CS2022指导下的程序设计课程实践教学实施方案设计与翻转实验教学实践.docx

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1、CS2022指导下的程序设计课程实践教学实施方案设计与翻转实验教学实践 组织的关注。美国计算机学会和美国电气和电子工程师学会计算机分会联合任务组于2022年推出了第四部计算机科学高等教化指导性大纲CS2022。CS2022中的学问体系涵盖了18个学问领域，供应了不同高校和学院的121门案例课程，这些课程从不同侧面体现了学问领域中的各个学问单元组合成课程的不同方式。此外，CS2022也供应了5所不同高校和学院的核心课程设置案例，这些案例展示了如何通过学问单元实例化将完整的学问体系安排到专业培育方案中的一系列核心课程中。这些案例不仅共享了课程和核心课程设置的阅历，而且呈现了不同的教化理念。这些阅历

2、和案例为高等学校实施教学改革和实践供应了切实可操作的课程设计方法和人才培育方案改革模式，也引领了全球计算机教化领域的发展方向，为计算机领域专业教化构建了一幅全面、详细、严谨、深化、可操作性强的蓝本，因而受到国内外高等院校计算机教化行业的普遍推崇，在全球计算机教化领域产生了广泛而深远的影响，并引发了对其指导思想的深化探讨和实践的热潮。 然而，作为计算机专业教化的基石，实践教学领域却始终没能推出一部与CS2022相匹配的指导性大纲。造成了实践教学一线缺乏清楚统一的指向和纲领，导致了先进教学理念与实践教学的脱节。 为了使中国的计算机课程与国际接轨，在我国计算机高等教化中推广CS2022的先进教化理念

3、，2022年受教化部托付，由中国计算机学会教化工委、Intel公司牵头，组织国内十余所闻名高校核心课程老师成立了“ACM CC2022中国工作组”，针对CS2022中缺乏对教学实践环节的指导性纲领问题，重点对适应CS2022指导思想的计算机专业实践教学体系进行探讨。希望通过参加CS2022实践教学体系的研制工作，结束国内只是被动跟随国际标准的现状，适时将中国计算机教化的特色、需求、想法表达出来，以计算机专业实践教学体系为切入点，以期在国际计算机教化的舞台上发挥更大的作用。ACM很重视中国工作组提出的增加实践教学体系的建议，同意由中国研制CS实践教学体系，作为CS2022的附录发布。作者作为AC

4、MCS2022中国工作组成员之一，参加了CS2022实践教学体系中“程序设计基础”核心课程实践教学体系的设计和编写工作。 本文对程序设计课程的CS2022实践大纲的制订工作进行了介绍和总结。程序设计课程群是计算机科学中的重要组成部分，在计算机专业课程体系中占有举足轻重的地位。而如何在程序设计课程的实践教学中将CS2022的教化理念具象，践行CS2022中的学问点覆盖和实力培育，体现CS2022中从学问到实力到思维培育的层次性要求，同时兼顾我国计算机专业教化的实际，是程序设计课程实践教学大纲制定过程中着重解决的问题，也是本文重点阐述的内容。 一、基于0S201 3的程序设计课程教学目标 1.CS

5、2022中的程序设计课程 CS2022中将计算机科学的学问体组织为18个学问领域构成的集合，分别与计算领域中的各分支对应。其中，从各学问领域所涵盖的学问单元来看，与程序设计课程相关的学问领域主要包括程序设计语言和软件开发基础。程序设计课程相关的学问单元和核心学问点如图1所示。 2.基于CS2022的程序设计课程实力培育目标 与以往单纯强调对学问的驾驭不同，CS2022中的一门课程可能包含多个学问领域中的学问单元，涵盖某个学问领域也可能须要多门课程，因此CS2022更强调学生对学问的实际运用实力，尤其是综合运用所学学问进行系统设计的实力，即具有系统编程实力；同时，在实践中熬炼求解问题的技能，要求

6、学生能够将生活中的实际问题转化为可以运用驾驭的学问来予以解决的模型，进行合理的假设和抽象，还要求学生对同一问题驾驭多种求解方法，即问题求解实力；CS2022虽没有反复强调问题求解技能，但对求解问题方法的选择和求解代价的评估，以及对封装、抽象、系统级视角解决问题等思维方式的引入，都蕴含了对学生计算思维实力的要求；此外，计算机学科的快速发展特性使得学生是否具有终身学习的实力成为计算机学科对学生的培育是否胜利的标准之一。这种终身学习实力要求从向学生传授学问，变更为引导学生自主学习，最终使之形成终身学习的习惯，因此如何引导和强化学生形成自主学习实力应当是当今高等教化中全部课程的实践教学环节所面临的重要

7、任务。 其中，系统编程实力的训练应在实践教学中贯穿始终。随着实践教学的开展和深化，渐渐培育学生的问题求解实力，在学生具备基本的编程实力、驾驭肯定的问题求解方法之后，引导其进行自主学习，并最终形成计算思维，完成从手到脑到思维的实力的逐级提升。 3.基于CS2022的程序设计课程教学目标 教学目标确定着教学的过程和对教学的评价。只有设立了明确清楚、恰当合理的教学目标，才能聚焦教学活动中的各个环节，使各项教学活动的设计紧紧围围着目标而绽开，并为最终达成目标而服务。用目标的导向性避开教学活动的盲目性和随意性，避开老师过分依靠个人的直觉和阅历进行教学。 因此，为了制订与CS2022相匹配的程序设计课程实

8、践教学大纲，首先要明确程序设计课程的教学目标，即通过熟识一种程序设计语言的基本语法和编程实践，了解软件设计与开发的过程，驾驭结构化程序设计和面对对象程序设计的基本方法，驾驭计算机问题描述和求解的思维方法，以及软件系统设计与实现的基本方法，使学生熟识程序设计语言的集成开发环境，熟识计算机求解问题的常用算法，娴熟运用结构化程序设计和面对对象程序设计方法解决实际问题，增加系统分析、设计、编码和调试的实力，养成良好的程序设计风格，使其具备今后无论运用什么语言编程都能敏捷应用这些思想和方法的实力。 二、基于CS201 3的程序设计实践教学设计 1.基于CS2022的程序设计课程实践教学规划 依据程序设计

9、课程的实力培育目标和教学目标，以及CS2022中对程序设计相关学问领域和主题的规划，结合国内的实际教学状况，从CS2022中相关的主题中提炼出须要在教学实践环节中予以强化、加深的学问点和实力点，并针对这些需求规划制订了与课堂教学内容和进度匹配、覆盖重要学问点和实力点的试验和课程设计。 在整体规划中，试验部分包含不多于5个必修试验，不多于2个选做试验，课程设计部分包含最多3个必修课程设计。各试验与相应学问领域、学问单元和学问点的对应关系如表1所示。 2.基于CS2022的实践教学内容设计原则 实践教学内容设计遵循以下三条原则： 基础试验部分按部就班、层层深化地引导学生逐步运用所学学问，对关键实力

10、的形成进行反复训练，最终强化为计算思维实力。 综合试验和课程设计兼顾趣味性和好用性，强调学生综合运用所学学问进行系统编程实力的训练和培育。 试验任务强调自主性，激励学生自主选题或自主设计任务要求，为学生自主试验创建条件，激发学生的主动学习意识和学习爱好，从而逐步形成自主学习实力。 3.基于CS2022的实践教学内容设计 CS2022制订的实践教学大纲的详细试验内容、题目和对应的实力培育目标如表2所示。 三、基于CS201 3的程序设计试验设计案例 以贪吃蛇嬉戏为例，介绍本实践教学大纲制订的思想和设计方法。 1.案例内容 题目：贪吃蛇嬉戏。综合运用面对对象学问，编程实现贪吃蛇嬉戏，娴熟驾驭面对对

11、象的程序设计方法，增加系统分析、设计、编码和调试的实力。 用户账户管理功能：记录用户个人信息、得分和级别，支持个人信息的增删改查。 嬉戏管理功能：根据食物出现的频率、贪吃蛇移动的速度等设置不同的难度。运用键盘方向键限制贪吃蛇的上下左右移动，在没有用户按键操作状况下贪吃蛇自己沿当前方向移动，在贪吃蛇所在的窗口内随机地显示贪吃蛇的食物，并实时更新显示贪吃蛇的长度和位置；当贪吃蛇的头部与食物在同一位置时，食物消逝，表示用户吃掉了食物，贪吃蛇长度增长，用户得分增加；当用户得分达到预设值时，嬉戏过关；当贪吃蛇头部到达窗口边界或即将进入身体的随意部分时，嬉戏结束。 进阶内容：实现学英语背单词功能。嬉戏起先

12、后向用户展示一张给定的单词表，单词表可从指定的单词文件中随机抽取，随着嬉戏级别增长，单词表中单词的难度加大；食物为字母，用户操纵贪吃蛇按依次选择要吃掉的字母，吃掉的字母形成单词表上的未被吃掉的单词后，用户得分增加，单词表中的单词削减；当单词表为空时，用户过关。这个进阶内容就是学生自主设计的一个任务。 2.案例分析 该课程设计覆盖的学问点如表3所示。这些学问点涉及cs2022中的软件开发基础和程序设计语言两大学问体，学问点覆盖全面，基本涉及了从基本的数据结构到面对对象程序设计，从算法到程序设计方法，从设计、编码到测试、验证等程序设计课程中涵盖的几乎全部重要内容，是具有很强综合性的课程设计题目。

13、题目的特点是兼具趣味性、综合性、层次性、好用性。趣味性体现在题目来源于受众广泛的嬉戏，以嬉戏这种学生喜闻乐见的形式来代替较为刻板的题目，可以提高学生的学习爱好；综合性体现在题目覆盖了贯穿程序设计课程的大多数学问点，同时能够对程序设计、编码、测试、调试、纠错、抽象和建模等多种实力进行训练，在学问点覆盖广度和实力训练深度上具有综合性；层次性体现在题目中功能的设置从易到难，由浅入深，学生可以依据实力选择其中的部分功能予以实现，以适应不同层次的学生的不同需求；好用性体现在经学生自己设计实现的这一系统可在自己的学习中实际运用，这将大大促进学生对程序设计的实际价值的认知，从而提高学生对程序设计的爱好。 四

14、、学习成效驱动的翻转试验教学实践 假如没有好的测评作为导向，那么目标的制订和实施将成为一纸空谈。有效的评价机制可以让老师刚好了解教学目标的实现程度和学生的学习状况，以便刚好调整教学活动，改善教学安排和方法。 为了顺应“互联网+教化”的发展趋势，保障学生试验效果和试验目标的有效达成，我们自主研制开发了支持远程在线自主试验的高级语言程序设计实力训练平台。该平台允许学生自主选择试验内容，自主选择完成试验的时间和地点，让学生“我的试验我做主”。这种方式从空间和时间上拓展了传统试验课的“疆域”，使程序设计课程的部分试验从课内迁移到课外，从而形成“线上线下紧密结合、课内课外互为补充”的试验教学模式。在资源

15、约束、空间约束和时间约束的条件下，这种试验教学模式突破了传统试验在固定时间、固定地点和可获得学问信息量有限等方面的制约，突破了场地、时间和资源的限制，实现了试验教学手段的电子化、网络化和信息化，促进了信息技术与高等教化的深度融合。 试验的目的是什么？既不是老师在试验课上盯着学生一行行敲代码，也不是仅仅给学生一个试验分数，而是让学生在试验和师生面对面的沟通过程中能够做有所得、学有所获。既然如此，那么如何让学生在试验过程中“做有所得、学有所获”呢？ 基于这样的考虑，我们在高级语言程序设计实力训练平台上增加了程序在线评测、错误反馈和定位等功能。原来学生提交的试验程序须要老师手工评阅，现在学生提交试验

16、程序可以实时获得评分和成果排名，允许学生多次提交程序，直到成果满足为止，对错误的程序还能给出相关提示协助学生自主修正错误。平台的在线评测、错误反馈和定位等功能使得学生不仅在课外没有老师指导的状况下也能自主完成试验，而且在试验代码的一次次提交和改错中还能获得实力的提升，既降低了老师指导试验的工作量，又达到了“以评促学”的教学目的，提升了学生的程序调试和排错的实力，老师还可以从平台上刚好跟踪和了解学生的学习状况和学习行为特点，使学生的试验效果可控、可观测。 为了引导学生从关注“学习成果”到关注“学习过程”和“学习成效”，我们还改革了试验考核方式。一方面按学生在高级语言程序设计实力训练平台上的刷题分

17、排名取相对分，作为平常试验分；另一方面完全取消了期末考试，每次试验课都利用我们自主研制的编程题考试自动评分系统进行机上考试，在全部试验考试成果中去掉一个最低分作为学生的试验上机考试分数。相对于期末只考一次而言，这种分阶段马拉松式的考核方式能帮助学生刚好发觉自己在学习上存在的问题，以便刚好补救，从而达到“以考促学”的目的，避开了期末考前临时抱佛脚、“亡羊补牢、为时已晚”的问题。 为了让学生每次都考得明明白白，学得扎扎实实，我们又进行了如图2所示的试验翻转课堂试点。在每次考试结束后，都由老师和学生共同点评错误的程序，让学生有反思自己试卷的机会，共同点评典型错题之后再进行一次不计分的模拟重考，让学生

18、考一次收获一次、练一次进步一次。 这种“考讲练相结合、实力为导向、学习成效驱动”的翻转试验教学模式，在2022年秋季学期试点后取得了良好的效果。以前的试验课常常有迟到早退和上网闲聊现象，自试点翻转试验课以后，不再有迟到早退和上网闲聊的现象，因为学生从这种试验教学模式中尝到了甜头，实现了“考有所得”。这种“一对多”的批量指导模式大大缓解了试验助教严峻不足和一对一指导试验工作量大的问题，提高了试验指导效率，而且学生在老师点评错题后通过自己的思索和分析自行解决自己的问题，也更简单产生成就感。此外，老师还可从随堂考试和试卷点评中刚好了解学生在学习上的薄弱环节，进而有的放矢地调整后续的教学进度和教学内容。 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页