面向大类招生模式的计算机基础课程建设探索

高洪皓，陈章进，高 珏，邹启明

（上海大学 计算中心，上海 200444）

0 引言

为响应教育部“新工科建设”需求，各高校根据“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等精神积极开展课程改革和人才培养实践[1-2]。计算机专业除了传统的计算机科学与技术（80901）、软件工程（80902）和网络工程（80903）之外，还包括新型的信息安全（080904K）和物联网工程（80905）两个专业。因此，亟须对计算机基础课程进行改革以适应这些新型专业的知识体系。为了提高学生的创新创业能力，上海大学计算中心积极开展计算机基础课程的教学改革和工程教育改革，探索未来卓越人才培养模式和教学方法[3-4]。

程序设计是重要的高校计算机基础课程，以编程语言为平台，介绍程序设计的思想和方法。在该课程的学习过程中，学生不仅需要掌握高级程序设计语言的基本知识，更重要的是要在实践中逐步积累程序设计的思想和方法，培养问题求解和语言应用的能力。然而，学生的实际编程和上机调试程序的能力远远不足。在对该问题进行理论研究和实践试验后发现，在程序设计课程中采用软件大作业形式并严格管理，能在一定程度上加强学生自主学习、收集资料和动手编程的能力并且能为后续的专业课程打下良好的编程基础，较好地服务于新工科建设。

1 “教学—测验—大作业”的人才培养模式

1.1 程序设计的人才培养目标

程序设计课程(基础)介绍程序设计的基本概念和一般方法，要求学生掌握编写、调试、测试和维护程序的技能。通过程序设计课程学习，以Java语言为例，学生能掌握结构化程序设计的方法，较熟练地运用Java语言编写结构化程序，具有较强的阅读Java程序和撰写技术文档的能力。

由于上海大学实行短学期制的教学周期，计算机基础教学必须实现培养学生基本编程能力这一重要目标。表1为1个学期共10周的教学内容，实际教学需要调整教学重点，强调基础知识；适当增加编程量，提高编程难度。在教学过程中，重点讲解“运算符、表达式和语句”和“数据处理的流程控制”两个章节并增加相关案例编程进行实践强化。

1.2 实践环节

根据教学大纲，实践环节安排课前、课中、课后3个编程任务。课前预习能够提前发现下次程序设计课的问题或薄弱点，帮助学生在课堂上有针对性地进行填补，掌握重点，突破难点，显著提高课堂学习效率。课中采用2+1模式（2课时授课，1课时上机），即在每两节理论课授课结束后，继续一节上机实验课程让学生进行在线编程练习。由于在线判题系统的自动判分系统能提示问题代码的出错点以及实际输出与目标输出的不同之处，学生能及时发现问题并思考解决办法，同时采用研究生和高年级学生作为实验课助教的辅助形式，鼓励学生愿意问和敢问编程问题，有效地调动学生的学习积极性，不断增强学生的编程自信心。

表1 程序设计基础(Java)课程教学内容

课前阶段会在课程网站（http://class.ccshu.net）提前一周发布下次课上课前需要完成的预习任务和思考题。表2给出了程序设计基础（Java）每周的预习任务和思考题，其中思考题部分要求学生独立思考，梳理逻辑，提前做好笔记，在上机练习环节进行验证与解答。

表2 程序设计基础(Java)每周的预习任务和思考题

课中阶段包含两个环节，首先是课程知识点的授课环节，其次是配套的上机实验环节。上机环节会围绕上课知识点和思考题在在线平台（http://program.ccshu.net）随机出卷，要求学生在20分钟内完成测试题并提交结果，测验成绩会作为平时成绩计入期末总成绩。为了充分降低学生不愿和不敢向任课教师提问的心理负担，上机环节引入了学生助教模式，助教包括高年级本科生和研究生数名。表3为上海大学2017年秋季学期程序设计基础（Java）的随堂测试情况，第3周开始参考人数趋向稳定，维持在80%左右。从测试成绩来看，随着课程的深入，题目难度逐渐提升，但仍然能保持较高的得分，学生的编程能力不断提高。

表3 2017年秋季学期程序设计基础(Java)随堂测试情况

在线平台的测试题分为顺序结构程序设计、选择结构程序设计、循环结构程序设计、有关数组的程序设计、有关函数的程序设计以及有关文件的程序设计等多个类型。目前题目总数超300，该平台的一个显著优点是可以设置输入和输出的多组检查数据，同时，该平台允许设置输出检验的相似度。在实际测试过程中，前两周由于学生对于输入和输出不是很熟悉，因此会将相似度设置得低一点避免诸如大小写和空格不一致等问题，但从第三周开始设置严格的匹配模式。在线平台的学生界面设置了严格的答题时间限制，要求学生在规定的时间内完成练习并提交结果。此外，由于每道题目教师都提前设置了输入和输出值，学生提交代码后会立刻返回得分，如有错误还会提示出错信息以方便修改。这样的模式有助于学生在一定的压力下不断提升自己的编程能力，增强编程信心。

课外采用大作业的形式，大作业选题方向包括学生信息管理系统、日历查询、计算器程序、扑克牌发牌、时钟模拟、俄罗斯方块游戏、贪吃蛇游戏、五子棋游戏、随机摇号软件和其他自拟题目。由于大作业成绩在期末总成绩考核中占20%，学生对大作业的重视程度普遍较高。大作业的成绩评定采用公开答辩的形式，由3～4名专家担任答辩专家对学生的大作业进行全面细致评审。大作业考评机制包括：①专家组成。邀请教研室教师和具有工程实践的企业工程师参加答辩。②材料验收。需要验收的材料包括Word报告、演示用PPT和大作业源代码，其中源代码执行性由研究生辅助校验目标功能。此外，为了保障大作业的顺利进行，上海大学计算中心启用了信息技术创新实训平台和校企共建实验室，目前已接待了近5000人次的创新实训。依托创新实训平台和实验室，除了日常课堂教学，还开展了课外训练扩展班、竞赛训练班、企业工程师专题技术/学术讲座等实践实训活动。

2 实施情况与满意度调查分析

以上海大学2017年秋季学期Java程序设计为例，选课人数共115人，其中14级学生4人，15级学生46人，16级学生65人。大作业分组情况：3人组共24组，2人组共20组，1人组共3组。通过分析发现，相较于14级和15级，16级学生在大作业模式下能更好地开展团队沟通，严密分工，协同奋进实现目标功能。此外，72%的小组选择了自拟题目进行设计和实现，在一定程度上体现了大学生的创新创业精神。

在大作业答辩之前会提前告知学生答辩专家的评分要求。表4给出了专家的评分细则，主要从3个方面考查学生，包括汇报表达能力、软件完成情况和PPT内容。其中，答辩专家会重点关注软件完成情况，包括软件功能是否实现、界面是否友好以及使用的便利性等，该项占比50%；其次是对学生的汇报表达能力的考核，注重培养学生的语言表达能力和团队合作意识。通过严格的答辩形式，学生能更加深刻体会和凝练大作业涉及的各项软件开发核心技术。

课程教学结束后，计算中心调查统计分析系统（http://os.cc.shu.edu.cn）会要求学生填写课程调查问卷。2017年秋季学期Java程序设计课程的调查问卷共111人参加，以下选取部分调查结果进行分析说明。

表4 专家评分表

在编程能力方面，大部分学生认为Java编程能力得到提高，其中21.62%的学生认为极大地提高了Java编程能力，45.95%的学生认为Java编程能力得到了一定的提高， 29.73%的学生认为Java已基本入门，2.7%的学生认为没有提高。可知，Java编程能力仅达到基本入门甚至没有提高的学生比例合计约占32%，这反映出仍有少部分学生存在学习困难和学习态度不端正的现象。针对这部分学生可以考虑在线测试时适量增加一些课堂内已经详细讲解过的编程题，适当降低测试题的难度等，逐渐提高这部分学生的编程自信心。针对2.7%的学生需要单独约谈，进一步了解原因和具体的学习困难，考虑安排单独补课或者兴趣班补习等。

在学习积极性方面，91.89%的学生认为大作业提高了学习积极性，8.11%的学生认为没有提高。从数据可知，学生普遍认可大作业的模式。如果学期周期没有限制的话，建议适当增加课外讨论，如每2周进行一次进度汇报，重点汇报模块实现情况、遇到的问题、编程经验分享等，同时组织研究生担任助教协助每个小组进行现场指导和调试程序等。

在课程满意度方面，97.3%的学生对该课程表示满意。其中，在授课过程中加强理论联系实际，讲解编程案例，注重运用启发式和参与式的教学方法，能激发学生学习兴趣，启迪学生思考、联想和创新思维。此外，研究生和高年级学生担任实验助教也在一定程度上提高了学生的课程满意度，让答疑解惑更加方便及时。

3 结语

高校大类招生模式[5]以第一年全部实行通识教育为主，亟须探索创新人才培养新方法。上海大学较早地实行大类招生制度[6-7]，学生通过一年通识课的培养后由学生和专业学院进行双向选择后确定今后专业方向。这一制度不仅避免了传统高考招生制度的一考定终身，而且有助于学生在第一年全面了解分流具体专业的知识结构和培养方案。作为负责全校计算机基础教学的单位，计算中心已开展了相关课程改革并先行先试，取得了面向大类招生模式的教学改革经验[8-10]，包括课程体系、教学体系、学生能力评价体系、考试考评体系等多个方面。“教学—测验—大作业”的人才培养模式适合于面向大类招生的计算机基础课程建设。上海大学通过近2年的教学实践充分发掘本科生的创新创业能力，为后续专业课程打好基础。该模式不仅能提升工科学生的创新精神、创业意识和实践能力，而且有助于探索个性化人才培养模式。目前，经过该模式培养的部分学生正在积极联系学业导师扩展项目，参加市级和国家级的学科竞赛或双创大赛。