创新思维导向下程序设计类课程教学改革研究*

史进玲 张火林

河南许昌学院国际教育学院 河南许昌 461000

0 引言

随着信息技术与物联网技术的快速发展与应用，社会形态也发生了巨大变化。市场对人才的需求正逐步向多元化创新型人才转变，而传统教育模式下培养的思维活跃度低、技能单一化人才已不能适应当今日新月异的市场需要。科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。习近平总书记曾多次在重要会议中以“卡脖子”“先手棋”等生动形象的比喻指出了我国在创新发展中的定位与动力。大学生具备创新激情、创新活力，是思维活跃的一个群体。如何提升创新思维意识，紧跟时代步伐，达成创新创业型人才培养目标，不仅是大学生面临的主要问题，也是高校教育工作者研究的核心问题之一。作为创新型人才的储备基地，高校实现大学生创新思维培养，对社会所需应用型创新人才培养及国家科学技术进步具有极其重要的现实意义。

1 程序设计类课程教学中培养创新思维的重要性

由于教育的根本目标是促进人的全面发展与社会的不断进步，然而人和社会的发展都离不开创新，因此，要促进高校教育水平的综合提升，必须基于创新思维教育进行不断改革与实践。创新思维是指以新颖、独创的方式解决问题的思维过程，以改变常规思维模式、超常规甚至反常规的方法和视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果[1]。创新思维形式是通过创新能力提升的特定思维过程，达到产生新观念的最佳思维状态，并使头脑产生新思路的能力最大化，是产生思想变化和发展的一系列精神活动。

目前，随着科学技术的高速发展与社会的快速进步，革命性、颠覆性的技术正不断地深入人们的生产生活方式及社会发展进程中。如今，计算机技术已经成为推动经济社会发展的重要支撑力量。软件技术行业中层出不穷的程序设计语言，更新及发展速度越来越快；传统的程序设计教学模式已经不能满足不断变化的市场要求，需要更多具有创新思维的人才来推动行业发展[2-5]。

在大学程序设计类课程中，创新思维是一种非常重要的能力。只有培养创新思维意识，在学习和工作中，不断挑战常规思维模式，提出新颖的想法和解决方案，才能创造出更高的价值和效益[6]。通过创新思维能力培养，可以帮助学生更好地理解程序设计的本质和核心，提高学生的创新能力和实践能力，同时也可以促进程序设计类课程的教育质量和教学效果的提高。作为一种以新颖独特的方法解决问题的思维，创新思维在程序设计思维培养及运用程序设计解决实际问题能力方面发挥着极其重要的作用。在程序设计类课程教学中，培养学生的创新思维能力可以帮助他们更好地适应市场变化，更好地解决复杂问题，提高解决问题的效率和质量；也能提升程序设计类课程的教学效果，有助于推动高校教育教学过程改革。

另外，随着人工智能和大数据技术的快速发展，程序设计领域对人才的要求也在不断提高。只有具备创新思维能力的人才，才能在不断变化的市场环境中不断创新和提升自己的竞争力，实现与社会需求岗位的成功对接。因此，培养学生的创新思维能力已成为程序设计类课程教学中不可或缺的一部分。总之，在程序设计类课程教学中，培养创新思维能力的重要性在于能够提高学生的适应性和竞争力，使他们更好地适应市场环境和发展趋势。

2 程序设计类课程教学所面临的主要问题

目前，大学生创新能力培养与综合素质提升是高等教育教学改革面临的重要课题。很多高校通过增加创新思维训练课程、创新创业实践项目及创新思维课程教学改革等多种举措进行了大学生创新能力培养实践，在创新思维培养与创新能力提升方面取得了一些成效[7-10]。但是由于学生受思维惯性、思维定式等限制，创新动力不强。高校在大学生的创新思维培养方面还存在一些问题亟待解决，如学生缺乏实际应用经验、课程教学缺乏创新思维的培养、课程内容和教学方法滞后等，主要包括以下三个方面的问题。

2.1 课程教学仍采用教师为中心、课堂为中心、课本为中心的模式

在课程教学中以教师教为中心，教师带着知识走向学生。学生处于被动学习地位，课程参与度不高，主动探究意识较弱，学习效果不明显。存在教学实践互动形式化，创新教育仍停留在课堂教学中等不利于创新思维培养的教学现状，教学内容单一化、教学方式落后和学生实践能力不足等问题突出。这些问题不仅影响了学生的学习兴趣和学习效果，也制约了程序设计类课程的教育质量和教学效果。

2.2 课程内容设计和教学方法落后

教学上重理论轻实践，缺乏对学生创新思维与问题解决能力的培养。创新是解决问题的过程，大学生需要提高自己的问题解决能力，但是目前程序类课程设计中，课程知识点零散、结构复杂、概念较多，不利于学生对知识体系的建构；实践趋于形式化，应用型导向不明确，不利于学生知识迁移能力、问题解决能力的提高。由于技术的快速发展，传统的程序设计类课程教学内容和方法已经滞后于市场需求和技术趋势。传统的程序设计类课程教学往往注重理论知识的传授，而忽视了实际应用经验的培养，学生缺乏独立思考和创新能力，只能按照教师的要求完成任务，无法在实际工作中解决复杂问题，这导致了学生在实际工作中可能会遇到困难，因为他们缺乏实际操作和应用经验，无法获得最新的知识和技能，从而难以适应市场变化和竞争。

2.3 课程考核方式单一

期末考核注重对课程基础知识点的考查，学生知识应用能力及问题解决能力方面的考查所占比重较少。程序设计类课程考核往往包括平时成绩考核和期末考核两部分，在平时成绩方面，作业及实训的考核主要以章节知识点考核为主，缺乏章节之间知识的连贯性及系统性，学生自主探究意识、创新意识、自我管理能力不足，习惯于以完成作业为目标，这不利于其程序设计能力及创新能力的提升。期末考核缺少对学生参与情况及实际问题解决能力的评价，多采用量化形式、以教师评价为主。期末考试中，大部分学生死记教材中的知识点以应付考试试题，不善于灵活运用所学知识去解决实际问题，学生编写、调试、设计程序及实践经验不足，创新能力、解决问题的能力得不到有效提升。

3 基于创新思维培养的程序设计类课程教育模式改革的对策

对大学生而言，创新能力的培养要求其通过多种途径获取知识，认真学习并掌握专业领域的基础知识，还要了解其他领域的知识和思想，具有一定的基础知识储备。另外，创新需要从不同的角度来思考问题，勇于尝试、拓展思维方式，具备良好的团队合作能力，强化实践应用等。为帮助学生具有必备的创新思维能力，推进程序设计类课程教学改革，笔者主要通过拓展课程内容、优化课程设计、翻转教学模式、改进课程考核方法等，来实现以学生为中心、创新成果产出为导向的课程教学。以工作过程驱动学生创新能力、实践应用能力的提升。具体包括以下四个方面。

3.1 拓展课程内容、确定课程设计目标

为培养学生的创新思维，通过拓展课程内容来增加学生的学习深度和广度。一方面增加创新思维相关内容，如创新思维的概念、方法和技能等，并将最新的技术趋势和市场需求纳入课程内容中，更新课程教学方法，以确保学生获得最新的知识和技能。另一方面，在课程内容中加入实际的项目，鼓励学生在项目中运用创新思维来解决问题，提高学生的实践能力。课程设计遵循以学生创新学习为中心、以成果产出为导向、育人育才紧密融合的教育理念，结合学历标准、职业标准、社会需求与办学特色，根据教育部一流专业、一流本科课程建设实施意见，学习“新工科”建设思路及“金课”理念。为实现课程教学与专业培养目标、社会需求的有效对接，结合许昌学院国际教育学院计算机科学与技术、数字媒体专业学生学情分析，确定知识传授目标、能力培养、价值塑造目标，以创新思维与成果产出为导向，析出毕业要求与指标分解一级矩阵，厘清课程目标对毕业要求的强弱支撑关系，实现课程教学对人才培养目标的达成。内容设计方面，从项目课点中析出,知识点、技能点与态度点，注重成果导向、思维训练、能力培养、课程育人。

3.2 重构课程知识模块，翻转教学模式，将真实项目引入课程教学，以实际工程引领学生创新实践，让学生在工作实践中实现知识学习、能力培养与价值塑造

内容重构遵循“四真”“三化”原则，“四真”即在真实环境中，真学、真做、掌握真本领，“三化”即工作任务课程化、教学任务工作化、工作过程系统化，将程序设计类课程原有各章节的课点重构到实际的应用型项目情景中。重构后将真实项目作为教学情境，以解决问题为抓手，引导学生创新思维、探究学习，强化知识点的实际应用，突出实践应用能力培养。在课程教学模式中实现从以“课堂为中心、课堂中教师为中心、教师传授知识为中心”的“教师教为中心”模式到以“学生发展为中心、学生学习为中心、学生学习效果为中心”的“学生学习为中心”模式的翻转，采用教师带着学生走向知识的教学模式。教师以工作过程引导学生主动学习探究，实现在真实职业情景中真学、真做、掌握真本领。由教学目标对毕业支撑关系一级矩阵析出门课二级矩阵，明确了项目中课点对门课目标的达成之间的支撑与被支撑关系。思政融入方面，在课点中挖掘思政元素，基于感知、情感、相信、意志与行为五个层次析出态度点，培养学生科学严谨、团队协作、求真务实等科学精神。改革教学方法，传统的教学方式往往注重教师的讲授，缺乏师生互动和学生参与，难以激发学生的创新思维，因此，采用多元化的教学方法来培养学生的创新思维。例如，采用小组讨论、案例分析、创新思维课程、课堂互动等方式，激发学生的创新意识，提高学生的学习效果和学习兴趣，让学生在互动中提升思维能力和创新能力。

3.3 进行课程教学实践改革

教学实践的改革是程序设计类课程教学改革中非常重要的环节，也是培养学生创新思维的有效途径。因此，通过真实的项目实践，突出创新思维培养，通过鼓励学生独立思考和创新，培养学生的创新思维能力，让学生在实践中运用创新思维解决实际问题，提高学生的实践能力和创新能力。例如，设置实践项目、实践任务或者实践竞赛等方式来培养学生的实践能力和创新能力。将实践环节作为课程的重要组成部分，通过实际操作和应用案例的讲解，让学生获得实际应用经验。课程的教学实施通过设计三级矩阵，给出了项目中每个知识点、技能点与态度点的教法、学法，通过项目实施达成课点目标。项目的实施由教师下发任务描述、组织引导学生进行任务分解、分工合作、学生根据企业需求标准制定实施步骤，完成任务、展示成果，通过任务评价持续改进，不断提升。课程教学采用线上线下混合式教学，主要包括引导、探究、实训、展示、评价、应用六个环节，实施过程分为课前导学、课堂探究与课后应用。课前导学环节中，发布学习任务、微课视频等教学资源，学生以项目任务为驱动，进行自主学习与讨论。课堂中教师通过对课前的调查及讨论群中答疑反馈情况，以工作情景驱动学生创新思维、探究学习、学以致用，以展示促学习，以学生互评、教师评价促改进。课后通过课下实训强化实践应用，鼓励学生参加第二课堂活动、校企合作项目或学科竞赛等，让学生参与实际项目的开发，让学生亲身体验工作中的挑战和解决问题的过程，提升学生的综合能力。

3.4 采用定性与定量评价相结合的多元化课程评价形式

课程效果评价根据门课一级矩阵、二级矩阵与三级矩阵，将课程目标从上至下逐层分解，即由课程目标、课程中各项目目标到项目中各个课点的知识点、技能点、态度点与课程测量标准的实施，从课程实施得到的知识点、技能点、态度点的测量结果，反过来进行自下而上的目标达成情况评价，做到教学有依据，考核有标准，过程可控制，结果可测量。以课程评价促进学生能力提升，课程评价采用定性与定量评价相结合，通过学生互评、小组互评、教师评价、行业评价等多种形式，对照测量标准进行目标达成度的综合评价。

此外，可以提高教师的专业素质，通过加强教师培训和交流，提高教师的专业素养和教学水平。鼓励教师参与实际项目的开发和实践，提高教师的实践能力和应用经验，从而更好地满足学生的需求。

4 结束语

本文通过对创新思维导向下的程序设计类课程教学改革进行研究，提升学生的创新能力和实践能力，提高程序设计类课程的教育质量。本文分析了当前程序设计类课程教学所面临的主要问题，提出了基于创新思维培养的程序设计类课程教育模式改革的对策，从而帮助学生更好地理解程序设计的本质和核心，提高学生的创新能力和实践能力，促进程序设计类课程的教育质量和教学效果的提升。