潘翔

【摘 要】分析軟件設(shè)計課程實訓(xùn)教學(xué)存在的問題，提出通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從重構(gòu)實訓(xùn)環(huán)節(jié)、建立感知教學(xué)體系、改進(jìn)實訓(xùn)教學(xué)評價方式和搭建物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺入手，構(gòu)建軟件設(shè)計課程實訓(xùn)教學(xué)管理模式。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 軟件設(shè)計課程 實訓(xùn)教學(xué)管理模式 構(gòu)建

【中圖分類號】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）10C-0064-03

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)，正日益深入改變?nèi)藗兊纳?，其物物相連的特性也改變著人們的思維和各種活動方式。在教學(xué)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)除了作為一門新興的學(xué)科受到諸多教師和學(xué)生的青睞，更可以作為一種技術(shù)手段改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。軟件設(shè)計課程是一門具有鮮明實踐特性的計算機(jī)專業(yè)課程，涵蓋了數(shù)據(jù)庫開發(fā)、程序語言編程、算法設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多門課程。此類課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握軟件開發(fā)的一整套流程，并能夠獨立設(shè)計和開發(fā)出具體的軟件系統(tǒng)，以勝任軟件公司程序員的崗位。然而，傳統(tǒng)教學(xué)模式中實訓(xùn)教學(xué)管理落后，導(dǎo)致學(xué)生的軟件設(shè)計動手能力差，教學(xué)質(zhì)量低下。為此，可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對軟件設(shè)計課程的實訓(xùn)教學(xué)管理模式進(jìn)行重構(gòu)，從實訓(xùn)環(huán)節(jié)、感知教學(xué)、實訓(xùn)管理平臺和實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量評價等多方面改進(jìn)教學(xué)管理，使學(xué)生從實訓(xùn)中真正掌握軟件設(shè)計與開發(fā)技術(shù)，具備實戰(zhàn)能力，從而順利走上工作崗位。

一、軟件設(shè)計課程實訓(xùn)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的軟件設(shè)計課程教學(xué)分為理論教學(xué)與實訓(xùn)教學(xué)，理論教學(xué)著重講解基本概念、基本語法和基本用法，需要學(xué)生記憶的內(nèi)容較多；實訓(xùn)教學(xué)著重培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力，是理論教學(xué)的驗證和升華。學(xué)生在經(jīng)過一至兩個學(xué)期的學(xué)習(xí)后，理應(yīng)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)所規(guī)定的能力要求。而實際情況是，只有少數(shù)學(xué)生能夠真正進(jìn)行軟件設(shè)計與開發(fā)，大部分學(xué)生還停留在照著書本敲代碼的階段，包括在理論考試中獲得高分的學(xué)生。究其原因，有以下幾方面：一是實訓(xùn)教學(xué)手段落后，教師除了講解、演示外別無他法，而學(xué)生往往在教師講解時不注意聽，這導(dǎo)致實訓(xùn)時茫然無措；二是實訓(xùn)過程難于監(jiān)控，教師在巡視過程中，往往為了解決一個學(xué)生的問題而忽略了其他學(xué)生，無法全面掌控實訓(xùn)進(jìn)度；三是缺乏實訓(xùn)反饋途徑，軟件設(shè)計講究環(huán)環(huán)相扣，一個環(huán)節(jié)的卡殼會直接影響到后續(xù)的開發(fā)，學(xué)生遇到問題后若無法及時反饋給教師，教師會忽略問題的存在而進(jìn)入到下一個環(huán)節(jié)，持續(xù)的問題積累導(dǎo)致學(xué)生無法完成實訓(xùn)，甚至影響學(xué)習(xí)積極性。

解決上述問題的思路在于建立起有效的實訓(xùn)管理模式，既能把教師從繁重的講解、演示過程中解放出來，又能全面監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時反饋實訓(xùn)中遇到的問題和調(diào)整實訓(xùn)進(jìn)度。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建實訓(xùn)教學(xué)管理模式，能夠達(dá)到此效果。

二、物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)管理模式構(gòu)建

基于物聯(lián)網(wǎng)的實訓(xùn)教學(xué)管理模式將物聯(lián)網(wǎng)的感知技術(shù)、物物相連的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等融入教學(xué)活動和管理中。首先，對實訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行重構(gòu)，使其適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)管理模式；其次，建立感知教學(xué)體系，使學(xué)生—教師—實訓(xùn)項目三者之間實現(xiàn)互相感知，教師能輕易掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和進(jìn)度，學(xué)生能體驗到個性化的教學(xué)策略，更好更快地完成實訓(xùn)項目；再次，搭建物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺，將前兩個步驟都納入整個平臺之下，使管理真正落到實處，有可操作性；最后，改進(jìn)實訓(xùn)教學(xué)評價方式，將傳統(tǒng)的重結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)橹剡^程的教學(xué)評價，杜絕學(xué)生互相抄襲復(fù)制的現(xiàn)象。

（一）重構(gòu)實訓(xùn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，實訓(xùn)計劃和實訓(xùn)內(nèi)容是相對固定的，即同一個班級的同一門課程，每次實訓(xùn)的時間、地點和內(nèi)容都一致，這樣固然方便了管理，卻沒有考慮到學(xué)生的個體差異。同一個實訓(xùn)內(nèi)容，基礎(chǔ)不同的學(xué)生所需的完成時間不盡相同。能讓每個學(xué)生在有限的實訓(xùn)時間里真正掌握到技能，是實訓(xùn)教學(xué)改革的目的之一。重構(gòu)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 重構(gòu)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)

1.制訂詳細(xì)的實訓(xùn)計劃。鑒于物聯(lián)網(wǎng)管理模式能夠很細(xì)致地管理到實訓(xùn)的每一個細(xì)節(jié)，可以把實訓(xùn)計劃分為三個檔次。最高級別是針對尖子生，學(xué)習(xí)速度快，學(xué)習(xí)效果好，此時實訓(xùn)計劃要安排得緊湊，每一個知識點的實訓(xùn)周期最短，盡可能地安排更多、更有難度的實訓(xùn)內(nèi)容；中間級是針對普通學(xué)生，可以按照原有的實訓(xùn)教學(xué)大綱進(jìn)度安排實訓(xùn)計劃，循序漸進(jìn)完成實訓(xùn)內(nèi)容；最低級別是針對基礎(chǔ)較差的學(xué)生，目的是使其掌握基本的軟件設(shè)計技能，每一個知識點所用的實訓(xùn)周期應(yīng)該最長。

2.制定每一次實訓(xùn)的具體實訓(xùn)內(nèi)容。實訓(xùn)內(nèi)容包括基礎(chǔ)部分和實戰(zhàn)部分，基礎(chǔ)部分即課本中的案例、練習(xí)題和實驗題，目的是讓學(xué)生盡快熟悉基本語法與概念，往往沒有任何實際開發(fā)意義；實戰(zhàn)部分應(yīng)是真實的軟件設(shè)計和開發(fā)案例，可從軟件企業(yè)中獲得，這是學(xué)生真正掌握軟件設(shè)計與開發(fā)技能的核心部分。制定實訓(xùn)內(nèi)容的關(guān)鍵在于合理拆分項目，既要包含一定數(shù)量的知識點，又要符合學(xué)生在一個實訓(xùn)周期的工作量。針對三個層次的實訓(xùn)計劃，應(yīng)制定對應(yīng)的實訓(xùn)內(nèi)容。

3.實訓(xùn)過程記錄。實訓(xùn)報告是記錄實訓(xùn)過程的有效手段，傳統(tǒng)方式是采用紙質(zhì)報告或電子文檔報告，由學(xué)生課堂填寫或課后填寫再上交給教師。課堂填寫會導(dǎo)致學(xué)生實訓(xùn)速度變慢，占據(jù)寶貴的實訓(xùn)時間，課后填寫又會由于時間的關(guān)系導(dǎo)致實訓(xùn)過程記錄不完整或與真實情況有出入。采用物聯(lián)網(wǎng)信息化管理手段，把人為填寫的實訓(xùn)報告改為系統(tǒng)自動生成。系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)生的每一個操作步驟生成標(biāo)準(zhǔn)的實訓(xùn)報告，學(xué)生只需要填寫一些特殊情況或個人遇到的問題即可。極大地減少了學(xué)生的工作量，使其能夠?qū)Ｗ嶒?，且實?xùn)結(jié)束后自動提交報告，減少了教師催交報告的工作量。

4.實訓(xùn)成果評價。以往教師在實訓(xùn)結(jié)束后的大量工作在于對學(xué)生的實訓(xùn)成果進(jìn)行評價，由于軟件設(shè)計課程的特殊性，實訓(xùn)成果一般是源代碼程序，需要教師依次運行查看結(jié)果是否正確，耗費大量時間。這樣的重復(fù)工作可以通過物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺來完成，系統(tǒng)通過批處理的方式自動運行各個學(xué)生的實訓(xùn)成果，并根據(jù)運行結(jié)果自動給出評價結(jié)果，教師只在必要的環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)即可。在成果管理方面，為了方便查詢，可以按“課程—學(xué)生—實訓(xùn)內(nèi)容—實訓(xùn)成果”的方式進(jìn)行存儲，便于教師在使用某個成果作為案例講解時能快速查找到對應(yīng)的成果。endprint

（二）建立感知教學(xué)體系。感知教學(xué)體系是物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)管理的重要板塊，其內(nèi)涵包括以下三個方面：一是教師感知學(xué)生，通過各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段全面及時掌握學(xué)生的狀態(tài)；二是學(xué)生感知實訓(xùn)內(nèi)容，了解要實現(xiàn)該實訓(xùn)目標(biāo)所需要完成的各個步驟；三是學(xué)生感知教師，明白教師的意圖并努力實現(xiàn)之；四是實訓(xùn)管理平臺對教師、學(xué)生和實訓(xùn)項目的全面感知和記錄。物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計課程感知教學(xué)體系如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計課程感知教學(xué)體系

教師感知學(xué)生主要通過學(xué)習(xí)情緒認(rèn)知模塊來實現(xiàn)。學(xué)習(xí)情緒認(rèn)知模塊通過物聯(lián)網(wǎng)的感知終端，定期獲取學(xué)生的面部圖像信息，并從中提取出與表情相關(guān)的各項特征數(shù)據(jù)，經(jīng)過預(yù)先建立好的情緒模型分類，得到與學(xué)習(xí)相關(guān)的情緒，如興奮、煩躁、厭惡等，作為判斷當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的輔助參考依據(jù)。教師可以根據(jù)不同的學(xué)習(xí)情緒，調(diào)整當(dāng)前的實訓(xùn)教學(xué)策略，如學(xué)生狀態(tài)很好則可以增加實訓(xùn)強(qiáng)度，鞏固實訓(xùn)效果，若狀態(tài)不佳則需要減少實訓(xùn)內(nèi)容，緩解學(xué)生的不良情緒。

學(xué)生方面的感知包含兩個方面：一是對教師的感知，二是對實訓(xùn)內(nèi)容的感知。對教師的感知是通過教師講解、演示、答疑、互動等活動充分了解教師的意圖，也可以通過實訓(xùn)管理平臺查看教師發(fā)布的各項實訓(xùn)指令，及時獲得教師的幫助等。對實訓(xùn)內(nèi)容的感知是通過各種媒介來完成的，如多媒體課件、程序代碼演示、實訓(xùn)要求和操作步驟等，幫助學(xué)生順利完成實訓(xùn)。

物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺是實現(xiàn)新的教學(xué)管理模式的主要手段和載體，其作為一個關(guān)鍵的部分，也要能夠感知教師和學(xué)生，并將感知到的信息進(jìn)行分析處理，轉(zhuǎn)換為對方需要的信息并顯示出來。為此需要配置若干感知設(shè)備和輸入輸出設(shè)備。

（三）改進(jìn)實訓(xùn)教學(xué)評價方式。傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)評價方式與理論教學(xué)評價方式區(qū)別不大，一般是讓學(xué)生對教師直接進(jìn)行評價，這樣的方式帶有明顯的主觀色彩。尤其是某些學(xué)生逃課、上課開小差，對教師的授課方式、指導(dǎo)方式?jīng)]有任何印象，做出的評價自然無法準(zhǔn)確。針對這一現(xiàn)象，引入第三方評價，包括教研室、系部、督導(dǎo)和企業(yè)等。教研室是專業(yè)和教師的直接管理機(jī)構(gòu)，理應(yīng)進(jìn)行評價。系部和督導(dǎo)通過日常課程的不定期巡視，也在一定程度上了解實訓(xùn)的開展情況，有評價的依據(jù)。企業(yè)則是最終檢驗學(xué)生是否學(xué)有所成的權(quán)威，通過對實訓(xùn)成果水平高低的判斷，可以評價實訓(xùn)教學(xué)的好壞。每個評價方所得的評價結(jié)果，通過不同的權(quán)重分配綜合計算，最終得出本課程的實訓(xùn)教學(xué)總體評價。

（四）搭建物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺。物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)管理平臺用于對軟件設(shè)計課程實訓(xùn)教學(xué)過程進(jìn)行全方位管理，包括實訓(xùn)環(huán)節(jié)的構(gòu)建、實訓(xùn)過程的管理和實訓(xùn)成果的評價，對整個感知教學(xué)體系的運行管理和進(jìn)行實訓(xùn)教學(xué)評價。

實訓(xùn)計劃構(gòu)建模塊提供新建實訓(xùn)計劃界面，可以自定義各個環(huán)節(jié)的課時、實訓(xùn)內(nèi)容、操作要點，等等。實訓(xùn)內(nèi)容設(shè)置模塊負(fù)責(zé)將整個課程的實訓(xùn)內(nèi)容劃分為小單元，供每一次實訓(xùn)計劃選用。實訓(xùn)記錄管理模塊主要是自動生成實訓(xùn)報告，首先根據(jù)實訓(xùn)計劃和實訓(xùn)內(nèi)容生成報告的公共部分，再根據(jù)學(xué)生在平臺上的每一步具體操作生成報告的個性化部分，最后根據(jù)調(diào)試結(jié)果生成報告的結(jié)論部分，學(xué)生也可在此基礎(chǔ)上填寫自己的心得體會或遇到的問題，等等。實訓(xùn)成果評價模塊是方便教師對平臺自動提交的實訓(xùn)成果進(jìn)行評價，提供自動調(diào)試、自動評分的功能，教師可以在系統(tǒng)評分的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。

感知教學(xué)管理模塊負(fù)責(zé)感知體系的啟動、關(guān)閉、信息獲取和分析、反饋等，其中關(guān)鍵的部分在于情緒認(rèn)知模型，利用圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建立人臉識別和表情識別模型，最終實現(xiàn)學(xué)習(xí)情緒的識別。教學(xué)評價模塊提供學(xué)生評教、教研室評教、系部評教、督導(dǎo)評教和企業(yè)評教等五個評教接口，在評教前由系統(tǒng)提供學(xué)生各個實訓(xùn)階段表現(xiàn)的特征數(shù)據(jù)供評教人員參考，避免因不了解實際情況而亂評的情況。

三、實訓(xùn)教學(xué)改革成效分析

為了驗證新的實訓(xùn)教學(xué)管理模式是否適用，選取不同班級同一門課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行實驗，一個班級采用傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)管理模式，另一個班級采用物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)管理模式，實訓(xùn)結(jié)束后采用新的教學(xué)評價方式進(jìn)行評價，然后對實訓(xùn)過程中的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)以及最終的評價結(jié)果進(jìn)行對比分析。

選取的課程是“JSP高級程序設(shè)計”，通過實訓(xùn)計劃制定情況、實訓(xùn)目標(biāo)完成情況、實訓(xùn)成果評價情況等方面進(jìn)行全面比較。具體指標(biāo)與對比結(jié)果如表1所示。

表1 JSP高級程序設(shè)計課程實訓(xùn)教學(xué)管理實施指標(biāo)對比

從表1可以看出，所有6項指標(biāo)的對比均以物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)管理模式占優(yōu)，原因在于新的管理模式能夠尊重學(xué)生的個體差異，無論是實訓(xùn)計劃的制訂還是感知體系的應(yīng)用，都體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)思想。同時通過管理平臺減少了教師的工作量，使教師能更關(guān)注于學(xué)生的接受程度和認(rèn)知過程。整個實訓(xùn)過程中“教—學(xué)—做”形成了一體化的良性循環(huán)，實訓(xùn)效果也得到了保障。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用仍處于起步和探索階段，但其感知技術(shù)和對事物的廣泛連接性已被證實適用于教學(xué)活動的很多方面。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對軟件設(shè)計課程的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理，是一種新的嘗試。通過重構(gòu)實訓(xùn)過程的各個環(huán)節(jié)，包括實訓(xùn)計劃的制訂、實訓(xùn)內(nèi)容的選擇和劃分、實訓(xùn)過程的記錄以及實訓(xùn)成果的評價管理，能夠使實訓(xùn)從設(shè)計到實施既符合學(xué)生的個體需求，又適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)管理需要。建立了感知教學(xué)體系，使教師、學(xué)生和實訓(xùn)內(nèi)容之間建立起有效的溝通渠道，及時掌握實訓(xùn)狀況并可隨時調(diào)整實訓(xùn)安排。實訓(xùn)教學(xué)評價方式也進(jìn)行了改進(jìn)，從原來的單一評價方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄Ｔu價。物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)管理平臺的搭建很好地管控了上述所有實訓(xùn)流程，對此教學(xué)管理模式的改革實施進(jìn)行了成效對比分析，結(jié)果表明新的實訓(xùn)教學(xué)管理模式可操作性強(qiáng)，管理效果良好。

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【基金項目】廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2013JGB287）；廣西高等教育教學(xué)改革工程重點項目（2014JGZ154）；廣西高等教育教學(xué)改革工程重點項目（2012JGZ160）

【作者簡介】潘 翔（1981- ），廣西南寧人，廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院高級工程師。

（責(zé)編 黎 原）endprint