基于創客教育理念培養軟件創新人才模式研究

分類:論文范文 發表時間:2021-09-25 10:57

  摘要:創客教育所蘊含的創新教學理念,對軟件工程專業培養創新人才和教育教學改革具有重要的借鑒意義。論文中構建了基于創客教育理念培養軟件工程專業創新人才的教學新模式,在專業課程教學中,基于創客理念引導學生在實踐中內化專業知識,在探究實踐項目的過程中進行創新意識、創新思維和創新能力的培養,最終實現創新人才培養的目標。

  關鍵詞:創客教育;創新人才;軟件工程;教學模式;編程教育

  隨著大數據、物聯網、人工智能等新技術的快速發展以及“互聯網+”教育的興起和對創新創業教育的重視,新時代的發展對教育提出了新的要求,2015年3月,李克強總理在政府工作報告中提出“大眾創業,萬眾創新”[1,2],指出了新時代人才的需求和人才培養的新目標,即培養具有創新創業能力的人才[3]。2017年7月印發《新一代人工智能發展規劃》提出了“人工智能成為國際競爭的新焦點,應逐步開展全民智能教育項目,在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科,培養復合型人才,形成我國人工智能人才高地”等。人工智能時代的到來,進一步豐富了創客教育的內涵,也為創客教育開啟了創新之門,創客教育秉承“開放、分享、實踐、創新和探究”的教育理念[4,5],也逐步融入到高等教育教學實踐中。創客教育是一種結合互聯網信息技術,融合“開放創新、探究體驗”的新型教育理念,它對軟件工程專業創新型人才培養和教學改革將產生重大影響[6]。華南師范大學軟件學院結合軟件工程專業人才培養目標,融合創客教育理念,構建了軟件工程專業創新人才培養的教學新模式,并應用于軟件工程專業教學,實踐證明,該模式能夠較顯著地提升學生的專業實踐能力、創新能力和創業素質,為軟件工程專業培養具有創新思維、創新意識和創新能力的復合型創新人才開辟了一條新路徑。

基于創客教育理念培養軟件創新人才模式研究

  一創客教育對創新人才培養的作用

  (一)創客概念與內涵

  “創客”一詞來源于英文單詞“Maker”[7],是指那些基于興趣和愛好,努力把各種創意轉變為現實的人[8]。“創”的含義是開始做,創造,首創,開創,創立等。它體現了一種積極向上的生活態度,同時有一種通過行動和實踐去發現問題和需求,并努力找到解決方案[9]。“客”體現的是一種理性思維,一種人與人之間是一種良性互動關系,一種開放、包容與樂于分享的精神[10]。創客教育強調項目學習,問題學習和跨學科學習,鼓勵學生進行實踐和探究,注重動手,注重實踐,注重過程,強調“玩中做、做中學、學中做、做中創”,最終實現“玩、做、學、創”合一。創客教育是在深化項目能力的同時,更加注重學生創新能力的培養,創客教育以增強學生的創新能力為最終目標[2]。創客教育不但強調“造”物,更需要創客們去“智”造,引導和鼓勵創客們在“智”造的過程中不斷激發創新思維。因此,創客教育能夠把學生的學習重點由基于項目的學習轉移到創新創造能力的培養上[10]。

  (二)新時代“創新人才”創新素養及培養需求

  在“互聯網+”、大數據、人工智能等新技術迅猛發展的新時代,“創新人才”是要做機器人不能做的事,那就是具有創造性的事[11],而能夠成為與機器互補的那些工作,恰恰需要依賴于批判性思維和創造性思維,而這正是目前高等教育的短板[12]。因此,必須在創新人才培養中推動批判性思維與創造性思維教育。

  二軟件工程專業教學的特征

  軟件工程專業是一門研究用工程化方法構建和維護有效的、實用的和高質量的軟件的學科。它涉及到程序設計語言、數據庫、軟件開發工具、系統平臺、標準、設計模式等方面,課程學習的實踐性很強[15]。軟件的應用滲透到各行各業,因此,軟件開發知識涵蓋面非常廣泛,涉及多個學科知識,其知識與技術更新快捷,具有超前性。因此,創客新時代對軟件工程專業的創新人才提出了新要求,如何培養好軟件工程專業創新人才也是教育工作者面臨的新挑戰。2018年8月,教育部下發了《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》,明確要求各高校全面梳理各門課程的教學內容,淘汰“水課”、打造“金課”,合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度,切實提高課程教學質量[16]。以生為本,根在課程。華南師范大學軟件學院扎根于課程建設與教學,以推動培養學生的批判性思維和創造性思維,提高其創新能力為導向,融合創客教育理念,改造現有的課程教學設計,形成新的課程教學模式,開展基于創客教育理念的軟件工程專業教育教學模式研究與實踐,以期達到有效地培養創新人才的目標。

  三軟件工程專業教育與創客教育的關系

  創客教育以“創中學”為主要學習方式,以培養具有創新創業素質的人才為根本目標,這種新的教育理念決定了其與工程類專業教育的高度融合、相互補充、相互促進的關系。

  (一)軟件工程專業教育與創客教育的關系

  軟件工程專業知識涵蓋面廣,融合了多個學科,創客教育具有交叉學科知識應用特征;軟件工程專業實踐成果具有首創性或二次創造性,創客教育成果也具有首創性,創造創新性;軟件工程專業教學實踐性很強,一般都是基于項目的實踐活動,創客教育也是基于問題解決或項目創造創新的實踐活動,一樣具有積極互動、實踐探究的共同特點;軟件工程專業要求教師知識素養要及時更新,具有前瞻性,創客教育對教師的創造創新能力也提出更高更新的要求。

  (二)軟件工程專業教育與創客教育之間的異同

  創新能力的培養首先是從知識到思維的培養。傳統的教學模式中存在重知識學習,輕思維培養;重技術能力培養,輕知識建構能力培養;重單一專業發展,輕融合其他學科知識能力的培養;重培育項目,輕培育人才。而創客教育注重思維和技能培養,輕知識系統的學習;重活動形式多樣性,輕嚴謹的科學精神培養。因此二者的結合有利于互相補充促進,達到共同發展的效果,有利于推進創新人才的培養。軟件工程專業和創客教育在多方面具有共同性,能在教學中起到相互促進的作用。另外,軟件工程專業學習更注重專業性知識的教育,創客教育更注重實踐創新環節,多學科知識融會貫通的培養;軟件工程專業教育能夠把學生學習重點由知識學習轉向項目學習,創客教育能夠把學生的學習重點由基于項目的學習轉移到思維培養、創新創造能力的培養上。這二者之間既能夠互相互補,又能夠相互促進。

  四基于創客教育培養創新人才教學模式構建

  面對以移動互聯網、云計算、大數據、物聯網、人工智能等為代表的新一代信息技術的快速發展,軟件工程專業人才培養的核心素養模式,逐漸清晰,它主要包括三塊:文化基礎、自主發展和社會參與。其中文化基礎又涵蓋了文化底蘊和科學精神,而科學素養主要是批判性思維、創造性思維的培養。美國人認為核心素養模式包括創新、批判、溝通、合作,總之,有應對復雜情景的能力,有面對高速發展的信息社會的能力。具體到軟件工程專業,需要培養的創新人才必須具備的核心素養應該包括:具有較強的批判性思維能力和創造性思維能力;把大量碎片化知識整合重構的能力;在理解、應用知識的基礎上,能積極分析、評價和創造知識的能力;在專業知識實踐中,能應用跨學科知識和新科技解決問題的能力;開放分享、協作創新的精神;深度學習與探究的意識。因此,華南師范大學軟件學院在設計教學模式時,首先要達到能夠滿足以上幾項人才素養的培養,教學模式的設計要細化到專業相關的必修、選修或通識等課程教學中,以達到全方位無縫對接式人才培養教學模式。

  五教學模式在軟件工程教學中的應用

  創客教育繼承了項目教學法和以學生學為中心的教學思想[17]。創客教育主要以課程為載體,華南師范大學軟件學院的課程主講教師與課程教學伙伴在確定了基于創客教育理念培養專業創新人才的教學模式之后,根據課程的難易度、開課順序,把創客實踐項目從低階到高階進行分層。基礎項目為低階層,綜設項目為中階層,創新項目為高階層。這樣,學生在創客實踐時,就可以根據自己的興趣愛好或實踐能力選擇相應層級的創客實踐項目進行實踐。初學者可以側重基礎項目的實踐,如:C語言程序設計、計算機網絡、數據庫、初級軟件設計實作等;對于已有基礎實踐經驗的學生,可以選擇計算機組成原理、人機交互軟件工程方法、軟件需求工程、軟件測試、網絡安全、高級編程、中級軟件實作等較復雜的綜合性設計性實踐項目;實踐能力比較強的同學,則可以挑戰高層級的創新實踐項目,進行創新實戰,如:人工智能、機器人技術、虛擬現實技術、移動互聯網、嵌入式系統、高級軟件實作、大學生創新創業訓練計劃項目、軟件設計大賽賽題、機器人設計大賽等綜合性強創新性高的高層級實踐項目。這樣,學生既能有效掌握專業知識,又能循序漸進地進行創客實踐,項目的分層級實踐,能更好地突顯創客教育教學模式在培養創新人才方面的優勢,達到創客教育與專業教育的無縫融合,有效培養能滿足新時代需求的具有創造創新能力的人才。

  (一)課前

  教師設計開發課程理論學習資源,把教學內容、教學目標、課件、學習視頻、測試題目、評價量規分值都確定好,并上傳到在線課程網站,學生線上自主學習、識記和理解理論知識,完成測試和評價。

  (二)課堂

  教師進行分組實踐。教師提供實踐項目,或者小組自設實踐項目,小組也可以根據自己實踐基礎選擇低階層、中階層或高階層的項目進行實踐,基于項目進行探究實踐。實踐過程中,教師要求項目小組成員進行項目任務分工:軟件需求分析、概要設計、詳細設計、軟件設計方法、用戶界面、軟件體系風格設計、代碼編寫、系統測試等任務。小組分工后,開始探究實踐,教師鼓勵和引導小組成員發散思維,積極發表觀點,組員間進行觀點爭議與碰撞,形成自己的新觀點,達到對學生批判性思維、創造性思維和知識整合建構能力的培養。教師引導學生深度探究各個環節的實踐方法、觀點,鼔勵學生運用多學科知識解決問題,通過對跨學科知識的深度融合和加工建構,尋找有創意的解決方法并通過努力使之變成現實。同時,教師要關注小組實踐過程,及時點評。因為及時有效的評價能促進評價結果的精確性和科學客觀性,有效的評價又能促進學生實踐學習動機,積極的學習動機又能促進學生學習主觀能動性,激發學習熱情,持續的學習熱情又能促進學生創造創新的動力和毅力。

  (三)課后

  教師可以集中在線上進行設計成果的分享展示、成果中發現的問題的討論、成果問題解決、師生教學反饋、作品評價等活動,推進迭代創新。加強學生創造創新能力的培養。

  (四)評價

  創客教育以項目為導向,評價機制直接影響到學生的實踐動機和動力,影響到整個實踐項目的實施過程,影響到學生的創造創新能力的培養。因此,實施創客教學模式的同時,一定要注重設計匹配的創客教學評價。既關注實踐過程中的觀點、互動頻率、解決問題的能力、協作能力、工具和材料的分析與應用,也要關注最終成果的新穎性和創造性。做到公開公正、科學客觀的評價。六結束語高校軟件工程專業在推進創客教育的過程中,云計算、大數據、物聯網、VR/AR、人工智能等將會成為師生學習探究和實踐應用的重點。基于創客教育培養創新人才的教學模式在軟件工程專業的應用研究,符合新時代創新型人才培養的特點和趨勢。新時代的到來,教學方法和教學模式的設計必須與時俱進,適應新時代對創新型人才培養的目標,開拓新渠道,創建新模式,在軟件工程專業教學中培養一批具有融合、創新、協作、發展特質的復合型創新人才。

  參考文獻

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  曾碧卿,丁美榮

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