計(jì)課程是高等學(xué)校主要是工科專業(yè)開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程，主要講授程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，讓學(xué)生掌握基本語法和編程技巧等，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言解決和處理實(shí)際問題的思維方法與綜合能力，為學(xué)生專業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。程序設(shè)計(jì)課程中，語法較多，語言較抽象，邏輯性和實(shí)踐能力較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)難學(xué)、分層的現(xiàn)象，教師在教學(xué)過程中也在不斷調(diào)整課程進(jìn)度和難易程度，希望學(xué)生能夠扎實(shí)地學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，有較好的實(shí)踐應(yīng)用能力。但是在課程教學(xué)中，仍存在一些需要思考和改進(jìn)的問題。

1.1 公共課教學(xué)與不同專業(yè)學(xué)生的個(gè)性化差異適應(yīng)度不夠

公共課教學(xué)面對(duì)的專業(yè)較多，不同專業(yè)學(xué)生之間的差異性比較明顯。如何協(xié)調(diào)好不同專業(yè)學(xué)生的教與學(xué)的問題是個(gè)挑戰(zhàn)。在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，隨著課程內(nèi)容的深入學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)課程和專業(yè)之間的關(guān)系有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，但是學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)體差異性也越發(fā)明顯，有的學(xué)生用心鉆研，有些學(xué)生淺嘗輒止，對(duì)于作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的程序設(shè)計(jì)語言并不重視。學(xué)生的學(xué)習(xí)成績逐漸拉開差距。如何讓不同專業(yè)學(xué)生既能學(xué)到課程基礎(chǔ)知識(shí)，又能拓展本專業(yè)的實(shí)踐能力，是個(gè)難題，特別是如何與智能時(shí)代的應(yīng)用相結(jié)合是重點(diǎn)。

1.2 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容與人工智能先導(dǎo)課程的銜接不足

學(xué)校針對(duì)大學(xué)一年級(jí)各專業(yè)學(xué)生開設(shè)了人工智能概論課程，對(duì)人工智能時(shí)代的新技術(shù)、新理念等有深入的了解。由于程序設(shè)計(jì)課程開設(shè)年代較久，人工智能概論課程開設(shè)較遲，如何將先導(dǎo)課程很好地銜接基礎(chǔ)的程序設(shè)計(jì)課程，更好地讓學(xué)生運(yùn)用程序設(shè)計(jì)知識(shí)為人工智能新技術(shù)服務(wù)，適應(yīng)新時(shí)代人才發(fā)展需求，是亟需解決的問題。

1.3 教學(xué)模式與教學(xué)方法需要改進(jìn)

程序設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)知識(shí)中，語法學(xué)習(xí)是最基本的。但是部分學(xué)生覺得學(xué)習(xí)語法不重要，更想跳過語法直接編程，而編寫的程序又出現(xiàn)了許多語法錯(cuò)誤。課程學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)，眼高手低，導(dǎo)致基礎(chǔ)知識(shí)沒有學(xué)好，應(yīng)用能力沒有提升。在實(shí)踐教學(xué)中，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏多，學(xué)生的思考能力和編程能力的提升較為緩慢。由于課程內(nèi)容多，課時(shí)有限，學(xué)生的個(gè)體差異性等多方面因素，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少，學(xué)生個(gè)人的獨(dú)立思考空間和綜合能力的培養(yǎng)有所欠缺，人工智能相關(guān)的設(shè)計(jì)題目更是難以高效完成。

1.4 過程性考核方式中的評(píng)測標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度不夠

考核方式中各部分如何占比是個(gè)討論點(diǎn)。通過調(diào)整考核方式，希望能更加真實(shí)地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，而不是一次期末考試定課程考核結(jié)果。因此，期末考試的比重在逐步降低，對(duì)于過程性考核的比例在加大，過程性考核的內(nèi)容也在增加。但是對(duì)于學(xué)生的監(jiān)督和評(píng)價(jià)存在局限性，特別是課前和課后環(huán)節(jié)的考核較難把握。課前任務(wù)的布置和課后作業(yè)的完成等會(huì)存在代做或者抄襲現(xiàn)象，課堂評(píng)價(jià)比重加大不能全面體現(xiàn)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果，因?yàn)檎n堂上表現(xiàn)較好或者較差的學(xué)生會(huì)讓老師印象深刻，對(duì)于表現(xiàn)不出眾的學(xué)生不能給出較為客觀的評(píng)價(jià)。如何讓過程性考核更加客觀地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是個(gè)問題。需要借助智能化技術(shù)手段提升學(xué)生學(xué)習(xí)的滿意度和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。

1.5 產(chǎn)教融合度不夠

由于教學(xué)要求和用人需求存在差異，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)靜止，會(huì)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，學(xué)生對(duì)于國內(nèi)的新平臺(tái)和新技術(shù)了解不多，編程更多的是使用國外通用平臺(tái)或者單一的開發(fā)環(huán)境，對(duì)于企業(yè)所用的跨平臺(tái)開發(fā)環(huán)境不熟悉，對(duì)于國內(nèi)的云平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐更是少之又少，學(xué)生不能較快地適應(yīng)企業(yè)工程實(shí)踐需求。由于高校教師和企業(yè)工程師在對(duì)學(xué)生的教學(xué)中各有所長，如何運(yùn)用國內(nèi)新開發(fā)的技術(shù)和平臺(tái)與學(xué)生學(xué)習(xí)更好地融合，更好地突出應(yīng)用能力培養(yǎng)，適應(yīng)企業(yè)用人需求[5]，是需要思考的問題。

2 程序設(shè)計(jì)類公共課程改革策略

程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中出現(xiàn)的一些問題，需要借助人工智能時(shí)代的新技術(shù)，思考如何對(duì)課程的教學(xué)體系、產(chǎn)教融合度等進(jìn)行適當(dāng)改革，創(chuàng)新教學(xué)模式，提升學(xué)生的課程學(xué)習(xí)滿意度和綜合編程能力[6]。

2.1 結(jié)合學(xué)生個(gè)性化差異特點(diǎn)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，針對(duì)不同專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更精細(xì)的劃分，讓不同專業(yè)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)課程與本專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)有深刻的認(rèn)識(shí)，將人工智能技術(shù)融入到分專業(yè)學(xué)生的教學(xué)設(shè)計(jì)中，學(xué)生在學(xué)到課本知識(shí)的同時(shí)，又能同步領(lǐng)悟人工智能時(shí)代的重要技術(shù)。在課程學(xué)時(shí)中，合理分配專任教師和企業(yè)工程師的上課時(shí)長，為后續(xù)實(shí)踐課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

另外，針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化差異，定制教學(xué)方案。在課程初期對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)進(jìn)行摸底，了解學(xué)生的整體水平和個(gè)體差異性。對(duì)課程內(nèi)容的難度進(jìn)行調(diào)整，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，不影響課程的整體學(xué)習(xí)效果。階段性教學(xué)后，針對(duì)班級(jí)學(xué)生的成績差異性進(jìn)行分層教學(xué)，對(duì)于拔尖的學(xué)生重點(diǎn)拓展教學(xué)深度，鼓勵(lì)學(xué)生參加多樣化學(xué)習(xí)活動(dòng)，提升綜合能力。對(duì)于基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生增加基礎(chǔ)題的訓(xùn)練題量并提高講解細(xì)致度，針對(duì)中間層的學(xué)生進(jìn)行常規(guī)化教學(xué)進(jìn)度。讓班級(jí)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)積極性得到提升，盡量不出現(xiàn)學(xué)生掉隊(duì)的情況，提高課程的整體學(xué)習(xí)效果，也為挑選專業(yè)能力較強(qiáng)的學(xué)生做好鋪墊。

2.2 融入人工智能技術(shù)的在線資源建設(shè)

為了對(duì)學(xué)生因材施教，個(gè)性化能力培養(yǎng)得到提升，需要借助智能化教學(xué)平臺(tái)和云平臺(tái)適應(yīng)當(dāng)下人工智能時(shí)代學(xué)生的能力培養(yǎng)需求[7]。通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)建立人工智能背景下的課程資源，將人工智能概論里的相關(guān)知識(shí)在程序設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行拓展和應(yīng)用。如將機(jī)器學(xué)習(xí)中的經(jīng)典算法加入程序設(shè)計(jì)課程案例中，讓學(xué)生嘗試編程實(shí)現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)視覺中人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用融入課程章節(jié)內(nèi)容等。增加學(xué)習(xí)通平臺(tái)自主學(xué)習(xí)資源，分為基礎(chǔ)版與提高版，讓學(xué)生有選擇地進(jìn)行課程資源輔助學(xué)習(xí)，達(dá)到不同能力需求的學(xué)習(xí)效果。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)用中，不局限于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的練習(xí)，引入云平臺(tái)的軟件開發(fā)的實(shí)踐操作，讓學(xué)生較快地適應(yīng)企業(yè)的工程實(shí)踐需求。

2.3 混合式教學(xué)模式

人工智能的迅速發(fā)展，課程內(nèi)容需要不斷更新，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求也逐漸提高。如何讓學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中能夠適應(yīng)教學(xué)進(jìn)度，并能在自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上逐步提高，需要進(jìn)行教學(xué)模式的改革。針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化能力差異性，需要兼顧不同基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，采用“SPOC+強(qiáng)化課堂”的混合式教學(xué)模式，如圖1所示，適用于不同基礎(chǔ)的學(xué)生。通過SPOC特色課堂將課前資源進(jìn)行優(yōu)化，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，并進(jìn)行課前少量內(nèi)容測試，讓教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容的欠缺之處以及學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)等，教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式。在線下教學(xué)中，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，并通過問題引入、案例教學(xué)等多種形式展開教學(xué)，讓學(xué)生深入理解課程知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用內(nèi)容。在實(shí)操環(huán)節(jié)，讓學(xué)生將課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用更好地結(jié)合起來，發(fā)揮人工智能時(shí)代的技術(shù)應(yīng)用，與企業(yè)人才需求緊密連接。通過強(qiáng)化課堂，對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)進(jìn)行拓展教學(xué)，通過參與教師科研項(xiàng)目、參加學(xué)科競賽、參與校企合作的智能化軟件開發(fā)等，完成程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)階學(xué)習(xí)，自身的專業(yè)能力在短期內(nèi)會(huì)得到較快提升，為后面的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和企業(yè)實(shí)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。并且通過優(yōu)秀學(xué)生的能力培養(yǎng)，以強(qiáng)帶弱，縮小班級(jí)學(xué)生之間的成績差異性，對(duì)于班級(jí)整體學(xué)習(xí)水平提升有很大幫助。

圖1 “SPOC+強(qiáng)化課堂”的混合式教學(xué)模式

2.4 過程性考核中加入智能化技術(shù)，提升評(píng)測準(zhǔn)確度

雖然加大了過程性考核的比例，但是有些評(píng)測數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映學(xué)習(xí)效果，需要借助人工智能時(shí)代的新技術(shù)，增加評(píng)測的準(zhǔn)確度。通過對(duì)平臺(tái)上學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的挖掘與分析，建立學(xué)生的學(xué)習(xí)行為模型，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤評(píng)測?；谧鞅讬z測技術(shù)，開發(fā)作業(yè)自主評(píng)測系統(tǒng)，避免抄襲現(xiàn)象，也及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，更好地體現(xiàn)過程性考核的結(jié)果。

2.5 產(chǎn)教融合

為了使產(chǎn)教融合度提升，豐富學(xué)生的理論知識(shí)，并與企業(yè)發(fā)展相適應(yīng)，教師要深入企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐研修，將所教課程與企業(yè)實(shí)踐進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將研修成果盡可能多地應(yīng)用于課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、課程考核、畢業(yè)(設(shè)計(jì))論文指導(dǎo)等教學(xué)環(huán)節(jié)，豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。積極參與校企合作，依托產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目、企業(yè)工程師對(duì)接等，促進(jìn)程序設(shè)計(jì)教學(xué)與企業(yè)最新技術(shù)融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升創(chuàng)新意識(shí)。讓學(xué)生將學(xué)校學(xué)到的知識(shí)與企業(yè)應(yīng)用快速融合，為培養(yǎng)人工智能新時(shí)代的高科技人才做好充足的準(zhǔn)備。

3 程序設(shè)計(jì)類公共課程教學(xué)改革實(shí)踐效果

將書本知識(shí)與企業(yè)實(shí)踐不斷融合，將課程內(nèi)容、課程教學(xué)模式、課程考核方式等進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生較快適應(yīng)人工智能時(shí)代新的發(fā)展需求。在對(duì)程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革實(shí)踐后，對(duì)各班學(xué)生進(jìn)行課程學(xué)習(xí)滿意度調(diào)查，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生的整體滿意度較高。通過對(duì)2021、2022屆各班每次階段性測試求平均值，將8次測試結(jié)果作好統(tǒng)計(jì)，結(jié)果趨勢如圖2所示。可以得出，人工智能時(shí)代的程序設(shè)計(jì)課程改革后，新一屆學(xué)生的整體水平穩(wěn)步提升。通過課堂互動(dòng)和課下問題討論，可以感受到學(xué)生對(duì)課程的濃厚興趣，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力也在逐步提高。

圖2 2021、2022屆學(xué)生課程階段性測試結(jié)果趨勢圖

4 結(jié)語

人工智能時(shí)代下新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，程序設(shè)計(jì)類公共課不能一成不變，需要根據(jù)時(shí)代發(fā)展需求及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)模式，加大過程性考核比例和修改考核內(nèi)容，加快產(chǎn)教融合。本文結(jié)合學(xué)校辦學(xué)特色和課程設(shè)置特點(diǎn)，在人工智能背景下，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、在線資源建設(shè)、教學(xué)模式、考核方式、產(chǎn)教融合等進(jìn)行教學(xué)改革探索，將人工智能技術(shù)融入程序設(shè)計(jì)課程中，讓學(xué)生具有較好的編程能力和實(shí)際應(yīng)用能力，跟上人工智能時(shí)代發(fā)展的步伐，適應(yīng)企業(yè)用人需求，全面提升自身的綜合競爭力。