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【摘要】针对《程序设计语言基础》教学中的“思维训练深度不够、用例设计形式不多、思政教育形式单一”的问题,深入挖掘信息化教学工具产生的学习数据,以数据驱动的形式提升程序设计能力；高度凝练多样化的教学用例,以用例驱动的形式提升思维能力；广泛收集思政教育主题元素,以融合思政元素进知识点用例的形式提升思政教育效果。“两驱动一融合”式的课堂教学让学生不仅具备了解决工程问题的能力,还具备有信念、不怕困难、敢于创新的意识。
【关键词】思政教育,数据驱动,问题驱动
2020年6月,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》,强调课程思政建设要在所有学科专业全面推进。专业课程的思政教育是构建高校思政课程体系的关键一环。在专业课的教学内容中融入思政教育是当今教学改革的重要方向[1]。以本学院的软件工程专业为例,在开设的所有专业课程中,程序设计类课程就有9门。所以,程序设计类课程的思政教育对整个专业的培养过程起着重要的作用,作者以《程序设计语言基础》课为例,讲解思政教育的实施策略。
《程序设计语言基础》是面向计算机科学与技术、软件工程、通信技术等专业的专业核心课,目标是在掌握程序设计语言语法知识的基础上,培养学生一定的软件系统设计能力；具备分析实际工程问题的思维能力,为后续专业课的开展打下坚实的编程基础；具有较好的团队合作能力,具有爱国、敬业、诚信的价值观,现代法治观和良好的职业素养。针对课程中的知识点,虽然思政元素被深入挖掘[2],但是大多只是知识点到思政元素的映射。针对课程知识点,教学中通常会利用用例进行讲解,让学生在解决用例问题的过程中识记并理解语法知识[3]。针对计算机类工程认证中对毕业生的要求：能解决复杂的工程问题。为了解决学生的实践能力不足的问题,文献[4]借助在线MOOC/SPOC资源、雨课堂等信息化工具,用例讲解的形式多样化、教师掌握课堂学习效果的能力得以提升[5]。
1.痛点问题分析
通过分析,当前本课程的教学过程中主要有以下几个问题：
1.1思维训练深度不够
课程采用PTA在线测试,虽然有效地增加编程训练的强度,但是由于测试环境的限制,解决计算类问题的题目居多,还是以训练语法为主要任务。同时,智慧树平台上的学习资源也面临同样的问题,知识讲解之后紧接着就是语法知识的简单考查,比如利用循环结构求100以内所有数字的和,本质上就是数学计算过程的程序实现,导致学生的抽象能力难以得到有效的训练。但是,除了讲授编程语法以外,本课程还应重点培养学生的编程思维[6]。
1.2教学用例设计形式不多
教学用例能够帮助学生理解语法知识,课堂上用例的难度、数量多以教师的经验决定,未体现出以学生为本的思想,缺乏针对性。同时,常用的用例先是给出问题,让学生写出程序,分析问题的思维能力训练不够,并且仅限于从问题到程序的正向思维训练,未涉及从程序到问题的逆向思维训练。
1.3思政教育形式单一
大一学生对大学的学习方式还处于适应摸索阶段,虽然线上资源、在线测试可以辅助课前预习、课后复习,但是主观能动性差的同学,面对任务时更多的是疲于应付,长此以往,学习兴趣逐渐下降,自我提升意识逐渐消退,精益求精的工匠精神更无从谈起。
为了实施思政教育进课堂,通常的做法是先分析专业知识点,再找到对应的思政元素。例如：在数组讲解中,以“物以类聚,人以群分”的思想引导学生加强自律,多向学习好的同学靠拢。但是这样的融合方式显得非常突兀,并且与课程知识点联系较弱,离“润物无声”的要求还有一定的距离。
2.实践举措
针对上述痛点问题,以学生为中心,挖掘信息化工具产生的数据服务于课堂教学,夯实语法知识；设计多种类型的教学用例,训练学生的思维能力；探索“思政进用例”教学策略,培养学生的价值观,强化职业素养。
2.1数据驱动,夯实语法
信息化手段在提升课堂效率方面已显示出强大的优势。在线上学习平台(MOOC)、雨课堂与PTA平台的使用过程中,产生了大量的关于学生学习效果的数据。作者充分挖掘这些数据,更精准地掌握学生的学习动态,获取到调整教学内容可靠的依据,利用这些数据让课前、课中、课后三个阶段的闭环衔接更有效,如图1所示。直线箭头的指向表示数据对活动的支撑。
图1数据驱动的信息化教学闭环
为了提高学生的课堂注意力,引导学生主动思考,加深对语法的理解,采用问题驱动的形式开展教学。采用轮流提问的形式,基本做到全覆盖,并根据学生学习情况进行动态调整提问名单,根据问题的难度提问不同水平的学生,让所有的学生都有参与感、成就感。采用师讲生问、师问生答、生问生答、生讲生问的组织形式,提高学生的上课积极性。
2.2用例多样,训练思维
2.2.1用例设计多样化让课堂更有趣
从“系统性”原则出发,在生活场景中梳理出知识用例,分析实现方案,再回归到生活场景中,让学生体会知识的应用方法；有具体的数学用例,也有抽象的场景用例；有实际的代码分析,让学生自行设计测试用例,训练学生排错、优化能力。
2.2.2用例设计多样化让思维训练更全面
利用两种形式设计教学用例：一种是从工程问题出发引导学生正向思考,然后总结出解决方案,最后写出程序代码。另一种是从程序代码入手,让学生分析程序的运行过程,分析出程序能解决什么问题,训练学生的逆向思维,实现正向、逆向思维的双向训练。
2.3思政融入,强化素养
2.3.1用例学习中实现思政教育
针对各知识点,以用例的形式展开教学。作者首先挖掘思政元素,并将思政元素直接渗透进用例中,在求解用例的过程中,“润物无声”地完成思政教育。例如：“数组”一章中,引入当前疫情防控的具体用例,先给出某公众号中的寻找密接人群的具体通知,再分析解决问题所用到的知识点,把此具体问题转换成数组中寻找相同数字的问题,让学生在学习数组遍历的过程中,完成思政教育：要有家国情怀,做有担当,有责任的大学生。
2.3.2设计思政教育考核量化机制
①课堂上小组讨论环节,考核小组成员的团队合作能力：给定具体的工程问题,小组讨论解决方案并给出程序代码。由小组组长给组员按贡献打分,并对小组的程序进行打分,量化成绩。
②考核、训练学生的工匠精神：给出一个具体的工程问题,同时给出实现的代码,但是代码中有多处错误,分组讨论找错,根据找错的数量、准确率进行量化打分。
量化的思政教育考核分数,计入到学生的平时成绩中,作为综合评价学生的一项重要的支撑数据。
3.教学成效
3.1学生团队意识增加,学习兴趣更浓厚
学生自我上进意识、集体荣誉感增强,团队合作意识也变强。自发地建立互助小组,自主讲题,形成良好的学习氛围。
学生课堂学习效率的提高,促使课后主观学习意愿变强,在午饭时间、晚饭时间、晚上休息时间尽可能地抽时间做题,有的同学到晚上11点多还在问问题。本学院各专业大一学生报名参加蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛的信息：2020年有101人,2021年有138人,增长30%。
通过课堂创新教学,学生的成绩也有明显提高。在各知识点上2021级学生都比2020级学生的得分率要高(全部换算成100分,求平均值)。特别是for循环结构,2021级学生比2020得分率高出近30%。其中,数组相关的测试集题目对比：2021级比2020级多了9个题目,得分率依然高出了约4%,期末成绩在及格以上的各分数段人数,2021级学生的分布均高于2020级。
3.2思政教育有成效
思政用例的引入,不仅帮助学生更好地理解专业知识,还得到学生的认可,通过问卷调查(软件工程专业2021级1、2班同学),得出的结果如图2所示,可以看出,引入的思政用例给学生留下较深的印象。
图2学生对思政用例的评价
3.3思维训练见成效
编程思维的训练,除了通过课上用例实现双向训练的同时,还让学生联系生活场景,比如让学生利用“如果……那么……”的句型进行造句,学生通过训练,有超过50%的同学感觉到能力有较大提升。
图3学生对教师的上课方式、方法的评价及反馈
4.结语
通过本课程的创新教学,以学生为中心,以思政元素进用例的形式让教学内容更加丰富,力争实现“润物无声”的育人效果,让学生有了明确的学习目标,更具家国情怀,更具职业素养。充分利用信息化手段,提高学情分析的精准度、提高学生的课堂学习效率,受到学生的好评。针对课程特点,用例多样性的设计让学生更好地参与互动,不但提升课堂气氛,而且有效地训练学生编程思维,为后期专业课程的学习打下良好的基础,为参加各种兴趣小组提供强大的学习动力。
参考文献:
[1]张策,吕为工,李剑雄.以学生为中心的计算机类专业核心课程的课程思政改革[J].计算机教育,2021(4):51-55.
[2]郭艳燕.计算机类专业课程思政实施路径探索与实践[J].计算机教育,2021(1):80-84.
[3]王敏,徐昶,贾露.以培养软件技术人才核心技能为目标的双用例资源建设与应用探索[J].计算机教育,2020(6):138-142.
[4]张静宣,陶传奇,沈国华.“程序设计”课程中本科生面临的主要挑战与解决方案[J].工业和信息化教育,2021(10):35-39.
[5]G.Li,H.Wang,L.Liu,Y.Xie,Teaching Practice of Programming Base Based on Online Resources—Taking C Programming as an Example[C].ESE,2018:146-150.
[6]陈道蓄.学生从第一门程序设计课中该学会什么[J].计算机教育,2021(1):3-4.
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