“卓越计划”背景下程序设计课程的第二课堂建设

摘要：本文从“卓越计划”的特点出发，分析程序设计课程第二课堂的活动形式与教学内容，阐述利用选修课、研究性学习等活动强化培养学生的工程能力和创新能力的具体措施，介绍实践中如何配合我校相关专业围绕“卓越计划”开展课程体系改革。

关键词：卓越计划；程序设计；研究性学习；网络教学；任务驱动；合作

目前教育部正在实施“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），各类高校积极参与，我校是第二批启动高校之一，共有两个工科专业参与，随着该计划的发展，将会有越来越多的高校及专业加入其中。“卓越计划”的特点具有三条：第一，行业企业深度参与培养过程；第二，学校按通用标准和行业标准培养工程人才；第三，强化培养学生的工程能力和创新能力[1]。“卓越计划”的这些特点为相关高校及专业课程体系指明了建设目标和改革方向。

程序设计课程是高校理工科各专业（非计算机专业）的公共基础课程之一，虽然具有基础性质，但是对某些行业企业而言，课程的内容却是必须掌握的技能，应该赋予它一定的工程性，按照工程要求予以掌握。在课内学时非常有限的情况下，要把非计算机专业的学生训练成在编程方面具有工程能力的人，只有依靠第二课堂这一学习平台。适应参与“卓越计划”这一背景，配合相关专业的课程体系改革，程序设计课程既要深化教学计划内的第一课堂教学改革，更要强化教学计划外的第二课堂建设。

1第二课堂的活动形式与教学内容

1.1 学科竞赛

学科竞赛是目前高校中广泛开展的一种非主流的教学形式，通常在一门课程结束不久后实施，主要目的是要营造一个学习氛围。程序设计课程通常是一年级课程，相关的学科竞赛应在学生入学后的第二学期和第三学期举行。由于课程实践性强，应采用机考方式，优胜者给予学分，同时有奖状、奖金等奖励。学科竞赛的内容与第一课堂一致，通过竞赛，第一课堂所学的基础知识得到巩固，课程的影响力得到提高。学科竞赛培训时间非常短，因此不具有应用能力培养的功能，举办学科竞赛还有一个目的就是：为选修课招生做宣传工作，也为研究性学习挑选人才。

1.2 选修课

在第一课堂学习完成之后，选修课是开展深入学习活动的一个平台，可以进行工程能力培养。它面向大二学生，以学年为周期滚动进行，每学期24学时，一学年48学时，上课与上机学时比为1：2。尤其鼓励在学科竞赛中成绩较好的学生参加学习及研究。选修课以实际应用问题为教学内容，但鉴于学生都没有工程经历，所以学习应该以模仿为主；模仿对象选择小规模的工程案例，要求学生模仿并实现这些案例。在教学中，每一个实际问题都被看作一个专题，学生每学期选择一个专题，以“任务驱动”的方式完成，教师在指导时，学生的第一专题应该给予更多的讲解、第二专题应该给予更多的自主空间。开设选修课的目的是开拓视野、了解应用、培养基础性的工程能力。

1.3 研究性学习

研究性学习是挑选一些有兴趣和有能力的学生参加实际课题研究，同时作为大学生实践创新项目。它面向二、三年级已经有编程基础的学生，为了使“研究”名符其实，周期一般较长，约为两年，活动完成后颁发证书、给予学分。活动的目的是提升学生思维品质的独创性和系统性，以最大可能强化培养工程能力和创新能力。

活动的教学内容来源于工程应用，可以是教师当前的横向课题，也可以是中小规模工程案例的模拟项目，它们必须能让学生感兴趣，这样就能调动学生学习及研究的积极性。如果课题（或项目）规模过大，就必须通过分解形成若干子课题（或子项目），并成立多个研究小组，以小组的内、外合作方式应对。课题也以“任务驱动”方式完成。

不同的活动形式所起的作用不同，但是它们之间形成互补，在不同学年学期合理利用这些形式，最终可形成一个梯级的学习发展进程，就工程能力和创新能力培养而言，只能使用后两种活动形式。

2第二课堂的教学模式和教学方法

2.1 使用传统+网络的教学模式

随着校园网中网络教学平台的普遍使用，随着Internet中各种编程“发烧”网站的建立，网络教学模式日渐成熟，这为第二课堂的教学增添了新的方式。把多媒体课件、课题资料、留言等放在平台上，学生自主学习环境极大改善，网络与书籍一样，成为学习的工具。网上学习的材料远比网下丰富，撷取也容易得多，如果校园网材料不够，还可以借助Internet网收集材料。网络教学模式与传统教学模式各有优势，可以形成互补，传统教学模式就像“话剧”，网络教学模式好比“网游”，“话剧”现场氛围热烈，会有特定效果，“网游”可以交互、可以反复。网络教学模式保证了随时、随地的学习与多方交流，由于可以反复观摩，在细节上对学生帮助尤为明显。

学科竞赛主要是复习和巩固第一课堂知识，教学模式应该与第一课堂的实验教学形态类似，以机房练习为主，以网络自主学习为辅。因为它比较简单，所以不用赘述。

选修课要解决的专题来自于实际问题，通常在普通教材中是找不到答案的，相关资料只能通过网络获取，教师对问题的分析、对示范程序的讲解必须在网络中能播放出来，让学生反复观看。传统教学模式也必须被加以利用，在现场（课堂和机房）指导和面对面的交流更能释疑，在工作启动阶段、关键问题解决阶段更需要面对面的辅导。

在研究性学习中，学生以网络自主学习为主，并开展研究工作，网络是学习平台、资料平台、交流平台，师生之间、小组成员之间主要是利用网络进行讨论，电子邮件是传递信息的手段，相当多的资料还要到Internet网上查阅。师生面对面的交流也是必要的，尤其是在启动阶段，由于学生没有工程经验，在网络上的教师意见和工作流程未必能被理解并贯彻执行，此时指导教师要扶学生上马、送上一程，教师还要在各阶段中召集学生，检查完成进度。

2.2 采用任务驱动的教学方法

“任务驱动”是一种教学方法，适用于学习操作类的知识和技能，只要外部限制少、条件允许，“程序设计”采用“任务驱动”开展教学是最佳选择，通过“任务驱动”不仅可以完成教学工作，也同时完成了课题研究、甚至科研产品。在教学过程中，教学内容围绕着若干个实际问题开展，每个实际问题分配一个专门单元来解决，每个单元又分解成若干个任务。任务是教学内容的特定形态和最小单位，也是课题内容的特定形态和最小单位，任务是教师制定、学生完成的，在一个课题（项目）中，学生通过完成一个或多个任务掌握应用、强化能力。

然而教学实践表明，任务设计是一项耗费心力的工作，有时花费精力设计出来，却效果不明显，笔者总结出任务的三大特征作为设计依据：第一，科学性，任务应该有科学根据，有原理支持，最好有科技亮点包含其中，完成起来有相对难度；第二，适用性，任务所在的实际问题需控制规模，从中分解出来的任务要大小适中，并考虑学生的基础及差异、兴趣及差异、能力及差异，任务之间也要合理衔接、循序渐进；第三，多样性，围绕同一个实际问题的任务分解方案可以多种多样，因为“任务驱动”教学法是与小组（或团队）学习形式分不开的，实际问题可以让不同的小组竞争解决。目前“任务驱动”教学在我校“程序设计”第二课堂的选修课和研究性学习活动中全面采用。

3第二课堂能力培养的策略

第二课堂是第一课堂结束后的深化学习场所，它在一定程度上摆脱了第一课堂受到的各种掣制，指导教师拥有决定权，可以自主决定教学内容、教学模式和教学方法，学生也有话语权，可以根据自己兴趣和能力对教学内容提出意见，因而它的教学更灵活，可以弥补第一课堂在能力培养方面的种种不足。

3.1 创新能力与“四会”要求

创新能力对应用的关系是种子对土壤的关系，要创新首先必须具备创新的“土壤”。选修课和研究性学习活动都是围绕实际问题开展的，所以“土壤”是有的。“任务驱动”中的任务就是实际应用问题的落点，因此每一个任务都是可以搞创新的，只是在规模上有大小区分、程度上呈高低之别而已。

我们谈创新能力，不能凭空地去谈，因为创新能力里有许多非常具体的因素，这些具体的因素都具备了，创新能力就会自然而生。在软件项目上创新，四会能力是最基本的要求，所谓四会即：会思考、会运用、会借鉴、会查资料：会思考就是让学生掌握分析方法，能够找到实际问题之间的相似之处，从而举一反三；会运用是让学生掌握实现方法，通过学习与模仿，达到创新；会借鉴指的是能够利用一切已有的、成熟的或不成熟的设计成果，来构建自己的系统；会查资料是指有能力通过查阅各种资料来解决实际问题，并且查阅资料成为一种习惯[2]。这些能力一句话就是知识的获取能力和运用能力，创新是这些能力的结果。

借鉴、查资料的能力可以通过在网络上广泛阅读获得，要完成的任务越复杂、越陌生，网络查阅量就越大，则分析和筛选的工作量也随之增大，所以教师分解任务，要考虑学生的实际承受能力；思考、运用的能力需在反复实践中练就，但是起点应该是模仿，教师通过案例讲解，传授对问题的分析方法和实现方法、介绍工作的一般流程，再让学生去解决类似问题。

3.2 合作与竞争意识的训练

“众人拾柴火焰高”，合作是利用集体的智慧去解决复杂的问题，在工程实践中，个体之间的合作不可缺少，合作是工程成功的基本要素之一，工程规模越大，个体则越多，合作则越复杂。对于个体而言，合作能力是基本的工程能力，因此大学生在学校中一定要经历合作训练。

选修课和研究性学习都涉及工程项目或课题，可以利用这些活动创设合作氛围、培养合作精神、提高合作技巧。通过合作解决问题，能改变当代大学生在沟通能力、包容耐度上的欠缺；通过合作，取长补短，能改变不良的思维习惯、生活习惯，达到共同进步。在合作的方法和策略上可采用“合作基层小组”类型[3]。

“小组由不同性质的成员的组成，代表学校里不同性别、能力、文化背景甚至种族的群体，他们之间的关系持续时间更长一些[3]。”因此对学生分组不能随机搭配，简单处理，教师在指导研究性学习时，应该把选题、分组、分工三者放在一起考虑[4]：

第一，组内学生的特点要多样性，能力多样，性格多样，男女兼有，这样才能互补；但是年级最好相同，以保证合作关系不中断。组内必须选择一位各方能力较强的学生为组长，带领大家工作。

第二，设立多个小组，不同的小组可以完成不同的选题，也可以完成相同的选题，在小组间引入竞争机制。竞争促进合作，合作加强竞争，合作与竞争并存，彼此互相作用，形成良性循环，这就是研究性学习的最好氛围。

第三，在选题上，要考虑参与活动的人数，如果人数多，则课题（或项目）规模可大一些，分解出来的任务可多一些，如果人数少，则课题（或项目）规模可小一些，分解出来的任务可少一些，这样做是要保证可以设立多个小组，引入组间竞争机制。

选修课也可以采用类似的分组方法。

4 结语

解决一个实际问题是一项工程，培养一位学生的创新能力也是一项工程，两项工程同时实施，作为组织者的指导教师身兼两职，工作非常繁重。在实施“卓越计划”背景下，教师应该与时俱进，不断提高教学水平和科研水平，真正落实各项措施，才能保证第二课堂的建设质量。

[参考文献]

[1]教育部. 教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”[EB/OL].[2012-09-23]..

[2]朱骐，陈瑾，张宏. 程序设计课程的自分类教学[J].计算机教育，20011（23）：73-76.

[3]约翰逊， 史密斯著.合作性学习的原理与技巧：在教与学中组建有效的团队[M]. 刘春红，孙海法译.北京：机械工业出版社，2001：51.

[4]赵骥，王杰，杨凯，等.非计算机专业计算机基础教学改革[J].计算机教育，2010（13）：47-49.