東海大學發展目標與人才培育有四大發展策略,分別為專業宏通、創新研究、接軌國際、智慧校務。其中,專業宏通策略著重學生的品格與領導、基礎與專業的養成,每位學生須具備兩種語言(外語及程式語言)、經歷三項學習(博雅、跨域、數位)。
據此,本校除設立跨領域之「數位創新碩士學位學程」外,從105年度下學期開始,由通識中心試辦數門程式設計課程。藉由試辦過程的經驗,歸納出幾個問題:其一,課程內容對大多數學生具相當挑戰性。東海大學為具有理、工、農、管與人文、社會、創藝及法律著稱之深厚博雅底蘊之創新卓越大學,程式設計課程內容多元,從對計算機之認識、語法、基本邏輯、到更複雜之視窗設計等,對於非資訊科系學生而言,其對程式設計的興趣易隨著程式的複雜度提升呈現反比。其二,課程場域之調整,因程式設計課程涉及實作,許多老師習慣於電腦教室上課,但傳統電腦教室的設計阻隔了師生間的互動。
針對上述問題,本校以「問題導向學習」(Problem-Based Learning,PBL)為核心精神,致力於
教學工具與教材的發展、
教學能量的提升、及
教學環境的建置,以有效促進並輔助學生發展程式設計能力與邏輯思維。經過107年上、下學期通識課程「運算思維與程式設計」的課堂驗證,本校於108年度第一學期開始,新增通識課程「邏輯思維與運算」領域,將「運算思維與程式設計」課程列為必修通識學分,成為全校性的必修課程。108年上學期共開設
25班「運算思維與程式設計」課程,包括進修部與一門全英授課的國際學院班級,共計
1285人修習;108年下學期則預計開設
27門課程。
「流程圖導向程式設計(Flowchart-Based Programming,FBP)」教學法是本校所開發,用來幫助不同領域、不同學習程度的學生學習程式語言的教學方法。此教學方法的特色是學生透過學習繪製圖像化流程圖的邏輯思維步驟,轉化為符號的程式碼撰寫。為幫助各領域、不同學習程度的學生由學習流程圖到撰寫程式碼,我們開發兩套全新的學習工具,CT2Flow與CT2Code。學生利用此工具思考問題解決的步驟,當初部流程設計完成後,系統根據學生所選擇學習的程式語言自動產生相對應的程式碼。另外,教師可根據目前課程內容與學生學習狀況,設定程式碼產生的比例,以填空的方向,讓學生逐步完成程式碼的編寫。
流程圖導向程式設計軟體,上圖為CT2Flow與下圖為CT2Code
為幫助學生銜接程式設計的挑戰,首先應該協助他們複習過去所學,甚至可能未學過的內容。鑑於行動上網越來越普及,利用智慧型手機進行數位學習是未來趨勢,本校將「運算思維與程式」基礎課程整學期16週的正課內容,碎片化細分為29單元的主題,方便同學隨時隨地學習,達成「走到哪,學到哪」的行動學習目標。所謂碎片化數位學習內容設計是指將內容單元切割成3-5分鐘,畫面內容以手機大小頁面為主,目前內容以文字或圖像為主,未來將逐步導入有趣短片或動畫來呈現。目前本校已完成27單元的碎片式內容,並支援Android、IOS系統的行動設備中。在高教深耕計畫的支持下,本校將教學實務經驗、課程內容及相關工具(CT2Flow & CT2Code)等整套學習機制,建置於東海大學程式設計教學網站中,以開源方式供各界使用。
運算思維與程式設計補充包APP
值得一提的是,本校於106年打造第一個專為問題導向學習的環狀電視創新數位學習教室。此教室設計首先從改變場域出發,讓老師身在教室正中央,所有學生則圍繞在老師周圍。老師與所有同學距離不再有前後之分;同學彼此間也可以看到對方。在此教室場域的正中央上方,輔以類似NBA球場的環形電視牆,老師可透過無線控制,隨時播放教材內容或現場直學生的解題過程。數位創新碩士班主任周忠信教授表示,當學生分組後,同組學生可利用教室四周的討論圓桌,並利用牆上的數位面板,無線分享彼此觀點與做法。作為促進者和引導者的老師,可以隨時切入小組,播放輔助內容至數位面板上;也可以分享該組內容給其他小組,促進大家討論、激發想法。108學年新完工的管理學院PBL教室,持續提供各學院優質學習環境。
問題導向學習數位學習教室
108學年新完工管理學院問題導向學習數位學習教室
在上述系統化的準備下,本校於107年開設12班驗證課程,修課學生為非資工、資管、電機系學生,獲得同學們熱烈的回響。對於課程內容的設計與安排,八成的同學認為有助於提升學習程式設計動機與興趣,並認為教學工具對程式初學者而言有助於降低程式設計的困難度,PBL教室環境有助於小組討論與學習,在修習此課程後,使同學更有信心面對程式設計相關課程。
108年12月16日,本校舉辦「非資訊領域程式設計競賽」,鼓勵學生於修課之餘挑戰自我程式設計能力。此「非資訊領域程式設計競賽」以團隊方式進行,每班一隊,每隊人數二人一組,使用教學工具CT2Code解題,題目數總共為五題,分為三種難易度,解題時間限定兩小時,完成五題獲得金獎、四題為銀獎、三題為銅獎,考驗學生對修課內容與所學靈活運用的能力。比賽共計有23隊報名參加,比賽過程既緊張又刺激,同組同學齊心協力合力解題,靈活運用課程所學,突破自我。在經歷兩個小時的賽程之後,由評分團隊隨即進行評分,獲得金獎的隊伍共有五組;獲得銀獎的隊伍有六組;獲得銅獎的同學則有五組,以非資訊領域科系的同學來說,在經歷一學期的課程即能運用所學,挑戰程式設計解題,非常值得鼓勵與喝采。
東海大學持續發展專屬學校特色之程式語言課程,厚植學生的運算思維與邏輯能力,累積相關教學資源成果,吸引外界目光,並得到諸多肯定。108年4月26日,台灣台中軟體園區發展產學訓練聯盟與本校共同舉辦「啟動非資訊領域學生的程式設計創新教學」發表會,教育部高教司劉文惠副司長,北中南部地區等10所大專院校與高中共同與會。會中,本校除分享教學實務經驗外,也公開表示願以開源方式與各界分享課程內容以及相關工具等整套學習機制(下載網址:東海大學運算思維與程式設計網站)。教育部高教司劉文惠副司長對於東海大學在對程式語言學習規劃相當肯定,並希望本校學習機制連結教育部運算思維推動計畫平台。由於東海大學為非資訊領域學生打造跨領域程式設計的學習路徑成效顯著,亦獲得推動大學「程式設計」教學計畫總辦公室計畫主持人李蔡彥教授之肯定!
程式設計教學「諮詢服務」分區說明會分享推動程式設計面臨之困難與經驗分享
程式設計教學「諮詢服務」分區說明會分享推動程式設計面臨之困難與經驗分享
對於學生運算思維與邏輯能力的培養,本校已成功奠定基礎,也希望能夠與外部做更多連結,特別是引入更多外部開發的程式語言、運算思維相關之學習資源,例如教育部運算思維推動計畫的相關成果,或其他大專院校所開發的數位教材,使修課學生在學習運算思維時能有更豐富而多元的學習資源,亦可提升學生的學習興趣及自主學習能力。對於大專院校整體運算思維學習課程的發展,東海大學也希望能扮演更多角色,初期我們可以邀請中部地區大學校院為夥伴學校,未來也可以跨區域合作,將本校所開發的教材與課程模組與其他學校共享,積極落實並共同提昇整體教學品質,樹立運算思維與程式語言學習之典範。
參考網址:
1. 東海大學高教深耕計畫: http://thuhesp.thu.edu.tw/
2. 東海大學運算思維與程式設計網站:http://ct.thu.edu.tw/