“不忘初‘芯’，勇往前行”背景下计算机程序设计基础课程教学创新与实践研究

陈暄

摘要：程序设计课程主要考查学生对于知识能力、逻辑能力和动手能力的掌握程度。当前程序设计课程在培养学生方面存在课程目标不明确，课程思路不清晰、课程实施效果差，课程评价单一等多种问题，为了解决这个问题，我们提出了一种基于高职计算机专业程序设计基础课程教学创新与实践研究方法，该方法提出“树目标→设思路→构素材→探路径→巧实施→多考核→促课建”的建设思路，为当前的程序设计课程改革提供了方向，研究结果表明这种方式收到老师和学生的欢迎。

关键词：程序设计课程；教学；创新；实践

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）13-0138-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

众所周知，芯片是我国信息技术产业发展的关键，如何实现芯片研究的高质量发展和创新性突破是当前国家信息战略发展的重要前进方向。程序设计是实现芯片研究的重要组成部分之一，培养计算机专业学生程序设计能力在我国芯片产业发展中承担重要角色，探讨芯片背景下如何开展程序设计基础课程教学研究具有重要意义。

在本文中，以当前我国芯片“卡脖子”事件为课程背景，围绕“程序设计基础类课程”设计教学的全过程，将课程案例素材贯穿在整个程序设计课程设计不同阶段中，切实体现教师是主力军、课程建设是主战场，课堂教学是主渠道的宗旨，旨在强化计算机专业学生的精益求精的工匠精神、激发学生爱国主义和民族使命感、体现学生科技报国的家国情怀和使命担当，从根本上推动程序设计基础课程教学创新水平的整体提高。

1 程序设计课程的研究现状

1.1 课程教学体系

国内外学者从不同的方面进行了研究。在教学目标方面，徐胜舟[1]提出基于工程教育认证理念的课程目标方法，使得教学课程建设逐步达到工程教育认证的标准和规范；在教学方法方面，周玲艳 [2]对当前的Java程序设计课程的教学方法进行思考，并尝试提出一些改进措施丰富课程教学；陈文平[3]对Java程序设计课程教学方法存在的问题进行深度剖析，并主张通过发散思维、师生互动、教学相长等多种手段改善教学效果，促使学生自主学习、主动学习。在教学内容方面，蒋晓南[4]对当前程序设计课程的内容案例设计提出不同看法，并通过改进授课内容在实践教学中取得了较好的效果；杨明[5]提出使用模糊理论的评价算法用于程序设计课程的成果评价，结果该方法一定程度上能够反馈学生真实评价。

1.2 课程教学模式

传统教学模式已经无法适应当前程序设计课程，学者们使用了较为先进的教学模式用于课程教学。在PBL模式方面，王玲[6]将PBL模式引入C语言程序设计中用于提高程序设计授课效果；在翻转课堂方面，冯君[7]提出了“五位一体”的Java程序设计翻转课堂的理论实践一体化策略；在OBE模式方面，岑琴 [8]提出C语言程序设计中引入OBE模式，研究课前、课中、课后的应用情况，实践效果说明学生的实践能力有所提升。

1.3 课程教学实践

良好的教学实践是课程实施的重要保障，尤其是作为动手能力强的程序设计课程更是如此。课程实训方面，顾慧[9]认为Java程序设计课程实训安排方式应该更加人性化、实战化，降低理论考核方面比例。学科竞赛方面，杨泽[10]认为将学科竞赛内容与程序设计课程的实践要求结合起来，提升社会对于应用型人才培养的要求；技能证书方面，冯军军[11]提出将Python 程序设计课程标准与“1+X”证书考核标准对接，重新对课程的实践教学进行设计与探索。

从以上研究内容来看，当前计算机课程取得了一些研究成果，但是依然存在课程内容与实际技术发展脱节、实践教学比重不足和教学方法较为单一等问题。因此持续不断地对计算机课程改革具有重要的研究价值。

2 计算机程序设计课程的创新设计

研究以“不忘初‘芯，勇往前行”为课程教学思政背景，在协同育人的课程理念指引下，围绕程序设计基础课程提出“树目标→设思路→构素材→探路径→ 巧实施→多考核→促课建”的设计流程。

2.1 树立“课程—专业—学校”渐进式教学目标

在“立德树人”的育人目标指导下，结合程序设计基础课程特点，我们建立“课程→专业→学校”的渐进式课程目标。在课程目标中，学生应该深入掌握程序设计的技能，同时应该具有良好的道德操守，在专业目标中，学生应该具备较强的实践能力，创新能力和团队合作能力，尤其是现在的程序设计项目都是大型的项目，相互之间的除了技能之外还需要有良好的沟通协作能力，这样才能够成为具有持续成长能力的人才，而在学校目标层面，应该是培养“具有现代文明精神，具备宽厚的知识基础，卓越的专业素养、深挚的人为情怀，能主动适应并推动未来社会发展的人才”。

2.2 设计“两主题、三主线、五融合”的闭环课程思路

程序设计基础课程是培养学生实践性、专业技术能力水平较高的工科类课程，研究结合当前社会对于数字技术热点、程序设计课程的能力培养要求，提出了“两主题、三主线、五融合”的课程设计思路，在课程中结合芯片研究为课程背景，以学思践悟和知行合一为育人目标，围绕学生开展“育人入脑”“育人入行”和“育人入心”三条主线进行培养，将科学精神、能力实践、专业素养融入主线中。将教学目标、教学内容、教学活动、教学评价和课程资源进行融合，从而能够激发教师寻找课程内容切入点，通过教学实践反思自身教学育人存在的问题。

2.3 构建以“芯片为主，人文为辅”的多层次动态化课程素材

研究针对程序设计基础课程内容的内容设计了相应的课程教学素材，见图1。设计以程序设计知识难易程度不同阶段进行分类，以“芯片”为主要核心点，以相关芯片的人物和事件为案例对象，构建以芯片研究和芯片应用为主的多层次教学素材，在程序设计知识点初级阶段，课程主要讲解顺序结构、选择结构、循环结构、数组、函数等知识点，同时将“两弹一星”“杂交水稻”“360安全软件”“五一劳动奖章获得者事迹”“钱学森回国”“杨振宁回国”“孟晚舟事件”“王阳明知行合一”等作为素材，在程序设计知识点中级阶段，我们学习搜索算法、动态规划、查找算法、图论算法、启发算法，同时将“中国量子通信技术研制”“中国航天载人天宫项目”“中国高铁”“阿里云平台上线”“浙江省程序设计竞赛”“亚洲区ACM-ICPC 程序竞赛”作为素材，在程序设计知识点高级阶段，我们学习神经网络、概率推理、机器学习、决策理论、马尔科夫链等知识，同时将“芯片光刻机”“华为麒麟操作系统”“华为5G通信设备”“阿里巴巴达摩院”“独角兽芯片工作”“台积电工厂搬迁美国”等作为素材。通过不同的程序设计的知识点和对应的素材，完成从国家层面到个人层面的全覆盖积累，培养学生具有国家荣誉感，民族使命感以及学生的奋斗精神，提高学生的自信心和自豪感。同时不断更新相关内容，同时为教师授课提供多元化的教学课程素材案例。

2.4 探寻“分层次、多模块、开放式”程序设计课程建设路径

程序设计课程培养具有创新精神的高素质应用人才为目标，实行分层次、多模块、开放式的教学建设模式。在层次方面，我们将程序设计课程的特点和社会对于人才培养的要求，按照层次递进的思想分为认知设计、技能设计、综合设计和创新设计四个不同的层次，实现课程内容学习的层层递进；在课程模块方面，我们根据每个层次的培养目标对应不同的课程模块，比如在认识设计中对应的程序设计了解，程序文化体验和程序意识培养，在技能设计中对应程序过程参与、程序素质培养和程序能力提升，在综合设计中对应复杂问题解决，团队合作沟通和项目开发管理，在创新设计中对应创意创新创业、竞赛能力锻炼和职业道德权利，而在课程价值方面，认知设计对应安全意识、纪律观念、工作态度和爱岗敬业，技能设计对应精益求精、追求卓越和精雕细琢，综合设计对应质量意识、勇于钻研、敢于创新和责任担当，创新设计对应创新意识、创业意识和工程伦理，通过这样的设计我们达成了塑造学生人格、培养学生创新思维能力和引导学生价值观的课程目标。

2.5 围绕“学思践悟”和“知心合一”构建课程实施

1）课前导学阶段：本课题以问题驱动的方式引导教师和学生进行学习。首先，教师“课前导学卡”设定程序设计基础课程教学目标要求，其次，针对不同难度知识点内容选择对应的结合案例元素结合到学习资料中，最后，设定不同的话题引导学生进入线上网络学习平台进行学习，完成学生对于课程内容的预习和兴趣的引导，培养学生主动学习的优良意识，使得学生达到主动“学”的目标。

2）课中互学阶段：教师根据程序设计课程内容的不同利用PBL、BOPPPS、翻转课堂等多种课堂模式，结合丰富的“教学案例卡”讲解程序设计知识点，借助搭建的虚拟教室开展情境教学，利用VR、AR、MR等新数字技术展示课程内容及案例，从视觉、听觉、触觉多方面挖掘了学生求知欲望，培养了学生探索求知精神，使得学生达到主动“思”的目标。

3）课后研学阶段：课后练习和课后反思是进一步实践程序设计学习效果的重要部分，一方面，本课题采用任务驱动的方式，教师将课后练习任务与之适配的课程知识专题网络视频一起发布在课后学习的线上学习平台中，促使学生进行有目的进行任务实践，并利用平台展示实践结果，培养学生自力更生、勤奋踏实的精神，使得学生达到主动“践”的目标；另一方面，教师通过线上平台深入了解学生学习之惑，思想之惑，精准把握学生诉求，反思课程教学在课程导入，课程展开和课程收尾中是否恰当，学生在完成线上平台课程评价后通过简易的主观表达方式—“课后反馈卡”完成对于课程效果的认可和反思，培养了学生科学思维、逻辑思维的能力，使得学生达到主动“悟”的目标。

2.6 多元化程序设计基础课程效果考核

1）考核原则多元化。课程评价关注学生纵向的自我发展，减少横向比较，考核过程采用过程性评价、定性评价和发展性评价三大原则。在过程性评价中注重课程作业、任务小组、课堂展示及提问反馈等方式的评价方式，在定性评价中，教师根据学生平时上课中反馈的表现进行评价，在发展性评价中，教师对于课后学生接受的课程教育效果进行跟踪，完成评价。

2）考核时间多元化。课程的教学效果往往需要一段时间的累积才能体现，因此，考核过程中设定的不同的时间点，收集在不同时间段考核结果，这样最大限度保证课程考核的效果公平性、完整性、可靠性。

3）考核方式多元化。在传统考核方式的基础上，笔者尝试提出“课赛平台”“个人技能工作室平台”“社会服务平台”等多元化考核方式，这些考核方式重在培养学生的动手能力，通过各级比赛、个人技能展示、社会服务等方式代替传统考核成绩，激发学生自信心、培育学生主动学习，自我研究的能力，提升学生参与社会责任感。

4）考核主体多元化。区别传统的考核主体只有教师定结果的方式，程序设计课程的考核更加注意实践效果考核，考核的主体除了专业课程的教师外，还包含技能名师、实践导师、学业导师、企业导师等。

2.7 闭环式的程序设计课程建设

持续不断建设是保证和推进程序设计基础课程作用的关键。本课题从“师资人员建设→教学团队建设→教学交流建设→教学品牌建设”进行闭环式课程建设。

1）师资人员建设。在一线教师的基础上，还需要引入行业专家、企业专家、教育部门领导参与团队建设。根据教师职称、教学年龄、教学优势、教学课时、企业需求、政策制定等方面合理配置团队人才建设梯队。

2）教学团队建设。对照课程建设任务，推进专题教学、在线教学、实践教学、特色课程建设;促进教研室、大师工作室、教学团队融合，推进学科建设与教学建设一体化， 建立学校和教育部门、学校和企业，学校和行业的各级建设团队，提升教师队伍教育教学总体水平。

3）教学交流建设。通过邀请技能名师为团队的教师进行培训，传授课程授课方法，通过各级教学比赛的方式帮助团队教师认清与其他教学团队的在课程教学中的差距，通过参加会议了解当前最新的教学研究的结果，学习反映效果较好的教学案例应用到课程教学中，从根本上提升课程老师的教学组织能力和实施能力。

4）教学品牌建设。组织团队成员申报各类教学改革课题和撰写发表论文，促进老师深化课程教学改革、加强探索课程内在规律，从而获得课程教学的满足感和收获感，丰富现有教学研究成果，同时形成相关教学成果进行报道和经验推广，形成自己的教学品牌特色，为今后进行更高级的课程研究打下前期基础。

3 课程改革效果

为了进一步说明课程的改革效果，研究团队对教师和学生分别发放了调查问卷。在教师方面，研究团队选择了本校的5位老师和外校的5位老师对此方案进行了评估，其中本校的老师主要采用这种课程改革方法，外校的5位老师以本校课程设计实际情况穿插该方法。在调查内容为“该方法是否符合当下课程改革的目标”时，结果如图2所示。在调查内容为“该课程以芯片作为背景，是否与程序设计课程具有较好的相关系”时，结果如图3所示。在调查内容为“该课程构建的素材库是否符合课程的内容”时，结果如图4所示。在调查内容“该课程的设计思路是否恰当”时，结果如图5所示。在调查内容为“程序设计课程建设路径是否认同”时，结果如图6所示。在调查内容为“程序设计课程实施方案是否认同”，结果如图7所示。

在学生方面，研究以本校的2个班共100名学生作为调查对象，在调查内容为“你觉得采用芯片作为课程引入的背景是否具有新颖性”时，结果如图8所示，在调查内容为“你在使用课前导学卡、课中案例卡、课后反馈卡的时候，是否适应？”时，结果如图9所示，在调查内容为“多维度的考核是否对你有利”时，结果如图10所示。从学生的结果来看，90% 的学生对本文提出的建设思路比较认同，接近10% 的同学提出了更好的解决思路。

4 结束语

课程改革是教学领域中重要的组成部分，通过本文的课程改革的创新与实践取得了一定的研究成果，下一步，我们将继续开展有关程序设计课程的改革的讨论和分析，不断探索课程改革的深度。

【通联编辑：朱宝贵】

基金项目：浙江省高职教育“十四五”第一批教学改革项目——“不忘初‘芯，筑梦前行”背景下计算机专业程序设计基础课程教学创新与实践研究”（课题编号：jg20230217）