人工智能时代下程序设计课程的教学方法改革与实践

人工智能时代下程序设计课程的教学方法改革与实践

韩龙哲 刘艳 刘光明

南昌工程学院

华东师范大学

南昌工程学院

摘要：在人工智能迅速发展的背景下，传统的程序设计课程面临诸多挑战和机遇。本文探讨如何在这一新时代的需求下，优化程序设计课程的教学方法。通过引入翻转课堂、问题导向学习（PBL）和混合式学习三种创新教学方法，强调实践与理论结合，增强学生的自主学习能力和创新思维。同时，结合案例分析和实际项目，提供多元化的评价机制，提高学生的实践能力和解决问题的能力，这些改革措施不仅有效提升学生的学习效果，还促进了教学质量的整体提升，为未来计算机教育指明了方向。

关键词：创新教学方法；程序设计课程；理论与实践结合；人工智能教育

引言

在信息技术持续飞速发展的今天，人工智能（AI）已经渗透到各个行业和领域，极大地改变了我们的生活方式和工作方式。作为计算机科学的关键分支，程序设计在人工智能时代下也迎来了新的挑战与机遇。传统的程序设计课程多侧重于基本语法、算法和编程技巧的教学，而忽视了学生的创新能力和实际问题解决能力的培养。然而，AI技术的快速进步要求计算机专业学生不仅要掌握扎实的编程基础，还需具备复杂问题求解、跨学科知识整合和创新设计的能力。因此，如何对现有课程进行改革，适应时代需求，已成为各大高校和教育机构亟待解决的重要问题[1]。

在本文中，我们将深入探讨在人工智能时代下，程序设计课程应如何改革教学方法，结合理论与实践，提高学生的实践能力和创新思维。通过案例研究和实际应用，本文希望为未来的计算机教育提供有益的参考和指导。

1 创新教学方法的引入

翻转课堂是一种近年来兴起的教学方法，其核心思想是将传统课堂教学的流程进行彻底的颠覆。在翻转课堂模式中，学生首先通过预录的视频、阅读材料等，在课前完成基础知识的自学。课堂时间则主要用于师生互动、疑难解答、项目实践等活动。这种方法不仅可以提升课堂效率，还能增加学生的参与度和主动性。研究表明，翻转课堂有助于培养学生的批判性思维和解决问题的能力。例如，在程序设计课程中，学生可以在课前自学编程语法和基本概念，课堂上则通过小组讨论和实际编程练习，加深对知识的理解和应用[2]。

问题导向学习（PBL）是一种以学生为中心的教学方法，其基本理念是通过解决真实问题来驱动学习。在PBL模式中，教师首先提出一个复杂的、开放性的问题，学生需要通过团队合作、资料查阅、实验验证等过程，逐步解决问题。这一方法能够培养学生的批判性思维、团队合作和实际操作能力。在程序设计课程中，可以通过设计难度适中的项目或案例，让学生在解决实际问题的过程中，学习编程技巧和算法设计。例如，可以让学生开发一个简单的人脸识别系统，让他们在编程过程中理解机器学习算法的基本原理和应用场景[3]。

混合式学习（Blended Learning）则是结合了在线学习和传统课堂教学的优势，为学生提供更加灵活和多样的学习体验。在混合式学习模式中，部分内容通过在线平台进行，如视频讲解、在线测验和讨论；另一些内容则在课堂上进行，如实验、讨论和答疑。这一方法不仅可以充分利用现代信息技术的优势，还能提供个性化的学习路径，提高学习效果。在程序设计课程中，可以通过在线平台发布编程教程、实验指导和项目资源，同时在课堂上进行实践操作和疑难解答，从而实现理论与实践的有机结合。

2. 理论与实践的有机结合

首先，将案例分析引入教学过程中是实现理论与实践结合的重要方法之一。案例分析能够提供具体的、真实的应用场景，让学生通过分析和解决实际问题，逐步掌握相关的理论知识和技能。例如，在程序设计课程中，可以通过分析经典的人工智能算法案例，如图像分类、自然语言处理等，让学生深入了解算法的原理、设计思路和应用场景。同时，在分析案例的过程中，学生还可以学习到解决问题的思路和方法，提升他们的逻辑思维和问题解决能力。

其次，项目驱动教学也是一种有效的实践方式。通过设计和实施实际项目，学生可以在项目开发全过程中应用所学知识，提高编程技能和综合能力。例如，可以设置小组项目，让学生通过团队合作完成一个完整的软件开发过程，如开发一个智能推荐系统或者一个简单的自动驾驶模拟系统。这不仅能够提高学生的编程能力，还能培养他们的团队合作、项目管理和沟通协作等综合素质。

最后，与企业合作开展实习和实践活动，也是将理论与实践结合的有效途径。通过参与企业的实际项目，学生可以真实地体验到软件开发的全过程，理解企业需求、项目管理和团队合作的重要性。例如，可以与本地的科技公司或知名的互联网企业合作，开展短期实习项目，让学生在实际的工作环境中应用所学知识，解决真实的问题。这样的实践机会不仅能够提高学生的动手能力，还能让他们提前了解就业市场的需求，为未来的职业发展做好准备。

3 多元化评价机制的实施与效果

多元化的评价机制在程序设计课程中显得尤为重要。多元化评价机制旨在通过多种维度和形式对学生进行综合考评，以全面反映学生的学习效果和综合素质。项目报告和项目演示是有效的评价方式之一。通过设计实际项目，学生在项目开发过程中应用所学知识，完成后提交项目报告并进行项目演示。这不仅考核了学生的编程能力和理论知识的应用程度，还能评估其在项目管理、团队合作和沟通表达方面的综合能力。

课堂表现和参与度也是重要的评价指标。在翻转课堂和问题导向学习（PBL）模式下，课堂上进行的讨论、提问、协作等活动，能够反映学生的积极性和参与度。教师可以通过观察和记录学生在课堂上的表现，给予即时的反馈和评分。这一方式不仅能激发学生的学习兴趣，还能提高他们的主动性和积极性。阶段性的在线测试和实践操作考核也是多元化评价机制的重要组成部分。通过在线平台进行的小测验，可以及时检查和反馈学生对知识点的掌握情况。而实践操作考核，例如编程实验和代码评审，则能够直接检查学生的动手能力和实际操作水平。

互评与自评也是多元化评价机制中的创新环节。学生可以通过互评方式了解同伴的优点和不足，促进相互学习和交流；同时，通过自评环节，学生可以反思自己的学习过程，总结经验和教训，提高自我认识和改进能力。实施多元化评价机制的效果显著。研究和实践表明，采用多元化评价机制后，学生在课堂中的参与度和积极性显著提高，自主学习能力和团队合作能力得到了有效提升。同时，多元化的评价方式使得评价结果更加全面和公正，能够更真实地反映学生的学习效果和综合素质，为教师调整教学方法和内容提供了有力的参考依据。

结语

在人工智能迅猛发展的时代，程序设计课程的教学方法改革迫在眉睫，以适应新时代对计算机专业人才的更高要求。本论文探讨了通过引入翻转课堂、问题导向学习（PBL）和混合式学习等创新教学方法，来提升教学效果和学生的综合能力。在翻转课堂中，学生的自主学习能力得以增强，通过课前自学和课堂互动，提高了对知识的理解和应用。PBL通过实际问题驱动学习，培养了学生的批判性思维和解决问题的能力。混合式学习结合了在线资源和传统课堂的优势，为学生提供了更为灵活的学习途径。

参考文献

[1] 陈立娜,张子龙,毛丽霞.以实践为导向的Python语言程序设计课程教学方法探讨[J].信息与电脑(理论版),2023,35(21):245-247.

[2] 吴丽娟,李柳,申海,等.基于混合教学模式的“C程序设计”课程教学改革实践[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2023,41(03):248-252.

[3] 刘明纲,李琦.基于SPOC的“C程序设计基础”课程混合式教学改革实践与探索[J].成都工业学院学报,2022,25(02):87-92.