计算机类专业实践课程分类教学和分阶赋能评价机制研究

于海燕 梁靖涵

关键词：计算机类专业；实践课程；分类教学；分阶赋能

1 计算机类专业实践教学现状

1.1 突增的学生对实践教学指导的需求

随着新一代信息技术产业快速发展，近年来计算机类相关专业发展迅速，学生人数增长较快，导致出现师资紧张现象，上课过程中大班授课比较多，对于理论教学影响较小，实践课程往往需要老师现场指导，如果班级人数过多会影响指导效果进而影响实践教学质量[1-2]。

1.2 学生个性化实践内容的学习需求

每个学生自身情况不同，来自不同地区的学生对计算机操作水平有较大差异，学生对实践内容的理解程度也不一样，有的学生可能已经自学过相关课程，对于基础知识能够较快掌握，而其他学生可能在理解同样知识时需要花费大量时间精力，如果老师照顾基础差的学生讲解难度较低实践内容会导致基础稍好学生厌学情绪，反之讲解难度高的实践内容，基础差的学生跟不上节奏，也会影响学习积极性。目前教学过程中教师能够关注到学生个性化学习需求，但是由于条件限制实施个性化实践教学较为困难[3-4]。

1.3 实践教学平台的普及性

近年来出现了很多专门针对计算机类专业课程的实践教学平台，比如EduCoder平台、计算机新工科实践教学平台、海豚大数据与人工智能实验平台等，这些平台往往能够提供实践教学环境，做到任何地方都能进行实践练习，但是由于经费投入问题，大部分处于试用状态，未做到全校普及使用，实践教学环境也是影响实践教学质量的因素[5-6]。

2 计算机类专业实践课程分类教学实施

2.1 实践教学培养目标制定

实践教学目标按要求分成知识、能力和素质三部分，在知识和能力培养方面要求课程具有“高阶性、创新性、挑战性”，高阶性主要是培养学生解决复杂工程问题能力，创新性主要是学生能够紧贴科技发展前沿，有创新思维，挑战度主要是学生学习过程中需要跳一跳才能够得着，用来激发学生学习兴趣。

实践教学素质目标设定主要是对学生素质能力培养，在设置过程中体现课程思政元素融入，首先对计算机类实践课程都应具备的素质目标进行整合，主要体现在实践过程中大国工匠精神、家国情怀、勇于探索的创新精神，善于解决问题的实践能力，敢闯会创的创新意识和创业能力等方面，其次具体实践课程可以根据课程特点加入素质目标。比如：Hadoop系统开发课程在设置实践教学素质目标时加入了《孙子兵法》中“分而治之”的思想，不断增强民族自豪感和文化自信心，主要是项目将大任务拆分成多个小任务由map（）函数处理，再由reduce（）函数进行统计汇总，所以在掌握知识的同时实现了素质目标，其中图1为Ha?doop系统开发课内实验教学目标。

2.2 实践教学内容等级划分

分类教学实施的关键是划分实践教学内容等级，设定简单、中等和困难三个等级。研究过程中发现实践教学内容等级划分有两种方式，一是按照实践教学整体内容进行划分，二是根据实践教学内容模块、知识点进行划分。第一种适合于知识点教学，实践教学内容琐碎的情况，第二种适合大型实践内容，步骤较多的情况。根据多年实践经验在实际操作过程中采用第一和第二种混合，由授课教师根据实践内容和授课经验设定不同等级。

例如在Hadoop系统开发利用MapReduce进行单词统计编程知识模块中，设计了4个关卡的实验内容，分别是：

1） 实验1：将输入的两个文件切分成两个输入分片，然后对输入分片进行格式化，如文件按行分解，从而形成以key为偏移量、value为行内容的键值对。难度等级简单。

2） 实验2：设计map（）函数，将键值对value按空格分解成一个个单词（word） ，生成形式的键值对。难度等中等。

3） 实验3：生成分区函数，将key的首字母小于“g”的键值对划分成一个区，其余的划分成另一个区。难度等级中等。

4） 实验4：设计reduce（）函数，将输入的形式的数据进行汇总，生成以key 为单词、value为单词频数的键值对，按设置的特定格式对结果输出。难度等级困难。

例如在三维动画设计课程“动画设计”知识模块中，一个实验内容设计了4个实验步骤关卡。

2.3 实践教学实施

为发挥设定的实践教学目标，在实施过程中要求教师分别分发不同等级的实践教学内容，学生可根据自己实际掌握情况选择不同等级内容练习，选择较高等级意味着已经掌握了低等级内容，反之如果高等级内容实践过程中有困难可以选择较低等级，每个等级选择由学生自主决定。为保证实施效果可以借助实践教学平台对实验内容设定等级，图3为Hadoop系统开发实践课程在EduCoder平台设定等级。

3 计算机类专业分阶赋能评价机制构建

为激发学生分级进阶，将理论知识从识记、理解、加工、应用逐层增加难度，最终达到实践教学的高阶性和挑战性，同时设定开放性问题，增强学生创新能力培养，使学生完成逐级任务的同时具备解决复杂工程问题能力。理想的状态是学生积极参与实践过程，但是具体实施过程中发现，个别学生达到困难等级后不再有进阶的兴趣，为提高学生进阶积极性，设置了分阶赋能评价机制。将实践教学成绩分成三部分，第一部分基础实践分，根据等级分别设置60分、80分和100分3个分数，意味着较易等级题目最多60分，从而激发学生进阶积极性。第二部分参与度，主要根据讨论区学生讨论问题的参与度作为判分依据。第三部分是创新成绩，主要是设置更高难度的挑战性题目，作為增项分值。各部分分值任课教师可以根据课程性质设置不同成绩比例，不做统一要求，例如Hadoop 系统开发实践评分机制基础实践分60%，参与度30%，创新成绩10%，鼓励学生积极参与，使大部分学生通过努力都能够获得较好成绩，同时也是具有一定创新能力的学生留足提升空间，从而激发学生参与度，达到分阶赋能目的。

4 基于EduCoder 平台的Hadoop 系统开发实践教学改革

分类教学实施关键是教学内容分类体现，实施过程中选择Educoder平台，可以设置关卡、难度系数、排行榜和具体评价内容比例等，完全满足分类教学和分阶赋能评价机制构建方案，另外平台还具有在线编码环境，能够满足学生随时随地练习需求，使学生能够更好地达到分阶赋能目标。因此选择Educoder平台作为改革实践平台。

4.1 Hadoop 系统开发实践教学内容设定

根据教学大纲将实践内容分成三部分，分别为第一部分Hadoop大数据平台的搭建、第二部分Hadoop 核心组件HDFS和Mapreduce的操作和第三部分基于Hadoop平台的大数据分析综合实训，与理论内容划定模块相同，内含10个项目，每个项目类别由1～3个内容组成，学生可以根据接受程度进行选择，给予学生充分选择空间，具体课时划分如表1所示。

依据教学目标将具体实践内容按照简单、中等和困难进行等级划定，如在Hadoop分布式文件系统操作练习部分由2关卡分别是使用HDFS命令行操作文件和使用Java API接口操作文件，难度分别为简单和中等，设计的时候尽可能将实践内容拉开距离，使不同层次学生都能通过练习达到教学目标。另外设置了挑战模式，学生可以反复刷题，参与挑战，每个项目结束后都有一个排行榜，激发学生练习积极性。

4.2 Java程序设计实践教学实施

选择郑州科技学院20级物联网工程和21级数据科学与大数据技术两个专业学生开展实施，学生作为实施对象，共分布10个练习题目，每个实验项目平均4个关卡，按照难度等级分成简单、中等和困难三个等级。图4学生实践内容完成情况；图5该实践课程中学生排名情况。

4.3 Hadoop 系统开发实践教学效果

1） 挑战模式激发了学生学习兴趣。

采用的排行榜模式使学生做题积极性显著提升，课后进行代码编写和讨论的氛围热烈，课后学生问问题较多，主动与同学和老师交流讨论。

2） 期末平均分显著提升。

采用分类教学的班级与未采用的班级相比平均分明显提升，尤其是编程类题目，设计的原创性有大幅度提升，能够看出学生设计思维在题目中的运用，说明学生进入了深度学习状态。

3） 学科竞赛获奖率不断提高。

实施两年来学生实践动手能力不断提升，在授课班级学生中学科竞赛获奖不断提升，2022年度获得软件设计大赛国赛二等奖1名，省赛二等奖3名，省赛三等奖2名。

5 结束语

计算机类专业实践课程分类教学和分阶赋能评价机制虽然在课内实验课程进行了验证，实施过程证明可行性，实施效果较好，但是在课程设计、实训、实习等其他类型课程有效性有待进一步验证。实施过程中发现题目分類设置非常关键，需要教师花费大量精力设计实践教学内容和标准答案详细比对，这样才能保证学生在实践过程中出现错误能够及时查找原因，真正做到分阶段达到教学目标。