计算机类大学生实践编程能力的数字化培养模式研究

李颖

[摘 要]计算机类大学生实践编程能力培养中存在教学模式单一、编程兴趣不高、项目训练不足和毕设质量不高等问题，教师应运用现代化的信息手段优化传统的人才培养模式，通过教学理论与教学实践相结合的研究方法，构建面向实践编程能力培养的数字化培养模式，这样可以改善对学生实践编程能力的培养模式。该模式具体由四个方面构成：通过数字化翻转实验教学增加学生的编程训练量，用数字化赛题训练激发学生的编程积极性，以校企深度合作夯实项目实训，以数字化毕业设计提高毕设质量。运用该模式进行人才培养的实践表明，该模式可以激发学生的编程积极性，增加编程训练量，提高学生的实践编程能力。

[关键词]实践编程能力;数字化培养模式;实践能力培养

[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）01-0029-04

随着现代信息技术和媒介的快速发展与普及，信息技术与高等教育的结合越来越密切，高等教育的人才培养模式也正在向数字化培养模式转变。利用现代化的信息手段优化传统的人才培养模式，是解决高等教育人才培养问题的一种途径。《教育信息化2.0行动计划》指出要加快教育现代化，强化以能力为先的人才培养理念，支撑和引领教育现代化的发展。高等教育要把大学生的能力培养作为目标，使大学生成为符合国家现代化建设需求的人才。

一、实践编程能力培养中的问题

实践编程能力是高校计算机类大学生的核心能力，培养他们的实践编程能力是提升他们的就业质量和工作能力的重要内容。然而在传统的培养模式中，实践教学环节薄弱，学生的动手机会较少，实践编程能力很弱。我们发现实践编程能力培养中存在以下问题：首先是教学模式单一。传统的实验教学以教师为主体，学生只能被动接受知识。实验教学中教师讲解的时间太多，导致学生没有充足的时间进行实验操作。其次是学生编程兴趣不高。传统实验教学中的很多编程题目都脱离实际，枯燥乏味，学生容易产生倦怠感，对编程的热情不高。再次是项目训练不足。综合类项目训练很少，项目实训的学时也不足，导致学生对项目类的编程不懂如何下手，存在畏惧心理，项目编程能力弱。最后是毕业设计质量不高。传统的毕业设计存在题目偏易、抄袭现象严重、师生互动不足、过程无法监控等问题，低水平的毕设影响了学生编程能力的培养。针对以上问题，我们以数字化培养模式为抓手，探索面向计算机类大学生实践编程能力培养的数字化模式，以达到提高计算机类大学生实践编程能力培养效果的目的。

二、数字化培养模式的研究框架

在数字化培养模式的研究中，我们要立足人才培养中的现实问题，研究相关的学习理论，将现代化的信息手段与先进教学理论运用于人才培养模式的改革中，提高计算机类大学生的实践编程能力。数字化培养模式的研究框架如图1所示。我们从人才培养的实际问题出发，以教学理论为基础，将信息化技术和理念运用于人才培养的改革中，构建面向实践编程能力培养的数字化模式，并将该模式运用于计算机的人才培养实践中，不断总结实践经验，提高人才培养的质量。

根据建构主义学习理论的观点，学习不能简单强硬地从外部对学习者实施知识的“填灌”，而应该引导学习者以原有的知识经验为基础，主动建构新的知识经验。在计算机的教学中，应该综合运用探究式学习、支架式教学、情境教学、合作学习等方式调动学生的学习积极性。根据认知学习理论的观点，人是学习的主体，只有充分调动主体的学习积极性，使其主动学习，才能取得较好的学习效果。在计算机的人才培养中，我们积极改革传统的培养模式 ，采用基于建构主义的数字化翻转教学模式开展计算机编程的实验教学，以学生为编程的主体，增加学生的课外编程训练量，充分调动学生的学习主动性以及动手编程的积极性。我们基于认知主义理论，在编程教学中积极开展数字化的赛题训练，使学生接触趣味性较强的编程竞赛题，培养学生的编程思维，并营造良好的编程竞争氛围，充分调动学生的编程积极性。通过校企合作的项目实训，学生能直接接触到企业市场中的项目，这样能提高学生的市场适应度。最后通过数字化的毕业设计（以下简称“毕设”）管理，对毕设过程进行数字化的管理和监控，使学生通过最后的毕设进一步巩固和提高项目实践能力。

三、构建数字化培养模式

在分析传统培养模式诸多弊端的基础上，我们以培养计算机类大学生的实践编程能力为研究目标，构建数字化的培养模式，具体从数字化翻转实验教学、数字化赛事驱动、校企合作项目实训以及数字化毕设管理这四个方面来构建数字化培养模式，如图2所示。

提高编程能力的关键是增加编程的训练量，而实验教学是大学生编程训练的重要环节，对其实践编程能力的培养具有重要的作用，特别是程序设计等编程启蒙课程，直接影响到对学生编程思维的培养。所以，构建数字化的培养模式，首先要改进传统的实验教学，研究和实施基于翻转课堂的数字化实验教学，培养学生的主动编程意识，增加学生的课外编程训练量，培养学生的编程思维，加强师生的互动等。其次要引导和鼓励学生进行数字化的赛题训练，以赛促学，提高学生的编程兴趣。再次要通过综合类的项目实训培养学生的综合编程能力，使学生将零散的编程知识串联起来，灵活运用，培养学生处理复杂程序的能力。最后针对毕设这一检验环节，通过运用数字化的管理方式，监控毕设过程，提高毕设质量。

（一）基于翻转课堂的数字化实验教学助力编程能力培养

基于翻转课堂的数字化实验教学思路是让学生在课前通过数字化教学平台熟悉实验技术，并先进行项目实验，然后带着问题进入课堂，在课堂中集中解答这些技术问题，从而提高学生的编程技能。具体的翻转实验教学包括为技术导入设计的课前实验，为强化技能设计的课堂实验和为熟练技能设计的课后实验。

（二）数字化赛题训练助力编程能力培养

可以通过数字化的赛题训练平台了解学生的编程水平，督促学生进行赛题训练。趣味性较强的赛题有助于提高学生编程的兴趣，量化的评价体系既有助于教师及时了解学生的训练状况，也有助于在班级中营造良好的编程竞争气氛，使全体学生都投入到編程学习中。

（三）校企合作项目实训助力编程能力培养

通过校企深度合作的项目实训，用企业级的项目弥补校内项目市场敏感度的不足，将企业项目实训穿插到每学期的人才培养中，提高学生的项目编程能力。

（四）数字化毕设管理助力编程能力培养

毕设作为人才培养的重要环节，在编程能力培养中起到了巩固和检验的作用。数字化的毕设管理平台可以从开题阶段、中期阶段及后期阶段全过程进行数字化管理，教师可以通过毕设的数字化平台及时了解学生的毕设进程，指导和督促学生进行相关工作。

四、数字化培养模式的实施

根据上述数字化培养模式，笔者在计算机类人才的编程能力培养中开展了以下实践研究。

（一）开展数字化翻转实验教学实践

教学的实践具体包括实验教学设计、实验教学资源建设和实验教学实施三个方面。首先将实验教学分为课前实验、课中实验和课后实验三部分：在课前实验设计中重点关注趣味性和引导性的特点，以提高学生的学习兴趣，实验难度偏易;课中实验的则以强化技能为目标，难度适当加强，并在课堂上展开编程的讨论，引导学生深入思考程序的逻辑，培养学生的探究意识;课后实验设计以熟练技能为目的，通过综合类的编程训练帮助学生达到熟练的目的，并对每次实验进行小结和成果展示。其次是实验教学信息资源的开发。实验教学的信息资源主要包括知识点教学视频、上机实验和相关理论这三部分，而上机实验部分是该实验教学信息资源建设的重点，分为课前实验、课中实验、课后实验和实验小结四部分，为学生的编程训练提供丰富的编程资源。再次是数字化翻转实验教学的实施。我们在2019级信计班共67位学生的“面向过程程序设计实验”中进行了教改，以超星学习通作为翻转实验教学的线上教学平台，课前实验是通过线上学习的方式开展的，课中实验则采取面对面的线下教学方式，课后实验也是通过线上方式开展的。学生在课前实验的基础上，带着问题进入课堂实验的讨论，并在课后进行强化和巩固。实践表明，这种教学方式增加了学生的编程训练量和提高了其熟练度。

（二）开展数字化赛题训练实践

我们积极组织学生参加各类编程比赛，以赛促学。首先，我们积极组织大一和大二的学生参加ACM的C语言、C++语言、Java语言赛题训练，通过 ACM的赛题训练系统中的赛题记录和成绩，教师可以及时掌握学生的编程训练状况和水平，这种数字化的管理方式保留了赛题训练的过程化数据，提高了赛题训练的管理效率。其次，面向大二以上的学生，我们的重点是指导学生参加服务外包创新项目比赛和数学建模大赛，培养学生运用编程技能解决复杂问题的能力。在创新项目比赛中，我们鼓励所有学生参赛，以团队的形式积极申报创新项目，在院內进行初赛，挑选出优秀项目进行重点培育，安排专业教师进行精心指导，学生团队潜心研究，在项目训练中不断提升编程技能。本院也非常重视数学建模大赛，从每年的暑期开始就集中进行数学建模大赛的培训，在正式比赛期间，更是提供了包括师资、机房、生活后勤的全方位保障。学院的参赛气氛浓厚，每年参赛的学生积极性都很高，学生的综合编程技能在连续的高强度赛事训练中得到了提升。近年来，本院在蓝桥杯编程比赛、各类创新创业大赛以及数学建模大赛中屡创佳绩，获奖数量稳步增加和级别稳步提高，学生在编程类大赛中进行历练，编程能力不断提高。

（三）开展校企合作的项目实训实践

我院与达内、慧科和鲲鹏集团开展了校企深度合作。项目实训的具体操作方法是，在第一学期末企业工程师入校项目实训，增强学生的项目编程能力，第二学期末则安排学生直接进入企业进行项目实训，使学生实地感受IT企业文化，感受一线城市工作节奏，为学生的专业就业打下基础。第三、第四学期安排企业工程师进行校内项目实训，第五学期安排学生到企业进行为期4个月的综合企业项目实训，学生可以方便地对接顶岗实习。这种反复穿插的校企项目实训，使实训与校内教学紧密结合，贯穿了大学教育的四年，符合学生的认识水平，循序渐进地提高了学生解决实际复杂问题的能力。针对项目实训的实际问题，我们开展了一些改革创新，具体包括推进实训项目与思政教育的结合，推行线上线下混合式实训教学，实施分散实训与集中实训相结合的实训教学模式，并对校企合作项目实训进行数字化的档案管理等。企业项目只有与思政教育紧密结合，才能提高大学生的思政素养，培养社会主义现代化建设的接班人。线上线下混合式实训教学采取双导师式，企业教师主要负责线上教学和答疑，本校教师负责线下教学监管和线下答疑。这种混合式的实训教学为学生提供了更加丰富的线上数字化信息资源，同时也为实训教学提供了数字化的实训教学管理平台，使教师能更全面地掌握学生项目实训的过程数据，对项目实训教学进行数字化的管理，提高管理的效率。针对项目实训过于集中、学生难以消化的实际问题，我们打造了分散实训和集中实训相结合的实训教学模式，将集中实训教学中的部分难点分散在学期教学中，采取化整为零的方法降低集中实训的难度，帮助学生掌握实训项目的难点，提高实训项目教学的效果。为了进一步规范对项目实训教学的管理，我们对校企合作的项目实训进行了数字化的档案管理，将每学期的项目实训资源进行归档。实践表明，通过以上改革措施，编程的项目实训教学效果得到了改善，学生运用编程解决项目问题的能力得到了提高。

（四）开展毕设的数字化管理实践

毕设是大学教育的重要环节，对规范学生的项目设计和代码编写具有重要作用。数字化的毕设管理平台可以有效地监管学生的毕设过程，对提高毕设质量具有促进作用。我们采取数字化的毕设管理平台，从毕设的师生互选、毕设的选题、开题、中期报告，到后期的答辩安排、论文修订和提交都在数字化平台上完成，该数字化平台保留了毕设的全过程数据，也为师生的交流互动提供了便利，还加强了对毕设的监管。运用数字化的平台管理功能，强化了毕设的过程化管理，加强了导师对毕设质量的监管理，避免了毕设“临时抱佛脚”和抄袭的现象，提高了毕设的质量，使学生通过毕设的训练，规范了项目设计方法和代码编写方法，提高了专业素养。

五、总结

通过以上面向实践编程能力的数字化培养模式的构建和实践，学生的实践编程能力得到了进一步增强。数字化的翻转实验教学以实验教学为抓手，强化学生的编程实验训练，提高了学生的实验动手能力;数字化的赛题训练以赛促学，激发了学生的编程兴趣;校企合作的项目实训贯穿大学教育的各个学期，与市场热门技术紧密结合，提高了学生的市场竞争力;数字化毕设平台加强毕设的过程化管理，提高了毕设质量。通过以上四个方面的齐抓共管，学生的编程训练量有了较大幅度的增加，近年来参加各类编程比赛的氛围浓厚，获奖数量稳步增加。学生的毕设质量较往年有所改善，学生的项目编程能力也有了较明显的提高，市场竞争力进一步增强，专业高薪就业率较高。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 朱凌，施锦诚，吴婧姗.培养工程师的数字化能力[J].高等工程教育研究，2020（3）：60-67.

[2] 林菲，马虹，龚晓君.“程序设计综合实践”六元融合实验教学改革探索[J].实验技术与管理，2020（1）：149-154，158.

[3] 郭艳燕.基于TPACK模型的程序设计实验课程混合式教学改革[J].实验技术与管理，2019（10）：238-242，264.

[4] 黄建忠，杜博，张沪寅，等.竞赛驱动的计算机实践教学体系设计[J].实验室研究与探索，2018（4）：162-165.

[5] 曾骏，文俊浩，熊庆宇，等.项目驱动的启发式程序设计实训探索与实践[J].计算机教育，2020（5）：166-170.

[责任编辑：刘凤华]

1434500511334