附件5
2024年湖南省普通本科高校教育教学改革
优秀典型项目成果简介
项目名称：新工科背景下程序设计类课程线上线下混合教学模式构建研究
单位名称：湖南文理学院
项目主持人：雷红艳
团队成员：张奋 席金菊 任盛 何青
一、项目研究背景
1、项目研究目的和意义
新工科建设要求高校培养能够满足产业需求、能够对社会复杂工程问题进行分析研究，并能够解决复杂工程问题的创新型人才，OBE教育理念是适应新工科建设时代对人才培养的新需求．习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面” ,与新工科的内涵：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才吻合。
程序设计是通往计算世界的大门，全国各高校工科专业：计算机、通信工程、自动化控制、机械自动化等领域中复杂专业问题求解的大部分落脚点都是程序设计，程序设计能力在工程科学领域变得越来越重要，且信息技术和智能技术的应用已经渗透到各行各业。程序设计类课程是计算机大类以及其他工科专业的重要基础课程，新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式，为满足新工科建设对人才培养的需求，不仅仅让学生掌握各类程序设计的规则、技术和方法、而且能训练学生能用各类程序设计思维和方法对复杂规模工程问题使进行分析能力；能对设计实施方案用各类程序设计的技术和编码实现能力，更能达到培养学生具有正确的世界观、人生观和价值观以及良好的软件开发职业素养，具有科技报国的家国情怀和使命担当、人文精神、工匠精神和创新精神的软件开发人才。
2、程序设计类课程教学的现状
程序设计类课程都是实践性很强的课程，在传授理论知识的同时更重要的实际操作能力能的培养，若干年来程序设计课程教学效果评价一直都不是很高，该课程普遍存在的问题如下：
(1)学习兴趣不高、难度大：教学内容都是些单调、枯燥的代码，且很抽象，让学生难于理解、很难有学习兴趣。
(2)解决社会实际问题的能力不够：传统的教学大部分都是对语法和算法进行讲解，很少有结合现实中综合案例，很难达到利用程序设计思想和方法对现实生活的复杂问题进行有效的自主分析问题并能编码实现解决问题。
(3)教学效果评价方式不合理：传统的教学效果评价以学生的笔试考试+提交实验报告形式为主，无法全面考核学生程序设计在工程实践中的实践操作能力，存在大面积的“高分低能”现象，从而很多学生在就业时适应专业技术相关的岗位胜任能力不足。
(4)线上教学资源质量不高。程序设计语言学习需要较强的逻辑思维和较好的数学基础，而我们的学生来自全国各地，不同地域的学生基础知识储备方面存在差异很大，通过线上资源的反复学习，以笨鸟先飞或勤能补拙的形式可以弥补学生先天不足，但由于线上教学资源质量不高，学生利用线上资源课前预习、课后辅导、答疑等程序设计学习的进度和效果不是很理想。
(5)现有课程思政吸引力和感染力不够：近年来少数教师尝试将课程思政引入程序设计类课程的教学，但很少深入挖掘思政元素，思政教学内容的针对性和与专业课教学内容的契合点不佳。
(6)近年来，受疫情的影响行业内大量裁员，软件开发人才需求逐年下滑，单一的程序设计类学生就业率不高。
“ 新工科”背景下，新型的线上与线下混合教学相结合的模式改革程序设计类课程教学，让学生在课堂学习基础知识的同时，更可以在课堂上通过线上融入了新工科理念的练习或测试进行互动，提高课堂气氛，让教师了解课堂上的学生的知识掌握程度，通过课外线上预习、复习、刷题和实践环节加强对知识的理解和掌握，为加速高校人才培养提供新的教学策略。同时程序设计作为计算机学科和其他学科交叉融合的桥梁，为未来创新性工科人才培养打下坚实的基础。
二、研究目标、任务和主要思路
1、研究目标
构建新工科背景下线上线下混合新教学模式，不仅仅让学生掌握各类程序设计的规则、技术和方法、而且能训练学生能用各类程序设计思维和方法对复杂规模工程问题使进行分析能力；能对设计实施方案用各类程序设计的技术和编码实现能力，更能达到培养学生具有正确的世界观、人生观和价值观以及良好的软件开发职业素养，具有科技报国的家国情怀和使命担当、人文精神、工匠精神和创新精神的软件开发人才，才能适应新工科以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才的需求。
2、研究任务
①探索新工科背景下线上线下混合教学模式。及其模式实施方案。
②组建专业过硬、思政爱业敬岗、乐于奉献的课程教学团队。
③打造优质的课程教学资源，包括线上理论教学的教学视频和在线测试、线上实验教学资源、线下的课程教学案例、课堂测试与练习，还有课后拓展的课后练习和讨论资源等。
3、研究的主要思路
①组建优秀的课程教学团队
优秀的课程教学团队教师本身应具有过硬的专业素养和强烈的课程思政意识，从而打造出科学的教学体系和高质量的课程教学资源，任课教师要认识到程序设计类课程教学内容不仅仅是单一的语法和算法的教学，满足新工科建设人才培养的需求，在思政引领下以产出为导向，对程序设计类课程的培养方案、教学大纲及课程评价体系进行修订，并能合理的制定线上、线下教学和课内、课外教学内容，且能用多形式的教学方法教授教学内容，同时还要能引领学生参加综合性课外项目、考级考证及学科竞赛等。
②重构优质的教学内容
教学内容除了完成知识目标的学习，更重要的是在教学过程中教学内容要达到能力目标和育人目标的学习，所以教学内容不仅仅是教材中单一的语法和算法的知识，教学内容应该满足新工科建设对人才培养的需求，在思政引领下以产出为目标来重构教学内容，包括以智慧树为依托打造线上理论教学的教学视频和在线测试、头歌平台为依托打造来线上实验教学资源和课后拓展的课后练习和讨论资源、以雨课堂为依托打造来课堂测试与练习资源等。
(1)课前教学内容：对教材的内容进行梳理提炼，利用新概念多媒体快捷技术体系制作出知识点讲解的线上教学资源，供学生自主学习、并发布针对性的学习效果检测的在线练习，从而让学生理解程序设计的基本思想和方法和掌握程序程序设计的基本语法和算法。
(2)课中教学内容：理论教学课堂内容对知识点结合行业需求进行深度剖析，设计有效融入思政元素的课堂教学内容。课堂上重点通过案例的引入，讲授如何对问题进行分析、如何使用知识点进行应用以及对案例实施效果进行分析其存在的问题和不足，以及如何改进；
从而培养学生对复杂规模工程问题使进行分析能力和对设计实施方案用各类程序设计的技术和编码实现能力，同时达到育人的目标。
(3)课后教学内容：结合新工科背景对知识点进行多学科交叉融合，设计有对性的综合应用的线下作业和线上讨论的教学内容，供学生自主思考、分析和并编程实现，从而培养学生自主思维、创新能力，同时培养学生良好的软件开发职业素、养勇攀高峰、精益求精的工匠精神和创新精神。
③运用形式多样的教学方法
运用灵活多形式的教学方法可以更好的落实教学内容，提高教学效果，可采用如下形式教学方法：
案例法：用于课程引入，通过以OBE理念为导向、含思政元素的多学科交叉案例引入，可以更好的让学生明白课堂教学内容学习后我们能它解决什么样的问题，同时达到育人目标。
讲授法：用于知识点的梳理和案例的分析等，将教学目标中知识目标的内容由层次的呈现，从知识基础到应用再到实施，层层递进。
探究法：用于课堂讨论，在案例应用实施时如何使用讲授的知识，和课后作业。
练习法：用于课前平台自主学习在线测试练习、课中课堂在线平台测试练习对所学内容进行消化并及时检测学习效果，用于课后作业在线或线下练习对所学知识进行迁徙和拓展。
讨论法：用于随堂讨论，对课堂案例的解决方案、方案的实施效果存在的问题和不完善时思考如何解决问题、如何让作品更完善进行分析和讨论，并将其讨论的结果在课堂上进行发言分享，师生之间进行互动和交流、学生之间进行相互学习和交流。
自主学习法：用于课前准备，通过课程线上平台提供的教学资源，包括教学视频和基础知识和案例分析在线测试完成自主学习，并学习效果进行反馈并提出疑问，供大家探讨。
④开展内容丰富的课外实践活动
鼓励学生积极参加专业技能有关的考级考证，如：全国计算机软件专业技术资格（水平）考试、PAT计算机编程能力测试、CCF CSP计算机软件能力认证考试等测试和考试，为今后的考研、就业作铺垫；
鼓励学生参加教师的工作室，运用程序设计语言辅助教师开展科研实验，培养他们的实践能力、科研精神和团队协作精神；
鼓励学生自己组织小的团队深入观察社会和生活实际，开发可解决生活中实际问题的小作品，并以此为基础申报大学生创新创业训练项目、互联网+项目等实践项目，激发学生创新创业意识，训练学生创新创业思维与能力，培养计算机软件开发行业的职业素养；
指导学生参加软件开发方面的程序设计大赛、北斗导航、天梯赛、绿色计算等学科竞赛活动；激发他们的学习热情、挖掘他们内在的潜力，锻炼他们不畏艰辛、勇攀高峰、挑战自我、精益求精的意志品质。
将完成的新工科背景下程序设计类课程线上线下混合教学模式体系进行测试运行，根据学生的反馈意见、课题组成员的讨论意见和专家的评审意见总结应用成效，并对方案进行修改和完善，最终形成成熟新工科背景下程序设计类课程线上线下混合教学模式体系，并加以推广。
三、主要工作举措
①通过新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程线上线下混合式教学模式的研究，构建了由社会/行业需求制定合理课程教学目标、教学目标确定优质的教学内容、通过科学的教学过程落实教学内容、全方位的教学效果评价验证教学目标的教学程序设计类课程混合式教学模式如下图所示：。
②以头歌实践教学平台为依托，融入计算思维，对程序设计课程实验进行综合改革。改革的内容包含实验教学内容的重组与升级、教学方法的变革、课程实验的同步与实时检测以及教学评价的多元化
③依据线上线下混合教学的相关理论和实践成果,针对计算机程序设计课程中运用线上线下混合教学进行分析和探讨。采取MOOC+SPOC教学模式以及翻转课堂教学方法,同时增强对学习的过程评价,以期达到良好的教学效果,全面提升学生的综合素质。
④新概念多媒体快捷技术体系应用于程序设计类教学,将知识与理念更形象、更生动地传达给学生,将专业知识变成视觉艺术品,来激发学生的兴趣、提高学生的动力,从而提高程序设计教学质量
⑤构建了基于自主协作学习模式的网络教学体系。该网络教学体系是老师根据教学的基本内容提出相关的新的问题,引导学生自主学习新的知识,引导学生去寻求同学之间的协作来分析问题,解决问题。该体系利用网络为自主协作教学模式提供实施平台,主体是学生与老师,是以任务为线索,让学生在完成任务中由被动变主动,培养学生的团队协作能力。
⑥基于新工科背景下学生创新创业能力培养,以校企、校地合作为平台,为毕业设计科学"增负",开展改革探索。通过教学模式创新、课题选择体系重构、完成形式多样化呈现、过程质量监控、评价方式改革等专题研究,提升应用型本科高校毕业设计与创新创业能力培养的适应性和实效性,提高学生破解问题能力与毕业要求的达成度
⑦针对高校基础课教学大数据来源多渠道、内容多样性、计算复杂化等特性,研究跨模态多通道数据的统一表征、模型构建方法,并构建面向学习行为大数据分析的云教学系统,为高校师生构建随时、随地学习环境,提供Just-in-time的个性化学习内容使得学习活动更具有情境性,促进师生良性互动,提升高校基础教育教学效果。
⑧针对游戏产业发展的新趋势,提出将团队化学习模式应用于应用型本科游戏设计课程教学,分析团队化模式的含义以及应用于游戏设计课程中的优势,详细介绍团队化学习模式的实施方案、过程,说明实施效果以及实施过程中需要注意的问题。
⑨ 编写“软考论文高分特训与范文10篇” 网络规划设计师教材，该写作范文为学生参加全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试提供帮助。
⑩ 编写趣味Python游戏编程教材，引导和帮助学生课后根据社会、生活中自己的兴趣点进行小程序的开发。
四、取得的工作成效
项目立项以来，项目组成员雷红艳、张奋、何青和任盛积极的项目的实施，并在项目实施过程做了大量的工作，也取得了一定的成果，发表论文8篇，出版教材2篇，参加教学竞赛获奖4项目，指导学生竞赛获奖6项，指导学生申报软件著作权6项，实施考试改革课程1门，搭建课程理论教学和实践教学平台，具体内容如下：
①发表教改论文
[1]雷红艳,邹汉斌，屠添翼.新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式实践探究.电脑知识与技术,2023,19(25)：133-136.（一般期刊）
[2]何青,雷红艳.计算机程序设计课程线上线下混合教学浅议.电脑知识与技术,2020,16(09)：167-168. （一般期刊）
[3]雷红艳,邹汉斌,屠添翼. 基于计算思维与头歌实践教学平台的程序设计课程教学改革研究.教育现代化,已录用，拟定2024.2月出刊. （一般期刊）
[4]雷红艳，邹汉斌.基于自主协作学习模式的网络教学体系构建研究.科技风, 2019,(20)：35+40. （一般期刊）
[5]雷红艳，邹汉斌.基于新概念多媒体快捷技术体系的程序设计课程教学改革研究.电脑知识与技术,2019，15(11)：130-131. （一般期刊）
[6]何青.基于团队化学习模式的应用型本科游戏设计课程教学改革.计算机教育,2019,(11)：121-125. （一般期刊）
[7]张奋,李剑波,郭杰荣.新工科建设背景下应用型本科院校毕业设计改革研究.中国电力教育,2021,(05)：79-80. （一般期刊）
[8]任盛,唐雅媛.面向高校基础课教学的多模态数据分析及应用.新课程研究, 2021,(35)：3-4. （一般期刊）
②出版著作和教材
[1]何青主编.趣味 Python 游戏编程.清华大学出版社,2020年.
[2]雷红艳主编.软考论文高分特训范文10篇（网络规划设计师）.中国水利水电出版社,2022年.
③其他能够支撑成果结题的材料
(1)教学竞赛获奖：
[1]雷红艳.2019年11月获第二届全国高校绿色计算创新大赛-实践教学组二等奖
[2]雷红艳.2020年11月第三届全国高校绿色计算创新大赛-实践教学组一等奖
[3]雷红艳.2020年11月湖南文理学院2019年度教学质量优秀奖一等奖，何青获 二等奖
[4]雷红艳.2023年5月获湖南文理学院课程思政教学竞赛一等奖，同时雷红艳被评为湖南文理学院课程思政教学能手、面向对象程序设计被评为湖南文理学院课程思政示范课程
(2)、指导学生竞赛获奖：
[1]雷红艳指导湖南文理学院代表队获2021年“中国高校计算机大赛一团体程序设计天梯赛”全国总决赛“华山论剑”组团队三等奖.
[2]雷红艳指导湖南文理学院代表队获2020年“中国高校计算机大赛一团体程序设计天梯赛”湖南省“华山论剑”组团队三等奖.
[3]雷红艳指导陈善泉荣获2021年第十二届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛湖南赛区C/C++程序设计大学B组三等奖.
[4]雷红艳指导史文馨荣获2021年第十二届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛湖南赛区Java软件开发大学B组三等奖.
[6]雷红艳指导李云凤、刘宇翔等作品“基于北斗技术的建筑物安全指标监测系统”获2022年湖南省第四届大学生智能导航科技创新大赛二等奖
[6]何青指导吴婧炜陈丹等作品“PVP网络对战游戏软件设计与开发”获2019年“强智杯”湖南省第15届大学生计算机程序设计竞赛一等奖。
(3)、指导学生省报软著：
[1]雷红艳指导翁扬,马刘缘,成琪,杨秀峰申报软件名称为“基于Unity3D三维虚拟课堂课堂资源管理系统V1.0”计算机软件著作权，登记号：2021SR0422254.
[2]雷红艳指导翁扬,杨秀峰,马刘缘,成琪申报软件名称为“基于Unity3D三维虚拟课堂交互系统V1.0”计算机软件著作权，登记号：2021SR0422255.
[3]何青指导余意旎,徐佳勇申报软件名称为“接一接休闲小游戏软件[简称:接一接游戏软件]V1.0”计算机软件著作权，登记号：2020SR1178065.
[4]何青指导彭奇,朱玉萍,曾浩森,王幸,成琪申报软件名称为“疯狂小黑板游戏软件[简称:疯狂小黑板]V1.0”计算机软件著作权，登记号：2020SR1202170.
[5]何青指导夏育萍申报软件名称为“学习驿站网站软件[简称:学习驿站软件]V1.0”计算机软件著作权，登记号：2019SR1137331.
[6]何青指导易小龙,何青,吴婧炜,陈丹禹,龙会铭申报软件名称为““奇门”网络游戏软件[简称:“奇门”游戏软件]V1.0”计算机软件著作权，登记号：2019SR0905835.
(4)、实施课程考试改革：
程序设计基础和面向对象程序设计的两门课程考核采用理论评价与实践评价相结合 、过程性评价与期末评价相结合的全方位评价方式。理论评价主要是对基础知识掌握情况、问题分析能力和知识应用能力的考核，实践评价是动手编程实现能力的考核。过程性评价：理论部分是课中课堂表现的考核、课后作业以及大作业的考核，实验部分是平时课堂实验完成情况的考核和实验报告的考核。期末评价以期末考试的方式通常以主观题为主，主要考核学生的问题分析能力和综合应用能力。
(5)、搭建课程教学平台：
程序设计基础分别在学习通和湖南文理学院OJ系统搭建了理论教学平台和实践教学平台，面向对象程序设计分别在雨课堂和Eudcoder头歌等平台搭建了理论教学平台和实践教学平台，分别用于线上资源的学习、课堂签到，课堂测试、在线讨论和练习，课堂实验和实验报告提交、课后作业和大作业。
五、特色和创新点
①研究特色：
新的教学模式让学生的学习不再盲目，课前任务有驱动力、课中案例的有吸引力、课后作业有发展力，这样让学生的学习变得积极、主动，同时达到育人育才的目标。
②研究创新点
理论创新：构建了新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程线上线下混合式教学模式，该模式由社会/行业需求制定合理课程教学目标、教学目标确定优质的教学内容、通过科学的教学过程落实教学内容、全方位的教学效果评价验证教学目标，该模式是专业知识与课程思政有机融合，线上线下、课内课外同频共振达到育人育才的目标。
实践创新：以智慧树为依托打造线上理论教学的教学视频和在线测试教学平台；以湖南文理学院OJ系统为依托打造程序设计基础线上实验教学资源和课后拓展的课后练习和讨论的教学平台；以头歌平台为依托打造面向对象程序设计线上实验教学资源和课后拓展的课后练习和讨论的教学平台；以雨课堂为依托打造课堂测试与练习教学平台 。教学平台的搭建可以不仅减轻了课堂教学内容的压力，而且提高学生对课堂知识的吸收效率，更甚至通过线上资源的反复学习，以笨鸟先飞或勤能补拙的形式可以弥补学生先天不足。
