应用型本科院校程序设计课程实验教学改革研究

摘要：针对应用型本科教育的人才培养目标，本文提出在Web2.0环境下依托支持“在线实验”和“自主学习”的综合实验教学平台，探索程序设计课程的实验教学改革方法，应用“双主”教学设计重构现有的实验教学模式，融合项目教学法完善传统的实验教学内容和教学方法。该课程的教学实践经验，可以为应用型本科院校程序设计课程的实验教学改革提供借鉴。

关键词：程序设计课程；实验教学改革；应用型本科院校；“双主”教学设计；项目教学法

当前，应用型本科教育已成为高等教育体系发展完善的重要方面。与研究型本科教育所采取的“精英教育”思想不同，应用型本科教育的价值选择已经从社会本位过渡为市场本位，强调要从未来的人才市场需求出发，实现高等教育的供给与就业市场需求之间的平衡，实现学术性教育与职业性教育之间的平衡。

程序设计课程是目前国内大多数高校为本科生开设的计算机基础课程，不但有较强的理论性，更具有较强的实践性。实验教学效果的好坏直接影响到整体的教学质量和效果。在应用型本科人才培养背景下，程序设计类课程的实验教学对于培养学生的思维能力、分析能力、实践能力以及创新能力具有重要意义。

本文针对程序设计课程实验教学的特点，结合应用型本科教育的人才培养目标，探索通过改革程序设计课程的实验教学模式、内容和方法，以提高实验教学的质量和效果。

1　面向应用型本科教育的教学设计

目前，应用型本科教育正处于发展初期，其相关的理论体系仍有待实践的探索和验证。

1.1　教育信息化的发展

教育信息化大致经历了以下三个发展阶段：①CAI(computer-assisted instruction，计算机辅助教学)阶段(20世纪60年代初～80年代中后期)，其特征是利用计算机辅助教师开展教学活动，CAI课件多以演示型为主。②CAL(computer-assisted learning，计算机辅助学习)阶段(20世纪80年代中后期～90年代中后期)，其特征是辅助“教”转向辅助“学”，利用计算机作为辅助学生学习的工具，如搜集资料、制定计划、辅导答疑、对等讨论和交流等。③(ITCfintegrating IT into the curriculum，信息技术与课程整合)阶段(20世纪90年代中后期开始到现在)，其特征是着重利用信息技术构建理想的学习环境、全新的学习方式与教学方式，从而彻底改变传统的教学结构与教学模式。

1.2　建构主义学习理论

建构主义学习理论是一种“以学生为中心”的自主学习理论，最早由皮亚杰(J.Piaget)提出。但是直到20世纪90年代以后，由于多媒体与网络技术的快速发展，建构主义学习理论才得以在世界范围产生重大影响，进而成为IITC阶段实现“信息技术与课程整合”的重要理论基础。在信息技术支持的教学环境下，通过建构主义理论的正确指导，可以有效地培养青少年的创新精神、实践能力与合作精神。

1.3　“主体－主导”教学设计

“以学为主”的教学设计有利于促进学生自主探究和创新精神培养，但不利于系统传授与掌握科学知识。而传统的“以教为主”的教学设计恰好与之相反。所以，将“以学为主”的教学设计和“以教为主”的教学设计结合起来，形成了融合教师的“主导性”和学生的“主体性”的“双主”教学设计。在“双主”(即“主体－主导”)教学设计下，学生不是被动地接受教师所传授的知识，而是在老师为其设置的学习情境下，提出问题，开展自主的学习，从而提高了学生的学习积极性。教师通过对学习者的学习活动进行有效的组织，来体现教师的主体性。以上特点正好适应于应用型本科程序设计课程的实验教学的改革需要。

1.4　项目教学法

项目教学法是由美国教育家凯兹博士和加拿大教育家查德博士共同创建的一种以学生为主的活动教学法，它以项目驱动教学，学生在项目教学中以探索性学习为基础。根据应用型本科的教学要求，融合企业的典型案例，重构当前程序设计课程的实验教学项目，将项目教学法系统地应用于实验教学过程，将有利于培养大学生的学习能力和应用实践能力。

2　程序设计课程实验教学的现状

长期以来，国内高校的程序设计课程实验教学环节存在严重不足，主要表现在：①现有的封闭型实验教学体系存在结构上的缺陷，学生的学习主动性无法充分发挥；②实验教学成为理论教学的附属，实验内容陈旧，与工程应用与实践相脱离；③实验方法落后，大多数实验只是验证理论知识，学生缺乏开展创新性和创造性实验活动的平台：④实验管理水平落后；⑤实验教学人员的专业素质参差不齐。

以上不足制约了学生的思维能力、分析能力、实践能力及创新能力的发展，使应用型本科院校人才‘培养目标的实现变得困难，从而亟需对程序设计课程的实验教学进行改革。

3　程序设计课程的实验教学改革

当前，以Internet为代表的网络技术和以Web2.0为代表的软件应用技术的迅速发展，使程序设计课程的“在线实验”和“自主学习”成为可能，通过应用先进的教学设计思想改革现有的实验教学模式、教学内容和教学方法，将有利于应用型本科院校程序设计课程实验教学的改革措施付诸实践并不断完善。

3.1　应用“双主”思想重构实验教学模式

目前，国内应用型本科院校开设了多门程序设计课程，以我校为例，主要包括高级语言程序设计(c)、面向对象程序设计(C++)、可视化程序设计(C＃)和Web程序设计()等。针对当前实验教学的不足，我校基于“双主”教学设计思想，重新制定一套适用于程序设计课程的开放式实验教学模式，如图1所示。该模式利用网络实验教学形式，面向Web2.0环境构建了一套支持个性化实验教学、有利于培养学生自学能力与实践创新能力的综合实验教学平台；形成实验教学的“闭环反馈”，贯穿学生的实验前预习、实验中协作和交流、实验后总结这三个过程，调动实验教学过程中学生作为“双主体”之一的积极性，并充分发挥教师作为实验活动组织者和参与者(非领导者)的作用。从而，适用应用型本科教育“培养实践能力强，富有创新精神的高层次应用型人才”的需求。

3.2　融合项目教学法完善实验教学方法和内容

我校结合应用型本科教育的自身特点，以及IT企业发展的实际需求，在综合实验教学平台中构建了产学合作的教学环境，应用项目教学法完善程序设计课程的现有实验教学方法和内容。从情境、任务、组织、过程、资源和评价等方面研究实验教学方法的设计要素；从情境设置、操作示范、独立探索、确定项目、协作学习和学习评价等方面，给出实验教学的一般教学步骤的指导性意见。通过校企合作，跟踪IT企业的最新发展，按照IT职业活动的特点及要求设计 教学内容；根据实际的工作任务，设计围绕工作需求的新型实验教学项目。

以Web程序设计课程的“网上商城开发”实验项目为例，其教学设计如表1所示。

3.3　构建面向Web2.0的综合实验教学平台

根据“双主”实验教学模式和项目驱动的实验教学特点，实现了一个Web2.0环境下，支持“在线实验”和“自主学习”的程序设计课程实验教学平台，该平台以著名的开源课程管理系统Moodlele为基础平台，通过集成在线评判系统和虚拟实验室模块，可为学生提供个性化实验环境，支持开展创新型实验教学活动，并可实现应用实践案例的仿真运行。学生通过Internet可远程访问该平台，实现“实验前在线预习、实验中协作和交流、实验后提交总结报告”。教师可动态更新与管理实验项目，从而满足基于产学合作的实验教学环境中实验项目变化频繁的需求。系统运行界面如图2所示。

以Web程序设计课程为例，在教学过程中，Moodel系统的许多功能模块(如Blog、Wiki、投票、聊天室、论坛、作业、测试等)，均可以直接成为Web程序设计课程的实验教学案例。通过精心设计实验教学内容，从而，使学生实现了“用中学”和“学中用”。以“网上商城开发”实验为例，系统运行界面如图3所示。

通过利用Moodle的“资源”和“活动”，教师可完成实验教学设计：①设置“聊天”活动：允许学生在实验过程中进行实时交流和沟通；②设置“投票”活动：允许学生评选“网上商城”动态分页技术的最优实现方案；③设置“Wiki”活动：以项目小组模式实现Serum中的“电子白板”支持：④设置“文本页”资源：设计“实验目标”项目；⑤设置“链接到文件或站点”资源：设计“实验说明”、“实验指导书”、“案例展示”、“历届优秀作品展示”项目，这些项目均支持以Flash形式播放特定文件；⑥设置“作业”活动：以“离线活动项目”形式实现“实验作业”的提交，以“高级文件上传”形式实现“实验报告”的提交。

4　结语

通过整合互联网环境下的数字化学习(e-learning)技术，本文基于web2.0环境，研究适用于知识建构、双主探究教学的网络化实验教学平台，应用“双主”教学设计和项目教学法改革程序设计课程的实验教学模式、教学内容和教学方法等。我校web程序设计等课程的教学实践结果表明，当前的实验教学改革有利于实现应用型本科院校人才培养目标，可以帮助学生实现理论与实践的结合，增强学生的竞争力，提高学生的综合质量。相关课程的教学实践经验，可以为应用型本科院校程序设计课程的实验教学改革提供借鉴和参考。