新工科背景下多课程交叉软件类教学改革
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作者:于海燕 牛庆丽
摘要：计算机软件是工科的重要组成部分，新工科背景下开展软件类课程教学改革研究势在必行。针对软件类课程教学过程中存在知识重复、忽略课程衔接，不利于软件人才培养的问题，提出新工科背景下多课程交叉软件类课程教学改革思路，并以Java程序设计为例从修订教学目标、重构教学内容，设计优秀案例，改革教学方法等方面进行了教学改革，取得一定成效，为同类课程教学改革提供了参考。
关键词：新工科;多课程交叉;软件类;Java程序设计;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）31-0083-02
1概述
我国工科在校生约占高等教育在校生总数的1/3。然而，目前高等教育培养的工科人才与行业企业实际脱节太大，甚至存在综合素质与知识结构方面的缺陷，无法满足实现国家提出的“中国制造2025”、“互联网+”等重大经济目标的工科人才需求。在此背景下2017年，教育部提出新工科的概念，强调以信息化带动工业化，重新构建核心知识，将原来老知识升级换代，培养工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。这个建设过程中需要大量以软件开发为核心的信息技术对各专业提供支撑，据预测到2025年，新一代信息技术产业人才缺口将达到950万人。作为信息化引领者的软件类课程改革势在必行，需要构建全新的、适应新工科建设的课程教学体系。
2软件类课程教学现状
软件开发是针对现实中的特定问题进行建模并最终利用计算机求解或控制。该过程可分为建模和实现两部分，通常我们将实基于现软件工程过程的关键理论知识分散在大学四年学习中，分为不同科目，最终实现对整个软件工程开发过程的知识构建，理想状态是这些知识无缝衔接，实际上多数课程都是单一的知识传授，忽视了基于多课程交叉的能力和素质培养，使得最后培养的人才无法满足企业需求。
近年来，在新工科背景下许多学者对计算机软件人才培养改革进行了研究，研究者普遍认为新工科背景下计算机软件人才培养改革势在必行，但多是对培养方案改革的理论研究，针对课程体系多课程交叉内容的研究较少，付诸实施的更少。因此，研究软件类课程体系中多课程交叉内容，并以Java程序设计课程为例进行实施非常必要。
3多课程交叉教学改革
3.1改革目标
改革的目标是通过梳理软件类课程体系，确定具体课程在课程体系中的作用，进而确定课程教学内容和教学模式，使各门课程之间实现知识无缝衔接，实现计算机相关专业人才培养目标。
3.2教学改革思路
按照改革目标及人才培养课程体系将专业主干课程分为四个模块：基础类、设计类、建模类和实践类。
基础类包括数据结构、操作系统，计算机组成原理、计算机网络、数据库等，主要讲授计算机学科基础理论知识。基础类在整个课程体系中起到理论支撑作用，在实际教学过程中往往存在讲授理论学生不知以后有什么应用，无法将后续课程与前面理论进行连接，导致学生对课程重视程度不够。改革过程中基础类课程理论讲解的同时，在授课过程中注重后续课程学习的引导。
设计类包括c、Java、JSP、J2EE等，主要讲授编程语言，开设在不同年级，C主要注重基础语法讲解，Java注重面向对象思想、JSP注重网络编程，每个语言既有不同也相互联系。设计类主要是现实软件设计，即编码实现，仅仅理解为编码实现是狭隘的，也不利于整个人才培养目标实现，设计过程应该包括建模及编码实现，实际上课过程中往往忽略，另外语言也是基础类课程理论具体实践的通道。改革过程中首先将不同语言重复部分缩减课时，其次对后续课程作用不大的教学内容删减，再次将软件开发理论渗透到课程中，程序设计过程按照软件开发标准进行，最后对理论在语言中的具体实现进行说明，巩固所学理论知识。
建模类包括软件工程。建模类：整个软件开发过程的理论，能够将需求分析，数据库设计，项目管理、代码实现等软件开发过程系统。改革过程中理论联系实际，以具体项目为切人点进行分析。
实践类主要有课程设计及课程实训。改革过程中，以某个语言为基础，以项目形式，按照软件开发流程分析设计编码实现整个软件，将理论知识、程序设计语言、软件开发理论有机结合，注重三者的实践类性质。
整个教学改革思路是首先课程定位，确定课程所在模块及对整个人才培养目标的支撑作用;其次优化教学内容，将教学内容分解，对于重复或者支撑不强的教学内容进行删减;最后具体实践。
4Java程序设计课程改革实践
按照多课程交叉软件类教学改革思路，对Java程序设计课程进行教学改革，根据其在课程体系中作用从修订教学目标、重构教学内容，设计优秀案例，改革教学方法等方面进行了教学改革。
4.1修订教学目标
根据软件类专业培养目标，将Java语言定位为培养学生具备面向对象程序设计基本原理、通用Java编程技术及其对应组件或者类库等理论知识和开发技巧，使学生具备项目设计实施能力、团队协作能力，并能够结合需求分析和建模技术，设计出满足实际需求的PC端Java程序，为后续课程打下坚实基础。
教学目标强调不是启蒙教学，而是面向对象，需要一定语言基础，另外对后续课程的支撑作用。
4.2重构教学内容
根据教学目标，制定教学大纲，按照课程体系将教学内容进行重构，将教学内容分成三部分，第一部分程序语言基础，第二部分面向对象程序设计，第三部分通用JavaAPI及应用。程序语言部分删减了部分与c语言重复内容课时，此部分以c语言为基础快速进入Java语言环境，主要注重引导和熟悉Java环境。第二部分是重点，理论与应用并重，并将面向对象封装、继承和多态灵活应用在现实问题中。第三部分主要是掌握通用Java技術，包括输入出、集合、多线程、GUI、JDBC、网络编程等内容，此部分注重项目设计，并将软件开发规范融入课堂。在具体课时分配上与原来教学大纲相比，减少了程序语言基础和GUI设计学时，增加了面向对象设计学时，主要考虑程序语言基础与c语言大部分重复，GUI设计在后续课程JSP、J2EE中用到较少。另外，为配合教学改革实施，在改革后对教材进行了更换，选用传智播客的《Java基础案例教程》，教材内容与教学大纲要求基本相符。 4.3设计优秀教学案例
设计优秀教学案例，原则是可重复、可迭代。比如面向对象设计这部分主要是类、封装、继承、多态的模拟，可采用Ani-mal和Dog类，每增加一部分内容，在原有例子基础上依次增加，这样有助于学生理解。在通用Java技术部分也是采用学生类，分别在集合、输入输出、GUI、数据库中使用，分别以不同方式实现数据操作，学生对比明显也容易掌握Java对应技术。
4.4改革教学方法
为保障教学改革实施效果，根据不同课程内容改进了教学方法，主要采用：多媒体教学、案例教学和基于问题式教学。
多媒体教学：PPT讲解+现场编程，将每一节课的内容要点，以PPT形式放映，同时配以板书形式，将授课内容加以分类、整理和图示，教学过程中将求解问题的过程以完整的、现场编程的形式，编写成可运行的程序进行演示。
案例教学：在第二和第三部分教学过程中，解释完内容要点和背后的理论、原理和思想后，提出一个案例需求用例，使用编程软件，建立新的项目，现场编程完成需求分析，将课本理论知识应用于案例中，使理论知识和编程实践有效连接，增加感性认识，强化和巩固所学内容。
基于问题式教学：在讲解和编程穿插进行的过程中，强调和学生的双向互动，通过信息化软件如学习通发布问题，调动学生思考的积极性，运用当堂所学内容解决实际需求问题，培养学生分析和解决问题的能力。
4.5改革实践教学环节
传统上机课以教师布置任务，学生完成，讲评的方式进行，多年教学实践过程中发现学生上机课学习兴趣不足，个别存在网上搜索答案，应付上机过程。通过调研发现学生對于上机内容不感兴趣，有两个方面原因一是教师多是布置数学类型题目或者课后题，二是后期程序太长，上机课做不完。实践教学改革中将上机题目进行整改设置成贴近生活的题目，比如用多态模拟钢琴、小提琴演奏，对后期有较长程序，我们采用多次重复应用题目，再原有基础上增加新要求。另外上课过程中增加了教师知识点回顾、案例讲解和课堂点评，引导学生完成题目，增加学生学习兴趣和动力。
5改革成效
（1）新版人才培养方案体现了改革思路
多课程交叉软件类教学改革思路已经应用在最新版人才培养方案修订中，重新修订了人才培养方案和教学大纲。
（2）取得教改项目支持
2018年获得校级教学改革立项支持，2019年针对Java课程的混合式教学改革获得河南省十三五规划课题立项支持。
（3）学生成绩较往年有显著提高。
与改革前对比发现班级平均成绩有显著提高，另外学生学习兴趣浓厚，个别学生获得软件设计大赛奖项。
6结论
计算机软件是工科的重要组成部分，新工科背景下开展软件类课程教学改革研究势在必行，基于多课程交叉的软件类课程改革梳理了课程体系，以Java程序设计为实践进行了实施，取得一定成效，将继续检验、修正和完善教学改革。
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