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新工科背景下程序设计类课程群体系构建
发布时间:2020-01-17 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
新工科背景下程序设计类课程群体系构建
     樊瑶   
(西藏民族大学信息工程学院, 陕西咸阳 712082)
 
摘要:新工科背景下对计算机类专业人才提出更深入、更专业的综合能力要求。计算机类专业教育中核心能力的培养更是首当其冲。分析目前对计算机专业程序设计类课程具体的课程目标以及在教学过程存在的问题,提出一系列的教学改革措施,针对专业特色构建合理的课程平台,以工程案例来带动能力培养,建立面向能力的评价体系统,使学生能够达到新工科背景下计算机专业人才能力的要求。
关键词:新工科;程序设计;课程群;体系构建      教育教学论坛
 
1 引言
随着云计算、人工智能、对等计算、对等网络、大数据等高科技术的迅猛发展,在全球范围内掀起了新一轮科技革命,这为国家同时带来机遇和挑战[1]。为了抓住机遇,迎接挑战,国家全面推动创新驱动发展,实施“中国制造2025”、“互联网+”等重大战略。这对工科技术人才提出更高的要求。自2017年2月以来,教育部积极推进新工科建设,先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”新工科建设的“三部曲”[2]。与传统工科科技人才相比,新工科人才不仅要求专业精深,而且具备学科交叉融合的特征,实践和创新能力均强的高素质复合型人才。
2 新工科背景下计算机系统能力培养现状
2.1 程序设计课程的目标
对于计算机科学与技术专业的学生来说,程序设计编写能力始终是该专业的核心技能,是该专业学生应该掌握的“看家本领”,这项看家本领决定着计算机科学与技术专业毕业生的竞争能力。如何使学生练就好的“看家本领”,是培养本科技术型人才的关键[3]
   程序设计课程的培养目标是培养学生分析问题、解决问题的能力。具体地说,就是学生自己会对实际问题进行抽象处理,运用计算机解决问题。 程序设计类课程主要包括C语言、面向对象程序设计(VC)、Web程序设计等,该类课程均涉及设计语言的基本语法、设计结构、设计思想等内容。这类课程的培养目标分为五个层次。
第一层次,学会程序设计语言的基本语言以及其基本程序结构,运用程序结构可以解决简单的问题;
第二层次,学会使用程序设计语言中的构造类型,如C语言中的结构体等、JAVA语言中的引用类型,熟练掌握具有一定数据量相关问题的解决算法;
第三层次,学会对实际问题进行抽象处理,对问题建模,转化为计算机能够解决的数学问题或逻辑问题,并能够设计解决问题的可行算法;
第四层次,学会使用程序设计语言中的特殊数据结构,如栈结构、堆结构、队列、链表等,可以用特殊数据结构表示复杂数据(如可用邻接表或邻接矩阵表示图)。根据实际所要解决的问题选择数据结构,设计出高效的算法;
第五层次,学会开发软件,掌握开发软件的方法和步骤,对用户需求做需求分析,对软件架构进行合理设计,系统概要设计、详细设计、系统测试,开发文档的编写等。
    对于非计算机专业的学生来说,这五个层次的目标达到前三个层次即可。对于计算机专业的学生来说,这五个层次的目标分属于不同的课程。一般学习完第一门语言课程,前面两个层次的目标就可实现,第三层次的内容会有一定的涉及,但不深入,称之为程序设计课程的培养目标的第一个阶段;第二阶段就是其余的第三、四、五层次,其中第三四层次会有交叉。
2.2 目前程序设计课程培养过程中存在的问题
(1)学生基础差异大。大学生每个班有来自全国各个不同地区的学生,少部分学生在初高中就进行编程类课程的简单学习,但大部分学生虽接触过计算机,仅限于对于计算机本身的基本操作,没有任何程序设计基础,更谈不上对程序设计语言的了解。
(2)新工科背景下,要求计算机专业的学生具有复合型能力,强调专业之间的相互交叉和融合。目前高校各门课程设置独立教学,知识体系缺乏系统规划,课程之间衔接不紧密,不同学科之间的融合还有等提高,学生的结合素质和复合型能力得不到培养。
(3)由于各门课程独立规划设计,均采用针对本门课程的“横向”教学方法,没有从“纵向”的视角上去进行系统级工程训练。
(4)部分高校因受到培养计划课时数目的限制,对教学实践课时有不同程度上的压缩,要求学生课下进行实验。但事与愿违,往往学生课下练习严重不足,导致实践手动能力不能满足实际需要。其次,学校中缺乏具有实际开发经验的教师,对学生开发软件指导尚有欠缺。
3 程序设计类课程群体系构建
3.1 针对专业特色构建合理的课程平台
新工科背景下要求计算机类科技人才具有计算思维和创新能力,专业交叉融合,在掌握计算系统基础上,根据人与现实世界的交互模式,开发出以计算机技术为核心的高效应用系统。程序设计类课程的核心就是培养学生的程序设计开发能力,这是计算能系统能力培养的关键[4]。深入企业调研,确定计算类软件人才所必须具备的知识结构和技能,根据调研结果,重新制定培养大纲,教学计划。由所需的知识结构确定所教授的知识单元,最后制定教学课程体系[5]。根据专业特色,减少同类课程间的内容冗余、知识点重复,加强课程之间的前后衔接,同时构建以《操作系统》、《计算机组成原理》、《计算机系统结构》等课程为理论基础的专业课程体系,以《C/C++程序设计》、《数据结构》、《软件工程》、《算法分析与设计》等课程为程序设计理论基础的设计开发课程体系。从夯实学生理论基础、增强开发设计能力这两方面同时间入手,优化课程体系。
3.2 建立多门课程、多专业之间的交叉联系
   所谓新工科专业,是出现与传统工科专业不同的新兴专业,如智能制造、云计算、人工智能、智能科学与技术、光电信息科学与工程类等。这些专业均是多课程、多专业的相互交叉、渗透、融合形成,为了使学生能够跟着时代发展的需求,培养学生时建立多课程、多专业间的交叉联系势在必行。
3.3 以工程案例来带动能力培养
根据学生实际情况,设计不同难度、不同目标的综合性实验,由易到难、由简单到复杂,以适应不同基础的学生。系列实验具有递进性和迭代性,逐步培养学生的学习兴趣,减轻学习压力,缓解畏难情,循序渐进,以达到从使用计算机系统到开发计算机系统的能力。
 
3.4构建面向能力的评价体系
程序设计类课程的核心关键是培养对具体问题进行抽象分析,建立对应模型,设计高效的算法,以达到最终解决问题的目的。以传统的试卷分数来评价学生显然是不合适,因为这类课程更重注实践能力。构建合理的课程评价体系,引导学生动手力的提高有着重要意义。
4 总结
基于新工科背景下,以培养学生计算思维和创新能力为引导,对交叉专业有所掌握,程序设计能力是基石。程序设计类课程群的构建直接决定了学习程序设计能力的培养。
参考文献
[1] 黄东军.新工科语境下物联网专业课程设置研究 [J].计算机教育,2018(3):68-72.
[2]教育部.“新工科”建设行动路线(“天大行动”)[EB/OL]. [2018-5-7]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.
[3] 郭银章,王丽芳.基于项目任务驱动的C语言程序设计课程教学改革与实践[J].计算机教育,2017(2):41-44.
[4] 瞿振元. 推动高等工程教育向更高水平迈进[J]. 高等工程教育研究,2017(1):12-16.
[5] 谭洁龙建新谢军.基于精品课程建设平台打造高校教学团队的实践思考[J].宜春学院学报2018 1 122-125.
 
 
Construction of Curriculum Group System for Programming Class in the Background of New Engineering
                                    Fan Yao
School of Information Engineering, Xizang Minzu University, Xianyang, Shaanxi 712082
 
Abstract: Under the background of the new engineering department, more in-depth and more specialized comprehensive ability requirements are put forward for computer professionals. The training of core competence in computer specialty education is the first to bear the brunt. This paper analyzes the specific curriculum goals and problems in the teaching process of computer professional programming courses, a series of teaching reform measures are put forward, and a reasonable curriculum platform are constructed for professional characteristics, and engineering cases are used to promote ability training, The competency-based evaluation system is established so that students can meet the requirements of computer professionals in the new engineering background.
Key words: new engineering; Programming; Course clusters; System construction
基金项目:全国教育科学规划单位资助教育部规则课题《基于西藏学生点和CDIO理念的程序设计类课程群实施策略研究》(FCB180669)。
作者简介:樊瑶(1983-),女,汉族,陕西西安人,西藏民族大学副教授。
收稿日期:2019-5-30