苏小红 赵玲玲 邱景 王甜甜 张彦航
摘要：针对CS2013缺少与其相匹配的实践教育辅导性纲要的问题，以CS2013的常识体系为辅导，规划了程序规划课程的实践教育施行计划，拟定了以体系编程、问题求解、核算思维和自主学习才干培育为中心，包括程序规划完好常识体系的实践教育纲要，并详细给出了一个试验课程规划事例。然后，在这一纲要辅导下进行了翻转试验的教育变革试点，凭借高档言语程序规划才干练习渠道和编程题考试主动评分体系，尝试了线上线下紧密结合，课内课外互为补充，才干为导向，考、讲、练结合，学习成效驱动的翻转试验教育方法，在本校程序规划课程实践教育中取得了杰出的作用，保证了学生的试验作用和试验方针的抵达。
要害词：CS2013；程序规划课程；实践教育；常识体系；才干培育
从核算机诞生至今，核算学科的相关专业教育一向遭到世界学术学会安排的注重。美国核算机学会（ACM：Association for ComputingMachinery）和美国电气和电子工程师学会核算机分会（IEEE-CS：Institute of Electrical andElectronics Engineers-Computer Society）联合使命组于2013年推出了第四部核算机科学（CS：Computer Science）高等教育辅导性纲要CS2013（Computer Science Curriculum 2013）。CS2013中的常识体系包括了18个常识范畴，供给了不同大学和学院的121门事例课程，这些课程从不同旁边面表现了常识范畴中的各个常识单元组合成课程的不同办法。此外，CS2013也供给了5所不同大学和学院的中心课程设置事例，这些事例展现了怎么经过常识单元实例化将完好的常识体系分配到专业培育计划中的一系列中心课程中。这些事例不只同享了课程和中心课程设置的经历，并且展现了不同的教育理念。这些经历和事例为高等学校施行教育变革和实践供给了实在可操作的课程规划办法和人才培育计划变革方法，也引领了全球核算机教育范畴的打开方向，为核算机范畴专业教育构建了一幅全面、详细、谨慎、深化、可操作性强的蓝本，因而遭到国内外高等院校核算机教育职业的遍及推重，在全球核算机教育范畴发生了广泛而深远的影响，并引发了对其辅导思维的深化研究和实践的热潮。
但是，作为核算机专业教育的柱石，实践教育范畴却一向没能推出一部与CS2013相匹配的辅导性纲要。造成了实践教育一线缺少明晰一致的指向和纲要，导致了先进教育理念与实践教育的脱节。
为了使我国的核算机课程与世界接轨，在我国核算机高等教育中推行CS2013的先进教育理念，2013年受教育部托付，由我国核算机学会教育工委、Intel公司牵头，安排国内十余所闻名高校中心课程教师成立了“ACM CC2013我国作业组”，针对CS2013中缺少对教育实践环节的辅导性纲要问题，要点对习气CS2013辅导思维的核算机专业实践教育体系进行研究。期望经过参加CS2013实践教育体系的研发作业，完毕国内只是被迫跟从世界规范的现状，当令将我国核算机教育的特征、需求、主意表达出来，以核算机专业实践教育体系为切入点，以期在世界核算机教育的舞台上发挥更大的作用。ACM很注重我国作业组提出的添加实践教育体系的主张，赞同由我国研发CS实践教育体系，作为CS2013的附录发布。作者作为ACMCS2013我国作业组成员之一，参加了CS2013实践教育体系中“程序规划根底”中心课程实践教育体系的规划和编写作业。
本文对程序规划课程的CS2013实践纲要的拟定作业进行了介绍和总结。程序规划课程群是核算机科学中的重要组成部分，在核算机专业课程体系中占有无足轻重的方位。而怎么在程序规划课程的实践教育中将CS2013的教育理念具象，饯别CS2013中的常识点掩盖和才干培育，表现CS2013中从常识到才干到思维培育的层次性要求，一起统筹我国核算机专业教育的实践，是程序规划课程实践教育纲要拟定进程中侧重处理的问题，也是本文要点论述的内容。
一、依据0S201 3的程序规划课程教育方针
1.CS2013中的程序规划课程
CS2013中将核算机科学的常识体（BodV ofKnowledge）安排为18个常识范畴（KnowledgeArea）构成的调集，别离与核算范畴中的各分支对应。其间，从各常识范畴所包括的常识单元来看，与程序规划课程相关的常识范畴首要包括程序规划言语和软件开发根底。程序规划课程相关的常识单元和中心常识点如图1所示。
2.依据CS2013的程序规划课程才干培育方针
与以往单纯着重对常识的把握不同，CS2013中的一门课程或许包括多个常识范畴中的常识单元，包括某个常识范畴也或许需求多门课程，因而CS2013更着重学生对常识的实践运用才干，尤其是归纳运用所学常识进行体系规划的才干，即具有体系编程才干；一起，在实践中练习求解问题的技术，要求学生能够将日子中的实践问题转化为能够运用把握的常识来予以处理的模型，进行合理的假定和笼统，还要求学生对同一问题把握多种求解办法，即问题求解才干；CS2013虽没有重复着重问题求解技术，但对求解问题办法的挑选和求解价值的点评，以及对封装、笼统、体系级视角处理问题等思维办法的引进，都蕴含了对学生核算思维才干的要求；此外，核算机学科的快速打开特性使得学生是否具有终身学习的才干成为核算机学科对学生的培育是否成功的规范之一。这种终身学习才干要求从向学生教授常识，改变为引导学生自主学习，终究使之构成终身学习的习气，因而怎么引导和强化学生构成自主学习才干应该是当今高等教育中一切课程的实践教育环节所面临的重要使命。
其间，体系编程才干的练习应在实践教育中贯穿一直。跟着实践教育的打开和深化，逐渐培育学生的问题求解才干，在学生具有根本的编程才干、把握必定的问题求解办法之后，引导其进行自主学习，并终究构成核算思维，完结从手到脑到思维的才干的逐级前进。
3.依据CS2013的程序规划课程教育方针
教育方针决议着教育的进程和对教育的点评。只要设立了明晰明晰、恰当合理的教育方针，才干聚集教育活动中的各个环节，使各项教育活动的规划紧紧围绕着方针而打开，并为终究抵达方针而效劳。用方针的导向性防止教育活动的盲目性和随意性，防止教师过火依靠个人的直觉和经历进行教育。
因而，为了拟定与CS2013相匹配的程序规划课程实践教育纲要，首先要明晰程序规划课程的教育方针，即经过了解一种程序规划言语（如c/c++）的根本语法和编程实践，了解软件规划与开发的进程，把握结构化程序规划和面向对象程序规划的根本办法，把握核算机问题描绘和求解的思维办法，以及软件体系规划与完结的根本办法，使学生了解程序规划言语的集成开发环境，了解核算机求解问题的常用算法，娴熟运用结构化程序规划和面向对象程序规划办法处理实践问题，增强体系剖析、规划、编码和调试的才干，养成杰出的程序规划风格，使其具有往后不管运用什么言语编程都能灵敏运用这些思维和办法的才干。
二、依据CS201 3的程序规划实践教育规划
1.依据CS2013的程序规划课程实践教育规划
依据程序规划课程的才干培育方针和教育方针，以及CS2013中对程序规划相关常识范畴和主题的规划，结合国内的实践教育状况，从CS2013中相关的主题中提炼出需求在教育实践环节中予以强化、加深的常识点和才干点，并针对这些需求规划拟定了与讲堂教育内容和进展匹配、掩盖重要常识点和才干点的试验和课程规划。
在整体规划中，试验部分包括不多于5个必修试验，不多于2个选做试验，课程规划部分包括最多3个必修课程规划。各试验与相应常识范畴、常识单元和常识点的对应联系如表1所示。
2.依据CS2013的实践教育内容规划准则
实践教育内容规划遵从以下三条准则：
（1）根底试验部分按部就班、层层深化地引导学生逐渐运用所学常识，对要害才干的构成进行重复练习，终究强化为核算思维才干。
（2）归纳试验和课程规划统筹趣味性和实用性，着重学生归纳运用所学常识进行体系编程才干的练习和培育。
（3）试验使命着重自主性，鼓舞学生自主选题或自主规划使命要求，为学生自主试验创造条件，激起学生的主动学习认识和学习爱好，然后逐渐构成自主学习才干。
3.依据CS2013的实践教育内容规划
CS2013拟定的实践教育纲要的详细试验内容、标题和对应的才干培育方针如表2所示。
三、依据CS201 3的程序规划试验规划事例
以贪吃蛇游戏为例，介绍本实践教育纲要拟定的思维和规划办法。
1.事例内容
标题：贪吃蛇游戏。归纳运用面向对象常识，编程完结贪吃蛇游戏，娴熟把握面向对象的程序规划办法，增强体系剖析、规划、编码和调试的才干。
（1）用户账户办理功用：记载用户个人信息、得分和等级，支撑个人信息的增修改查。
（2）游戏办理功用：依照食物呈现的频率、贪吃蛇移动的速度等设置不同的难度。运用键盘方向键操控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时方向移动，在贪吃蛇地址的窗口内随机地显现贪吃蛇的食物，并实时更新显现贪吃蛇的长度和方位；当贪吃蛇的头部与食物在同一方位时，食物消失，表明用户吃掉了食物，贪吃蛇长度添加，用户得分添加；当用户得分抵达预设值时，游戏过关；当贪吃蛇头部抵达窗口鸿沟或行将进入身体的恣意部分时，游戏完毕。
（3）进阶内容：完结学英语背单词功用。游戏开端后向用户展现一张给定的单词表，单词表可从指定的单词文件中随机抽取，跟着游戏等级添加，单词表中单词的难度加大；食物为字母，用户操作贪吃蛇按次序挑选要吃掉的字母，吃掉的字母构成单词表上的未被吃掉的单词后，用户得分添加，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规划的一个使命。
2.事例剖析
该课程规划掩盖的常识点如表3所示。这些常识点触及cs2013中的软件开发根底和程序规划言语两大常识体，常识点掩盖全面，根本触及了从根本的数据结构到面向对象程序规划，从算法到程序规划办法，从规划、编码到测验、验证等程序规划课程中包括的简直一切重要内容，是具有很强归纳性的课程规划标题。
标题的特色是兼具趣味性、归纳性、层次性、实用性。趣味性表现在标题来源于受众广泛的游戏，以游戏这种学生脍炙人口的方法来替代较为刻板的标题，能够前进学生的学习爱好；归纳性表现在标题掩盖了贯穿程序规划课程的大多数常识点，一起能够对程序规划、编码、测验、调试、纠错、笼统和建模等多种才干进行练习，在常识点掩盖广度和才干练习深度上具有归纳性；层次性表现在标题中功用的设置从易到难，由浅入深，学生能够依据才干挑选其间的部分功用予以完结，以习气不同层次的学生的不同需求；实用性表现在经学生自己规划完结的这一体系可在自己的学习中实践运用，这将大大促进学生对程序规划的实践价值的认知，然后前进学生对程序规划的爱好。
四、学习成效驱动的翻转试验教育实践
假如没有好的测评作为导向，那么方针的拟定和施行将成为一纸空谈。有用的点评机制能够让教师及时了解教育方针的完结程度和学生的学习状况，以便及时调整教育活动，改进教育计划和办法。
为了适应“互联网+教育”的打开趋势，保证学生试验作用和试验方针的有用抵达，咱们自主研发开发了支撑长途在线自主试验的高档言语程序规划才干练习渠道。该渠道答应学生自主挑选试验内容，自主挑选完结试验的时刻和地址，让学生“我的试验我做主”。这种办法从空间和时刻上拓宽了传统试验课的“边境”，使程序规划课程的部分试验从课内迁移到课外，然后构成“线上线下紧密结合、课内课外互为补充”的试验教育方法。在资源束缚、空间束缚和时刻束缚的条件下，这种试验教育方法突破了传统试验在固定时刻、固定地址和可获取常识信息量有限等方面的约束，突破了场所、时刻和资源的约束，完结了试验教育手法的电子化、网络化和信息化，促进了信息技术与高等教育的深度交融。
试验的意图是什么？既不是教师在试验课上盯着学生一行行敲代码，也不是只是给学生一个试验分数，而是让学生在试验和师生面临面的沟通进程中能够做有所得、学有所获。既然如此，那么怎么让学生在试验进程中“做有所得、学有所获”呢？
依据这样的考虑，咱们在高档言语程序规划才干练习渠道上添加了程序在线评测、过错反应和定位等功用。本来学生提交的试验程序需求教师手艺评阅，现在学生提交试验程序能够实时取得评分和成果排名，答应学生屡次提交程序，直到成果满足停止，对过错的程序还能给出相关提示辅佐学生自主批改过错。渠道的在线评测、过错反应和定位等功用使得学生不只在课外没有教师辅导的状况下也能自主完结试验，并且在试验代码的一次次提交和改错中还能取得才干的前进，既降低了教师辅导试验的作业量，又抵达了“以评促学”的教育意图，前进了学生的程序调试和排错的才干，教师还能够从渠道上及时盯梢和了解学生的学习状况和学习行为特色，使学生的试验作用可控、可观测。
为了引导学生从注重“学习成果”到注重“学习进程”和“学习成效”，咱们还变革了试验查核办法。一方面按学生在高档言语程序规划才干练习渠道上的刷题分排名取相对分，作为平常试验分；另一方面彻底取消了期末考试，每次试验课都使用咱们自主研发的编程题考试主动评分体系进行机上考试，在一切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查核办法能协助学生及时发现自己在学习上存在的问题，以便及时弥补，然后抵达“以考促学”的意图，防止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，咱们又进行了如图2所示的试验翻转讲堂试点。在每次考试完毕后，都由教师和学生一起点评过错的程序，让学生有反思自己试卷的时机，一起点评典型错题之后再进行一次不计分的模仿重考，让学生考一次收成一次、练一次前进一次。
这种“考讲练相结合、才干为导向、学习成效驱动”的翻转试验教育方法，在2015年秋季学期试点后取得了杰出的作用。曾经的试验课常常有迟到早退和上网谈天现象，自试点翻转试验课今后，不再有迟到早退和上网谈天的现象，由于学生从这种试验教育方法中尝到了甜头，完结了“考有所得”。这种“一对多”的批量辅导方法大大缓解了试验助教严重不足和一对一辅导试验作业量大的问题，前进了试验辅导功率，并且学生在教师点评错题后经过自己的考虑和剖析自行处理自己的问题，也更简单发生成就感。此外，教师还可从随堂考试和试卷点评中及时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育进展和教育内容。
