科研+教学共同体在软件工程的应用 本文关键词：共同体，软件工程，科研，教学
科研+教学共同体在软件工程的应用 本文简介：摘要：分析了“科研+教学共同体”模式（CM-SRT）的传统教学、CM-SRT初级阶段、CM-SRT中级阶段和CM-SRT高级阶段的4个层次，给出了科研融入软件工程专业课程中的实例及CM-SRT的应用设计与分析，进行了CM-SRT与教学效果的相关性分析，以及CM-SRT对学生创新度提高的影响程度分析．
科研+教学共同体在软件工程的应用 本文内容：
摘要：分析了“科研+教学共同体”模式（CM-SRT）的传统教学、CM-SRT初级阶段、CM-SRT中级阶段和CM-SRT高级阶段的4个层次，给出了科研融入软件工程专业课程中的实例及CM-SRT的应用设计与分析，进行了CM-SRT与教学效果的相关性分析，以及CM-SRT对学生创新度提高的影响程度分析．实证分析结果表明，CM-SRT对教学效果和学生创新度有着较大影响，具有一定应用价值．
关键词：“科研+教学共同体”；软件工程；相关性
高校教师既承担着教学工作又承担着科研工作，如何把握好教学和科研之间的关系，是高校教师必须深刻思考的问题[1-4]．科研对教学有着巨大的促进作用，没有科研支撑的教学只能是局限于书本，教学的深度和广度都非常有限[5-7]．同时，在对学生创新能力的培养中，科研对实践教学的影响更大，一个好的科研课题可以作为实践教学的优秀案例，使学生体验到所学知识到底可以解决哪些前沿的科学问题[8-9]，为学生开阔了视野，也启发了学生创新的灵感[10]．本文探讨了“科研+教学共同体”这一模式，并以软件工程专业课为例，给出了一个科研融入软件工程专业课的实践案例，同时给出了相关实证分析结果．
1“科研+教学共同体”模式
“科研+教学共同体”模式（Communitymodeofscientificresearch+teaching，简称CM-SRT）共有4个层次．第1个层次是传统教学模式，其中传统教学占100%，科研占0%，有80%的学生达到基本教学目标，这个层次是CM-SRT最低层次；第2个层次是CM-SRT的初级阶段，其中传统教学占80%，科研占20%，有60%的学生达到科研知识延拓目标，这个层次是CM-SRT的提高层次；第3个层次是CM-SRT的中级阶段，其中传统教学占60%，科研占30%，有10%参加创新团队，参与创新课题，并在课题的研究中发挥一定的作用，这个层次是CM-SRT的加强层次；第4个层次是CM-SRT的高级阶段，其中传统教学占50%，科研占30%，有10%参加创新团队，最终有10%独立主持创新课题参加创新竞赛，这个层次是CM-SRT的深化层次．在CM-SRT的4个层次中，科研融入逐级深入，学生的创新能力要求也逐级提高，在融入科研的教学中，重点培养学生的创新实践能力，使他们解决实际问题的能力有较大提高．CM-SRT模式见图.
2科研融入软件工程专业课中的实例
本文给出的科研融入软件工程专业课的实例，引用在软件工程与化工交叉学科研究中，经常遇到的“判断有机化合物烃的分子式”的科研子问题，该化合物烃的分子式的快速准确判别，会影响下一步研究的质量，因此如何快速准确判别很重要．本文采用软件工程专业课中“IF选择嵌套结构”Java程序设计来解决问题，在教学中讲授“IF选择嵌套结构”采用“判断有机化合物烃的分子式”这个科研案例．
2.1第1层次（传统教学）
这个层次中按照传统教学方法讲授Java程序设计中的“IF选择嵌套结构”，深入分析“IF选择嵌套结构”的特点，对比分析嵌套和非嵌套的区别，采用题库中的客观和主观题强化知识点，教学过程中传统教学占100%．在知识点讲授过程中不引入科研实例，而是采用传统经典实例，教学过程中科研占0%．基本的教学目标要求80%学生达标．
2.2第2层次（CM-SRT初级阶段）
这个层次中传统教学占80%，要求掌握采用IF选择嵌套结构程序设计解决“判断有机化合物烃的分子式”的科研案例，明晰在解决问题过程中IF选择嵌套结构的适用性如何判定．引入的科研案例占20%，以培养学生计算思维和创新能力为目标，对“判断有机化合物烃的分子式”这个科研案例进行拓展，以此拓宽课程内容的深度和广度．科研知识延拓目标要求60%学生达标．
2.3第3层次（CM-SRT中级阶段）
这个层次中摒弃传统的授课风格，提出科研融入教学的理念，给软件工程专业课注入了新的活力．其中传统教学占60%，在软件工程专业背景下建构“判断有机化合物烃的分子式”科研案例．引入科研案例占30%，在“判断有机化合物烃的分子式”科研问题情景中，采用IF选择嵌套结构程序设计方法设计解决方案．整个教学采用“判断有机化合物烃的分子式-问题解决式”的教学方法，把IF选择嵌套结构设置到复杂的、有意义的“判断有机化合物烃的分子式”科研问题情境中，引导学习者分析待解决的问题，来学习隐含于问题背后的科研知识，形成解决问题的策略，并发展自主学习的能力，最终有10%参加创新团队，参与创新课题，并在课题的研究中发挥一定的作用．整个教学过程中“判断有机化合物烃的分子式-问题”贯穿始终，成为教学的主线．
2.4第4层次（CM-SRT高级阶段）
这个层次中传统教学占50%，主要讲授IF选择嵌套结构程序设计的关键点，在实际应用中IF选择嵌套结构条件的重要性．引入科研案例占30%，采用IF选择嵌套结构程序设计解决“判断有机化合物烃的分子式”科研问题，对IF选择嵌套结构的科研应用进行拓展，讲授一般性的创新方法．找出“判断有机化合物烃的分子式”科研问题中隐含的IF选择嵌套结构特点，在“判断有机化合物烃的分子式”科研问题中凝练创新思想，培养学生的计算思维和创新能力，最终有10%参加创新团队，有10%独立主持创新课题参加创新竞赛．
3CM-SRT的应用设计与分析
3.1应用设计
3.1.1阶段1——提出直接或间接给出某些常见的烃的相对分子质量，快速判断有机化合物烃的分子式，并判断烃的类别．根据烃类分子通式的特点，可总结出规律：（1）用烃的相对分子质量除以14，若刚好整除，则分子式符合烯烃或环烷烃的通式CnH2n；（2）若差6不够整除，则符合芳香烃的通式CnH2n-6；（3）若差2不够整除，则符合炔烃或二烯烃的通式CnH2n-2；（4）若余数为2，则符合烷烃的通式CnH2n+2．3.1.2阶段2——分析分别从科研方法和软件工程专业课2个角度分析．3.1.3阶段3——解决IF选择嵌套结构编写程序，IF选择嵌套结构条件判断的准确设计．3.1.4阶段4——评价从解决方案的可信性和高效性等方面进行评价．3.1.5阶段5——拓展将“判断有机化合物烃的分子式”问题进行延拓，培养学生在解决其它类似科研问题中的计算思维（基础能力性作业与拓展能力性作业）．3.1.6阶段6——巩固慕课学习资源、二维码互动学习资源和“课程知识趣味互动游戏”，参加创新团队，参与创新竞赛．6个阶段对应于CM-SRT的第4层次，其中阶段1、阶段2和阶段4为第4层次的30%科研案例部分，阶段3为第4层次的50%传统教学，阶段5和阶段6为第4层次创新能力培养的20%部分．经过50%传统教学的学习，学生能够使用IF选择嵌套结构进行编程，具备了完成阶段3的能力．进而在阶段1、阶段2和阶段4的应用环境中，通过阶段5和阶段6实现计算思维和创新能力的提升．
3.2应用分析
课上采用面向“判断有机化合物烃的分子式”科研问题的三步阶梯式教学方法，包括IF选择嵌套结构的知识引导、IF选择嵌套结构知识应用和IF选择嵌套结构知识创新．IF选择嵌套结构知识的引导为课前点评学生学习翻转课堂教学微视频情况，公布学生在微学习平台上趣味通关游戏的成绩．IF选择嵌套结构知识应用提出要解决的科研问题为“判断有机化合物烃的分子式”，然后对该问题进行分析、解决、评价和拓展，这个环节体现了Java程序设计和科研问题之间相辅相成的关系．IF选择嵌套结构知识创新为对“判断有机化合物烃的分子式”这个案例进行横向和纵向的拓展，从中总结出创新方法，培养学生的计算思维能力和创新能力．课下学生使用自主研发的“将课程科研知识融入的趣味通关游戏”，最终根据学生的通关成绩评选冠军、亚军和季军．这些数字化资源均基于二维码，学生扫描二维码访问资源．学生课下扫描二维码访问手机互动资源，完成与“趣味通关游戏”配套的移动学习资源．最终引导学生参加创新团队，参与创新竞赛．
4CM-SRT实证研究
4.1CM-SRT与教学效果CM-SRT与教学效果的实证研究中，主要考察CM-SRT与教学效果的相关性．将学生按照不同的学习层次分为10组，对这10组数据分别计算CM-SRT和教学效果的Pearson相关系数[11]，实验结果见图2．10组数据的Pearson相关系数最低为0.89（第6组），最高为0.98（第10组），平均Pearson相关系数为0.93，这说明CM-SRT与教学效果有着很大的相关性，CM-SRT对教学效果有着较大影响．4.2CM-SRT与创新度CM-SRT与学生创新度的实证研究中，主要分析CM-SRT对学生创新度提高的影响程度，从CM-SRT中的4个层次分别考察对学生的创新度影响，实验结果见图3．CM-SRT的第4个层次学生的创新度最高为36%，CM-SRT的第1个层次学生的创新度最低为6%，4个层次中创新度逐级上升，这也说明CM-SRT对学生创新度有着较大影响．
5结语
本文对“科研+教学共同体”（CM-SRT）展开了相关研究，分析了CM-SRT的4个层次，构建了CM-SRT模式图，进而给出了一个科研融入教学的教学实例，同时给出了CM-SRT与教学效果的相关性分析，以及CM-SRT对学生创新度提高的影响程度相关分析．实证分析结果表明，CM-SRT对教学效果和学生创新度有着较大影响，CM-SRT具有一定应用价值．
作者：杜晓昕 张剑飞 魏连锁 吴迪 金涛 王一萍 姜永增 梁伟 单位：齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院
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