在线教育中计算机专业系统能力培养模式

学科综合XUEKE ZONGHE
教师•TEACHER2020年9月
Sep.2020
在线教育中计算机专业系统能力培养模式
满正行，林强，邓涛
(西北民族大学数学与计算机科学学院，甘肃兰州730030)
摘要：产业界对计算机系统方面人才的需求在不断增加，对学生系统能力培养的要求也越来越高。

因此，教师需要突破专业课课时的限制，开展相关课程的改革探索。

主要内容有：以培养学生系统能力为目标调整培养 方案；增加能力培养的课程内容；实施过程中通过在线教学方式将部分内容移至课外，减轻课内教学压力；借助各种方式激发学生的自学积极性，以保证系统能力培养目标的实现。

关键词：计算机科学与技术；系统能力；在线教学
中图分类号••G642.3; G434文献标识码：A收稿日期：2020-05-19文章编号：1674-120X (2020) 26-0096-02
学生能力培养是本科教育的关键目标之一，计算机科学 与技术专业毕业生应当具备四项专业能力，即计算机思维能 力、程序分析与设计能力、算法分析与设计能力和计算机系 统能力。

系统能力以计算思维和专业方法论为基础，其基本 的表现就是能够进行系统设计、实现和应用。

随着国家建设 的不断推进，对具备系统能力的计算机专业人才的需求也不 断增加。

在最新的计算机科学课程体系CS2013中，ACM/ IEEE新增的四个知识域均与系统能力相关：系统基础、并 行和分布式计算、基于平台的开发、信息保障和安全。

可以 说，ACM/IEEE CS2013进一步强调学生系统能力的培养。

一、高级编程与实践课程描述
西北民族大学（以下简称‘‘我校”）计算机科学与技术 专业借2018年修订培养方案的机会，结合本校生源特点，针对学生系统知识学习和系统能力的培养，调整了部分课程 内容，‘‘高级编程与实践”就是为学生系统能力培养新设的 课程。

大三是从理论知识学习转换为应用能力培养的关键时 期，学习目标和学习方法都需要按照社会需求进行调整。

’‘高 级编程与实践”就是为促成这项转变而设立的课程，旨在使 学生转变思路，了解行业需求并以行业需求为学习目标，培 养自学能力和应用能力。

在实践方面，通过团队协作使学生 目标多元化,通过问题分析和应用实践使学生调整学习方法。

对目标和方法转变较快的学生，可以考虑通过额外的课程辅 导使其通过行业资格认证。

高级编程与实践的先修课程为高级语言程序设计、面向 对象程序设计、数据结构与算法分析等，教师可以从学生已熟悉的基本概念、基本方法、常见题目入手，以行业需求为 标准重新分析和理解，配合实例和案例分析，让学生理解练 习性的编程和应用开发的区别，找到新的努力方向和学习方 法。

在具体教学过程中，教师可以将一个应用案例贯穿课程 始终，并从中抽取难点内容设计为课程实验，以保证课程始 终围绕应用问题展开，聚焦培养学生系统能力的教学目标。

二、 面临的挑战与策略
系统知识的学习，本就需要大量时间；而系统能力的培 养更需要大量教育资源的投入。

受专业课课时限制，单靠 课程教学时数，不可能达到能力培养的目标。

同时，系统能 力的培养，涉及学生对整个专业乃至行业和产业的整体认识，不可能单凭一门课解决问题。

为此，我校大二所开各门课程 的任课教师讨论决定，在各门课程教学过程中贯彻相同的思 路，并在相关内容的讲解过程中相互协作，以便学生建立完 整、统一的思维。

课时数不足是普遍问题，每门课程的教学时数都被不同 程度的压缩。

因此，唯一的解决方案就是把某些课内内容移 至课外。

在本学期课程排定之后，相关教师进行过多次讨论，部分内容由课内移至课外是否可行的焦点一直集中在学生的 自学能力是否能够支撑这一培养目标。

经过充分的调整与试 用，我校确认了使用在线教学平台解决这一难题。

经过比较 试用，最终选取了 “U+新工科智慧云"平台（以下简称"U+ 平台"）。

三、 为保证教学质量而关注每个教学环节
虽然选定了一种新的教学方式，但教学思路肯定有很多
基金项目：甘肃省创新创业教育试点改革专业项目“计算机科学与技术”（ 1001151006 );西北民族大学教育教学改革项目“以课程群方式整合多门课程促进系统能力培养’’（2019XJJG-55);西北民族大学教育教学改革项目“面向创新创业教育融合的 一流专业建设改革与实践研究”（2019XJJG-54)。

作者简介：满正行（1970—），男，甘肃定西人，副教授，硕士研究生，研究方向：软件工程与高性能计算；
林强（1979—),男，甘肃定西人，副教授，博士研究生，研究方向：普适计算与智能系统；
邓涛（1984—），男，陕西西安人，副教授，博士研究生，研究方向：计算生物学、数据挖掘、社会计算。

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学科综合2020年9月
不同，尤其是教师并无实践经验。

为尽可能地保证教学质量 和教学效果，只能努力考虑每个教学环节。

(一） 备课不仅关注课堂，史要若眼课外
不同于传统课堂教学，在线教学没有明确的时空边界，学生可能通过在线平台提前进入学习状态，也可能在课堂结 束之后才进入最佳学习状态。

备课，不能只着眼于课堂活动，更需要关注学生在平台和网络的完整活动轨迹。

电子教材和PPT只是起步，当课堂跨越时空限制之后，教师需要针对学生的学习兴趣准备教学资料。

然而，没有现 场课堂氛围的学习状态持续时间不会多久，这就是在线学习 碎片化、不定期的特征。

因此，教师可以在开课前一周将"高 级编程与实践”课程第一章6节的内容分解成多个相对独 立的教学片段，录制8段5~15分钟的微课视频，通过U+ 平台提供给学生。

同时，失去时空边界的课堂变成了一个开放的环境。

PPT中的一个超链接，足以把学生的视野引得更深更远。

学 习内容不宜被严格限定在课程大纲范围之内，可以适当包含 相关的拓展知识，为学生提供更多的延伸学习资源。

(二）教师的课堂角色山授课者变力引导者
网络教学或许更接近学生的日常生活。

开课伊始，学生 就表现出很高的课堂参与热情，能够很快融入课堂，课堂气 氛持续活跃。

讨论区真的有了讨论声，教师只需关注内容是 否恰当，并适时确认合理的思路、纠正有偏差的说法，引导 学生展开联想、全面理解。

(三）下课不足学习的结束，时是f l孚的正式开始
在第一周的教学内容中，程序修改与软件维护的概念和类型只是辅助性内容，作为后续内容的铺垫而提前出现，课堂上仅简单提及而未展开细讲，但针对该部分设计了一道 作业题目。

结果针对与该题目相关的内容，学生课后不仅在 Q〇群里持续讨论，而且记忆的准确度和理解的深度，都已 经超出了预期的教学目标。

线上教学固有的突破时空界限的 特点，很自然地让课堂讲解与课后自学衔接起来。

配合微视 频课件与延伸学习资源，学生的自学积极性逐渐被激发。

(四）学生学4主动性增强
采用在线教学之后，学生提前完成并提交课后作业的情 形越来越多，预习起来更加主动。

在U+平台上，教师可以 看到作业提交情况以及提交过程的细节。

"编译原理”课程 的第一次作业，设定的截止日期为3月15日，而3月3日已有不少学生完成并提交，到3月8日，已有近一半的学 生完成并提交。

在开课前的整体学习进度统计表中，第一 章的平均学习进度已达8% (整个课程学完为100%),就 是说有学生已自觉完成了课程进度安排中下周将要学习的 内容。

(五）实践类教学内我的强力支撑
U+平台通过华为软件开发云，为师生提供面向团队的 敏捷开发支持，在企业级的真实开发环境中参加编程历练。

作为真实的企业级开发平台，U+平台除提供基本的开发过 程管理、追踪和监督以及项目代码托管之外，还能够凭借企 业积累的开发经验，全自动识别出代码存在的应用性错误，并按项目标准对错误进行分级，给实验课程成绩评定提供客观的依据。

四、系统能力培养模式的确立
依托U+平台的在线教学，能够使课内内容移至课外成 为现实，激发学生的自学能力。

(一）采〗I丨微课视顿突破难点
培养系统能力的前提是学习系统知识和掌握相关技能，可以将与系统能力相关的各门课程的相关内容录制成微课视 频，供学生随时浏览掌握。

视频课件能实现将部分内容从课 内移至课外，减轻课内压力，同时学生可以自主安排时间，在更宽松、更自由的环境中掌握技能。

(二）制作阁文课件，展现课程内嵙完梢n
课时量的压缩引起授课内容的裁剪是正常的，但不能遗 漏影响课程内容完整性的任何方面，否则会影响学生对行业 的理解。

借助计算机网络和信息设备，所有的在线教学内容 都可再现，某些内容的讲授进度可适当加快，或者作为微课 视频移至课外学习。

课堂教学的关键任务在于从计算思维的 角度展示课程内容的系统化和完整性。

(三） inf向在线教卞，提供延伸学3资源
利用网络和云技术的线上教学，可以给教学带来更多的 可能性。

课堂上一语带过的内容，也可以通过音、视频回放 被学生获悉，并在课后讨论过程中传达给其他学生；课件上 小小的_个超链接，可以将内容引向更为广阔的领域，或者 将学生的学习引向深入；课程讨论与学习不再局限于课堂，网络信息使学习过程能够长久持续。

(叫〉教师炻色从内容讲授者转iw f i，引w•者
归根到底，系统能力的培养终归依赖于学生自学，但在 线教学形式的新鲜感引发的自学积极性不会持续很久，要想 持续地激发学生的自学积极性，任课教师需要持续引导，以各种方式将学生引入行业现实环境，用计算思维与学科方法 论理解、分析、解决每个面临的技术问题和应用问题，向学 生全面展示专业对社会的价值，使学生思考并寻找自己在行 业中的位置，最终激起学生源源不断的学习兴趣，才能作为 系统能力培养的根本力量。

(反> 从行业和社会前沿观察问题
系统能力之所以日益重要，是因为国家建设所面临的问 题中包含越来越多的系统因素。

只要能够在不影响课程进度 和教学效果的情况下，在课堂上抽出时间将问题与课程内容 相结合，系统能力的培养将最终得到实现。

现在，在线教学 已经展示了这种可能性。

系统能力的培养，本身就是一项系统工程。

找到一种可 行的模式，远不是成就，而只是起步。

在这一模式中，在线 教学扮演着不可替代的角色，在线教学方式将为学生系统能 力的培养提供重要支撑。

参考文献：
[1] 王志英，周兴社，袁春风，等.计算机专业学生系统
能力培养和系统课程体系设置研究[j].计算机教育，2013 (9) ：1-6.
[2] 蒋宗礼.计算机类专业人才专业能力构成与培养[J].中
国大学教学，2011 ( 10) :11—14.
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