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课程教学与创新能力培养的策略

2021-05-15 71 上传者：管理员

摘要：新时代下，创新能力培养是高校教改的一个重要任务。针对此，已有大量学者提供了培养模式、教学模式、实践平台体系建设等方面的改革和探索，却较为少见从课程教学角度进行探讨。本文从一线教学经历出发，分析了计算机类专业的程序设计教学、全校公共选修课程序设计教学、大学生参与科研项目和大赛的程序设计指导等实践环节创新能力培养的现状和机遇。然后，本文总结并探讨了在上述实践活动中，通过程序设计实践对学生创新能力培养的若干关键点。

关键词：
信息技术
创新能力培养
程序设计
高校创新人才培养
高校教改
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1、引言

在新时代背景下，程序设计课程具有特殊的重要性。程序设计课程要为当前高校创新人才培养发挥重要作用[1]。程序设计课程既是计算机相关学科的重要专业基础课，又为其它非计算机相关专业课程的程序设计工具。对于计算机相关学科专业，通过《程序设计基础》课程学习，使学生能正确阅读和分析用C语言编制的源程序，掌握程序设计的思想和方法、编程技巧和常用算法的程序实现。

能针对简单的实际问题构造算法，并能正确地进行算法描述和上机完成程序编写和调试[2]。对于非计算机类学科的专业，可以通过程序设计教学，培养学生的数据素养[3]，使学生掌握一些数据分析和数据可视化的方法。不同专业的培养计划对程序设计教学有着各自的重视和需求，反映出程序设计是大学生应对信息技术挑战和抓住信息技术机遇的重要能力，也是其实现个人创新创业的一个有力支撑点。

针对培养创新人才的要求，徐军等提出整合各个实践教学训练平台体系，以更好地实现创新人才培养[4]。呼延永江等从产业、教育、研究、创新相互衔接出发，提出“产学研创四境育人模式”的人才培养模式[5]。陈永琴等从工程教育背景，进行学生创新与实践能力的培养教改方案的探讨[6]。因此，创新能力的培养，既涉及与产业的合作、平台体系的设置，也涉及学生参加比赛、参加科研项目。本文从程序设计教学实践角度探讨创新人才的培养。

2、课程教学与创新能力培养

(1）从计算机专业的课程教学的角度，探讨创新能力培养方法

当前，存在大量的程序设计相关课程的慕课资源。引入慕课，采取翻转课堂，由传统的以教师为主转向以学生为主的教学模式，可以提高学生学习积极性和教学效果[7]。然而，新的教学模式下，要求学生课前在线观看视频并完成测试，但在现实中却常出现为了完成任务，视频只播不看、测试代答的现象[8]。为此，学校必须加强对学生的管理[8]。一个专业是否将慕课引入程序设计教学中，需要根据实际情况权衡利弊后做出抉择。虽然慕课资源已经广泛存在，但是探讨程序设计教学仍然有意义。慕课资源为程序设计的科任老师在设计教学资源时，提供了广泛的借鉴和参考。在这样的背景下，各大高校的程序设计课程的理论知识教学水平必然会逐年提升。

相比于程序设计的理论教学，实践教学更多的是挑战。网络上各种类的视频学习资源、案例和代码资源为学生完成程序设计课程相关的课程设计，提供了参考和借鉴。然而，学生在理解、消化、学习这些代码的过程中，由于不同的系统配置、编译器版本、或者误操作等原因，会出现千奇百怪的问题。这也为如何考核、引导学生在程序设计实践的过程中完成的构思、设计、创新提出了挑战。

此外，创新和实践紧密相连。为培养学生的实践能力和创新能力，福建农林大学计算机与信息学院各计算机类专业都包含类似于程序设计实践、程序设计基础课程设计、数据结构课程设计、面向对象程序设计课程设计、操作系统课程设计、数据库课程设计、毕业设计等实践环节。学生在这类实践环节的过程中，要完成调研、选题、构思、设计、实现、整理总结设计报告等步骤。

代码的阅读能力是这类实践环节的第一个门槛。程序设计课程的理论课涉及的代码一般十几行代码，多者几十行；而到了程序设计实践环节，代码一般都是几百行，甚至上千行。因此，在程序设计实践环节开始时，要简要地增加代码的常见组织方法、代码的阅读方法、软件的功能模块划分等知识。这可以保护学生程序设计实践的信心，避免因为受挫而影响学习积极性。

对于低年级学生的常见提问，教师要准备对话式的引导。“我该学习c语言还是Python”、“我是该参加程序设计大赛还是参加科研项目”等这些实践中遇到的问题，将有助于学生分析能力、创新能力的培养。这些疑问，需要程序设计的科任教师，通过对话引导学生分析个人的学习方法、学习兴趣，然后由学生自己做出合适于他自己的判断。

对于高年级学生的常见提问，教师要经常更新知识。高年级学生需要完成综合性较强的课程设计、毕业设计。这些题目经常和实际项目、工程问题相关，可以较好地锻炼学生的创新能力。程序设计课程教师可以通过经常性地关注各类学习资源，如中国大学MOOC上的程序设计类课程、B站上常见的编程技巧视频、网站上程序设计类的书籍。因此，当学生遇到学习问题时，可以根据这些新知识的储备，给他们指出解决问题的方向，让他们在自学中获得更长足的进步。

在上述环节中，为了激发和培养学生的创新能力，来自任课教师的鼓励和信心十分重要。完成程序设计，经常要熬过构思、设计、实现、调试，要消耗很长的时间，遇到很多的问题。言传身教，常常能起到意想不到的效果。任课教师对程序设计过程的热爱和信心，也会影响学生的学习效果。

(2）从全校公选课的角度，探讨创新能力培养方法

近20年来，信息技术发展迅猛。为了更好地迎接信息技术的挑战，各个专业在培养计划中所选择的程序设计类课程也在变化。然而，由于各个学院的专业背景差异较大，学习完编程类课程后，还不容易达到针对实际问题进行算法设计、数据分析。非计算机类专业的学生在学习、科研、完成项目的过程中，对于程序设计仍然有着极大的学习需求和学习热情。

Python语言由于接近自然语言、包含大量的工具包，近几年被广大用户所喜爱。由于Python对各种语言和模块强大的兼容性，用户可以在更高的抽象层次上描述问题的解决方案，十分便于非计算机类专业的学生实现数据分析和信息处理。有学者认为，Python语言将是培养医科学生数据素养的理想教学语言[3]。

2020年春季、秋季，开设了全校公共选修课《Python数据分析及其案例实践》，全校各个专业的学生都可以根据自己的兴趣进行选修。该课程讲授了词频分析、网页爬虫、数据清洗、数据分析、数据可视化、数据关联分析等若干个简单案例；设置了一个大作业：选用课堂上所学的某一个案例方法，分析处理各自专业相关的数据。对于刚着手利用程序设计进行实践创新的学生，本课程允许他们自带电脑到教室，并在第一次课堂上演示编程环境的下载和搭建，以及编程环境的使用。对于希望自己能够通过Python的学习拥抱信息技术的学生，课程做到了“扶上马”。对于想在数据分析实践创新上还有待进一步提高的学生，本课程中的案例可以帮助他们开阔思路，并避免一些编程过程中常见的错误和失误。同时课程对应的作业，可以督促学生独立思考、关注各自专业的相关数据。

上届学生参加数据分析大赛的作品，也被选作课程中的案例。比赛项目一般和实际应用、工程实践的创新结合比较紧密，容易激发学生的学习兴趣和热情。在这类案例的学习中，学生能够找到自己的兴趣点，并且得到锻炼和提高。

这门公共选修课，选修的学生来自于全校的十几个专业，说明受创新实践需求的激发，程序设计在各个专业是受到广泛的关注的。然而，课程是以案例形式展开，缺乏前期知识点的铺垫讲解，若学生没有较强的学习自觉性，会影响教学效果。为了培养学生创新能力，开设全校公共选修的程序设计类课程，是一个值得长时间探索的教改方向。

(3）从课外实践活动的角度，探讨创新能力培养方法

为培养学生的动手实践、创新能力，开设了若干个实验室，作为学生参加各类比赛、科研项目的场地。本科生参与老师的科研项目，参加全国性、全省的各类比赛渐渐成为一种常态。学生通过参与这些课外实践创新活动，不仅巩固了所学的理论知识，而且为就业、读研究生锻炼了动手实践能力。在这些活动中，程序设计能力是关键能力。

首先，这些课外实践活动对学生的学习主动性要求极高，在老师提供了学习资源、前期科研项目材料后，学生要投入较多时间自学。优秀的学生，经指导并通过自学、与老师讨论后，会进一步搜寻、整理更多的与学习资源、项目相关的材料。

其次，从教师的科研项目中分解出适合本科生参与的任务模块。这是学生是否能够参与进入科研项目的一个关键因素。科研项目中常常会有一些较为复杂的数学模型或者技术背景。这些对于理论知识储备有限的本科生来说是一个较难完成的任务。既要老师分解恰当的科研项目子任务，也要学生勤于自学，才能促使学生获得实践创新的锻炼。

最后，项目课题组和实验室要对学习资源、科研项目资料分类整理，收放妥当。常见的有书籍、代码、视频，还有相应的资源使用说明文档。已经结题、比赛中获奖的项目，要制作相应的解说视频，并存档，以便给将来提供参考。

课外实践活动中程序设计指导过的近3年来的学生，大多考上理想的研究生或者满意的就业岗位。学生个人的努力、学校提供的实验室平台、合适的科研项目，是参与其中的学生能够得到创新实践锻炼的三个关键因素。作为程序设计科任教师，也在这个过程中积累了教学案例。

3、结束语

新时代背景下，高校以创新能力培养为目标，在培养模式、教学模式、实践平台体系建设等方面做出改革与探索。然而，创新能力的培养，既需要从高屋建瓴的平台体系建设方面研究，也有必要从课程教学的角度进行探讨。

随着信息技术浪潮对人类社会生产生活全面性的渗透，越来越多的专业需要借助程序设计来完成各自的专业事务。因此，本文从程序设计教学角度，针对创新能力的培养，对计算机类程序设计教学、全校公共选修课程序设计教学、课外项目实践活动程序设计指导的过程进行总结和提炼，以期能为其他相似课程教学开展或实践创新平台建设提供一些借鉴和参考。

参考文献：

[1]夏耘.以“强思维､深融合”为核心的大学程序设计课程教学改革与实践.教育现代化,2019,6(99):60-61,124

[2]何钦铭,颜晖,苏小红,等.“程序设计基础”课程教学实施方案.中国大学教学,2010(5):62-65

[3]张乐平,李东方.医科院校Python程序设计课程教学研究.计算机教育,2017(08):28-31

[4]徐军,李欣,孙明晓,等.基于创新人才培养的实践教学体系研究——以哈尔滨理工大学电子信息科学与技术专业为例.高教学刊,2020,129(07):33-35,39

[5]呼延永江,李超.“产学研创四境育人模式”的探索与思考——以河南机电职业学院为例.河南教育(职成教),2019,160(04):19-22

[6]陈永琴,李团结,朱敏波,等.工程教育背景下学生创新与实践能力的培养.机械设计,2018,35(S2):165-167

[7]何迎生,王从银.基于慕课的C语言程序设计翻转课堂教学实践.计算机教育,2020,301(01):164-167

[8]方向.新工科背景下的大学计算机教学改革研究与实践——以山东工商学院为例.大学教育,2019(06):88-90

文章来源：林耀海,李丽珊,方艳.从程序设计教学探讨创新能力培养[J].福建电脑,2021,37(05):81-83.