新工科建设背景下Java软件开发技术类系列课程教学改革研究

2022-09-12 版权声明 我要投稿

一、引言

“新工科”是我国基于国家战略发展而提出的工程教育改革方向。面对新科技和新产业快速发展所带来的机遇和挑战,我国首次从国家层面提出了“中国制造2025”的强国战略,而“新工科”是我国工程教育对该战略的积极回应[1]。高校作为工程教育的主要实施者,需要认真思考工程教育的改革之路,积极树立新理念,探索新模式,以应对新技术、新产业、新经济发展所带来的新挑战,尤其是地方高校,更应该抓住机遇,基于新工科的教育理念和地方人才培养的现状,结合区域特色,探索并制定可执行的路线与方案,实现地方经济与新工科建设的协同发展[2]。

Java软件开发技术系列课程作为我校软件工程、计算机科学与技术、网络工程、数据科学与大数据技术、信息与计算科学等6个计算机相关专业的专业核心课程,共包括《Web前端开发技术》《面向对象程序设计》《Java高级程序设计》《Java Web程序设计》《轻量级开发框架技术》《数据持久化框架技术》等理论课以及《软件工程综合设计》《面向对象综合设计》《企业级项目开发综合设计》等实践课。Java软件开发技术系列课程的开设可以提高学生的工程实践动手能力和创新能力,有利于提高学生毕业之后的就业率和就业质量,在计算机相关专业人才培养过程中具有举足轻重的地位。

软件工程专业现行的专业培养方案、课程体系和课程教学大纲、教学方法、教学使用的教材等,对照新工科建设标准的专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置、教学理念、持续改进机制,发现软件开发技术系列课程教学还存在教学大纲不能对应毕业要求、教学模式陈旧单一、以“教”为中心的教学理念、现有相关教材重理论轻实践、信息化教学平台应用不足以及教学案例资源缺乏等问题。

二、教学改革目标

在当前教育部积极推进新工科建设和我校大力推动软件工程专业工程教育专业认证的背景下,内蒙古工业大学作为一所内蒙古地方重点工科高校,需要培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才。软件开发技术系列课程教学改革对于为我区培养大批具有一定创新能力和较强的工程实践应用能力的软件开发人才具有重要的意义,软件开发技术课程为我校计算机相关专业整体知识结构形成重要支撑[3]。在现有教学研究成果的基础上,Java软件开发技术系列课程教学改革的目标具体包括如下几部分。

(1)遵照教育部新工科建设标准和工程教育专业认证规范要求,修订软件开发技术系列课程教学大纲,满足课程教学内容与毕业要求达成度。

(2)在软件开发技术系列课程教学过程中实施教学改革,通过采用混合式教学,翻转课堂、讨论式教学、发现式教学、项目驱动式教学等教学方法,提升课堂教学质量,增强教师和学生的互动,提高学生学习积极性和主动性。

(3)确立以学生为中心的教学理念,教学过程中始终把学生放在“中心位置”,坚持知识、能力、素质三维度的教学目标,将“教”与“学”融为一体,强调教学内容的创新性和实践性、课内与课外的密切结合、理论与实践的结合。

(4)结合我校Java软件开发技术系列课程教学实际情况,编写软件开发技术系列课程《软件工程实用教程》《Web前端开发技术》《Java核心技术》《Java Web开发技术》《Struts2+Spring3+Hibernate3开源框架技术》和《Java软件工程师项目案例教程》系列自编教材,提供课程教学大纲、教案、课件PPT、微课视频、案例源代码及素材资源等完整的教材配套资源,并建立课程教学网站,方便读者进行线上学习、在线讨论交流和答疑[4]。

(5)引入“处处能学,时时能学”的“工程教育云”教学平台系统。系统平台是面向信息技术、软件工程等ICT产业领域,集教育理念、工程实践为一体,将信息技术、智能技术与教育教学深度融合,深度对接华为企业级开发平台,引入行业标准和企业项目案例融入到平台,以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态,使得教学过程更加简单,人才培养更加高效。

三、教学改革措施

Java软件开发技术系列课程教学改革主要内容包括系列课程教学大纲的重新修订,课程教学模式和教学方法的改革,教学理念的转变,系列课程自编教材建设和教学平台系统建设。

(一)课程教学大纲重新修订

按照新工科建设标准和工程教育专业认证的要求,成果导向的教学设计要求教学大纲的编写,必须首先明确本门课程对达到毕业要求的哪几条有贡献,然后对这几条毕业要求逐条确定与之相对应的教学内容,最后确定完成这些教学内容所需的教学时数。显然,成果导向教学设计的教学大纲,是按所涉及的毕业要求的条目(而不是按教材的章节)编写的。这样,对于每一堂课,无论是老师还是学生都会十分清楚,自己所教或所学对达到毕业要求的贡献,故而使老师教得明白、学生学得明白。毕业要求与教学内容的对应关系,为确定课程的教学内容和教学时数提供了依据[5]。

本校Java软件开发技术系列课程《Web前端开发技术》《面向对象程序设计》等6门理论课和3门实践课现行的教学大纲都是传统的教学大纲,需要遵照教育部新工科建设标准和工程教育专业认证规范要求修订,满足课程教学内容与毕业要求达成度。

(二)课程教学模式和教学方法改革

1. 采用混合式教学模式

教学模式改革形成适合“软件开发技术系列课程”特点的线上线下混合式教学模式,选择合适的教学手段与辅助工具,在“工程教育云”教学平台系统中建成形式丰富多样、高效使用的课程资源,实现课程资源数字化、可视化、网络化,强化课堂互动,提高课堂效率和教学效果;利用网络信息技术和先进教学工具,充分调动学生学习的积极性和主动性,最大限度地发挥学生的潜能,培养学生基于互联网的自主学习能力、独立思考能力和创新意识,不断提高学生学习的效率和效果;充分利用教学平台系统等信息技术优势,按照“以学生为中心,成果导向,持续改进”的要求,及时、合理、高效地获取教学反馈信息,根据学生学习进度、效果、反馈意见等多元信息,不断调整和改进教学方法、内容、手段,实现课程教学的持续优化和改进。

2. 教学方法改革

针对“软件开发技术系列课程”的教学要求,综合运用多种教学方法,努力提高课堂教学质量,实现四个转变,即:从灌输课堂向对话课堂转变、从封闭课堂向开放课堂转变、从知识课堂向能力课堂转变、从句号课堂向问号课堂转变。为了实现这四个转变,需要针对不同的教学内容采用不同的教学方法。具体采用的教学方法包括:(1)翻转课堂。该教学方法是将知识传授和知识内化两个过程进行颠倒,由学生在课前进行自学以实现知识传授,然后在课堂上进行讨论、交流和答疑,实现知识内化。翻转课堂的课前自学阶段要求配合以微课或在线开放课程。(2)讨论式教学。该教学方法通过设计问题并提供资料培养学生的学习和解决问题能力,启发学生就特定问题发表自己的见解,鼓励和引导学生通过总结得出结论。(3)发现式教学。该教学方法是教师给学生提供条件和引导,学生通过独立思考,自行发现知识的奥秘、掌握原理和规律。(4)项目驱动式教学。该教学方法是将课程的一些知识点融入某一项目中,以项目为载体,使项目包含老师课堂讲解的主要知识,以达到学生在项目实践中学到理论知识的目的。以课程综合设计为载体实现项目驱动式教学,在开课初期布置综合设计任务,并进行分阶段设计,将总体设计任务分解对应到具体章节,让学生带着设计任务进行学习,实施项目引导、任务驱动、讲做结合、边讲边做的教学模式,可以解决理论与实践相分离的问题,也可以改善知识传授和能力培养脱节的问题[6]。(5)案例式教学。该教学方法是在教师的引导下进行的启发式教学,通过具体案例将学生引入特定的真实情境中,利用精心筛选的案例,形象、生动、多样的阐述和说明了课程中抽象的概念和原理,在遵循教学目的和教学内容要求的前提下,将理论知识与实际应用有机的整合。

(三)确立以学生为中心的教学理念

在软件开发技术系列课程教学过程中始终把学生放在“中心位置”,坚持知识、能力、素质三维度的教学目标,将“教”与“学”融为一体,强调教学内容的创新性和实践性、课内与课外的密切结合、理论与实践的结合。

1. 注重理论和实践的结合

在教学过程中融入具有工程实践背景的项目案例,使得学生在掌握理论知识的同时提高学生在程序设计过程中分析问题和解决问题的实践动手能力,启发学生的创新意识,使学生的理论知识和实践技能得到全面发展。授课采用“知识点讲解—>知识点基础案例—>章节案例—>综合案例”知识内容层层推进,使得学生易于接受和掌握相关知识内容。

2. 课内与课外的结合

在给学生布置作业时,提供了大量的课外应用实践题目,这些习题覆盖了基础知识点、总结性问题、应用提高型和实践能力检测型问题等,供学生课下进行练习。采用课内外结合的方式,培养学生软件开发的兴趣,提高学生的工程实践能力,使得学生能够满足当前社会对软件开发人员的需求。

3. 教学内容的创新性和实践性

软件开发技术具有更新速度快、时效性强的特点,教学内容对过时技术和知识点进行及时更新,将软件开发技术相关领域的最新技术和最新研究成果吸收教学内容中。积极鼓励学生申报大学生创新创业项目和参加不同级别的科技竞赛,将教师的科研成果和经验应用于学生创新活动之中,极大地提高了学生工程实践能力和科技创新能力。

(四)自编教材建设

“软件开发技术系列课程”的现有教材存在“过于注重语法教学,轻工程能力培养,没有工程应用案例”“教材内容不能覆盖Java Web开发技术的所有的知识点”和“教材内容组织比较凌乱,重点不突出”等问题,不能满足当前形势下的课程教学。“软件开发技术系列课程”课程组目前已出版软件开发技术相关教材《软件工程实用教程》《Java核心技术》和《Java Web开发技术》三本,这些教材在市场上十分畅销,据不完全统计至今销售量达到20000余册。针对Java软件开发技术系列课程《Web前端开发技术》《面向对象程序设计》等6门理论课和3门实践课,课程组预计再编写《HTML+CSS+JavaScript前端开发技术教程》《Struts2+Spring3+Hibernate3开源框架技术》和《Java软件工程师项目案例教程》三本教材,形成具有我校专业特色的软件开发技术系列课程教材[7]。

自编教材建设从实用性角度出发,以一个实际工程案例为主线,贯穿全书每个章节,使全书各个知识点不再孤立,便于学生掌握。注重理论和实践的结合,知识全面,案例较丰富,由浅入深,通俗易懂。案例来源于产学研合作单位工程实际项目,突出提高学生的工程应用实践能力和创新能力。教材提供课程教学大纲、教案、课件PPT、微课视频、案例源代码及素材资源等配套电子资源建设,并建立课程教学网站,方便读者进行线上学习、在线讨论交流和答疑。

项目组编写的软件开发技术系列课程教材适用于普通高校软件工程、网络工程、计算机科学与技术、数据科学与大数据技术、物联网工程等计算机相关专业本科生教材、IT类职业培训教材,也可以作为Java Web软件开发初学者和程序员的首选参考书。

(五)信息化教学平台系统建设

在软件开发技术系列课程教学过程中引入“处处能学,时时能学”的“工程教育云”教学平台系统,将信息技术、智能技术与教育教学深度融合,深度对接华为企业级开发平台,引入行业标准和企业项目案例融入到平台,以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态,使得教学过程更加简单,人才培养更加高效。该教学平台系统由产学研合作企业青岛软件园提供使用,课程组负责建设教学资源。

四、结论

Java软件开发技术系列课程作为软件工程、计算机科学与技术、网络工程、数据科学与大数据技术、信息与计算科学等6个计算机相关专业的专业核心课程,课程组相关教师在我校软件工程专业16级、软件工程专业17级、网络工程16级、网络工程17级、数据科学与大数据技术18级学生中进行了2轮的Java软件开发技术相关课程教学改革试验,激发了学生学习的积极性和主动性,教学满意度和课程学业成绩有了一定的提高。通过Java软件开发技术类系列课程教学改革提高了学生学习的兴趣;解决了学生编程能力和工程应用实践能力的缺乏问题;解决了学生学习的时空限制和学习效率低下问题;解决了教与学不能融为一体的问题;强调学生在教学中的主体地位,解决了学生专业核心能力不强、创新精神不足、潜力不能被充分挖掘的问题;使得软件工程等专业毕业生符合未来我区经济和新产业发展需求人才的要求[8]。

摘要:针对新工科建设背景下Java软件开发技术类系列课程教学过程中存在的问题,本文从课程教学大纲的修订、教学模式和方法改革、确立“以学生为中心”的教学理念、自编教材建设、教学平台系统应用等方面提出了具体的改革实施措施。通过教学改革,提高了软件工程专业毕业生的工程实践能力、就业率和就业质量。

关键词:新工科建设,Java软件开发技术,课程教学改革

参考文献

[1] 宋友,张莉.新工科建设中基于问题导向的软件工程人才培养探索[J].计算机教育,2019(2):115-118.

[2] 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育,2014(17):7-10.

[3] 毛新军,尹刚,尹良泽,张春元,毛晓光.新工科背景下的软件工程课程实践教学建设:思考与探索[J].计算机教育,2018(7):5-8+13.

[4] 李雷孝,刘利民,马志强等.软件工程专业JavaEE软件开发课程体系教学改革的探讨[J].内蒙古工业大学学报(社科版),2016(1):100-103.

[5] 李志义.解析工程教育专业认证的持续改进理念[J].中国高等教育,2015(Z3):33-35.

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