基于STEP理念教学模式的研究

［摘           要］  针对区块链开发实践课程采用传统教学方法，未能结合区块链产业的实际情况，使得教育教学质量不能完全满足面向现场工程师产业人才培养需求的问题。采用软件、理论、实验以及项目相结合的（Software-Theory-Experiment-Project，STEP）教学理念，通过仿真软件采用事件驱动辅助教学和实训等方法，将多个企业级区块链项目结合在一起，学生进一步了解企业需求以及理解知识有着重要意义。通过对教学实践的调查和分析，结果表明采用STEP教学模式的成绩比采用传统教学模式的成绩平均分提高5.68%。

［关    键   词］  区块链开发实践；教学改革；现场工程师

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2024）04-0053-04

一、引言

区块链作为新型分布式系统，具有去中心化、防篡改以及可追溯等特点，近年来受到社会各界的广泛重视，并且已被用于政务、金融、司法存证、版权保护、产品溯源等多个领域。教育部于2022年发布了“现场工程师”的培育计划[1]，提出了校企需要因地制宜，结合专业和企业特点，培养一批能精操作的现场工程师。与此同时，区块链也被列为国家重点数字经济产业、广东省战略性新兴产业集群等。然而，区块链专业开设不到三年，传统专业的人才培养模式未能结合区块链产业的实际情况，使得教育教学质量不能完全满足面向现场工程师产业人才培养的需求。

从总体上看，区块链工程师的培养还不能满足我国区块链与实体经济融合发展的需要，一方面，毕业生走入社会后还不具备区块链实用技术岗的基本素质。另一方面，毕业生不能全面开展面向区块链现场工程师的技术工作。为了进一步优化人才供给结构，加快培养更多适应新技术、新业态、新模式的高素质技术技能人才，本文采用软件、理论、实验以及项目相结合的STEP教学理念，通过仿真软件采用事件驱动辅助教学和实训等方法，将多个企业级区块链项目结合在一起，以使学生进一步了解企业需求以及理解知识有着重要意义。

由软件、理论、实验和项目结合的STEP教学模式，是一种新颖的教学方法和手段，本文将区块链开发实践课程与多个企业级项目进行有机整合。其上层结构贯穿专业工程的教育理念，下层应用贴近学生技能实操知识。培养高素质面向区块链现场工程师行业从业人员是亟须解决的课题。因此，本文基于STEP理念教学模式，探索区块链开发实践课程教学改革。

课程采用了多种工具软件，结合STEP教学理念和当前使用的企业级项目案例，同时还引入基于事件驱动的仿真软件作为辅助教学和工程实践的工具。以项目任务为主导，开展对项目进行三阶七步的教学模式，通过引入多个企业级项目使学生面向现场工程师产业模式培养，将区块链开发类课程系统理论有机地结合在一起，使学生具备区块链技术开发岗的基本素养。

二、课程改革措施

区块链开发实践课程是区块链技术应用专业的一门专业核心课程，旨在培养学生无私奉献、民族自豪等思想政治素质，以及勇于创新、迎难而上等职业素养。教学上，及时了解区块链领域前沿技术至关重要，有利于实现产业人才需求侧与人才培养供给侧有效对接。课程上，为学生提供丰富学习模式和学习内容，加快人才培养质量提升，具有必要性。

掌握区块链开发的基本理论和工作原理，从国产开源系统的需求出发，掌握企业级区块链产业重大需求，具备攻坚克难的工匠精神和职业素养。课程主要讲授国产开源区块链开发的原理和方法，包括Fabric区块链技术、DAPP开发、区块链SaaS企业级支付系统开发、Web前端开发及智能合约开发实践。通过课程的学习，学生掌握区块链开发的运维、测试和应用开发。培养学生围绕区块链产业重大需求，面向区块链现场工程师的工程技术、区块链应用操作员等职业群，学习扎实掌握专业知识和技术技能。

《区块链产业人才岗位能力要求》明确指出了基于区块链技术架构及区块链企业的实际用人需求，区块链岗位主要涉及区块链核心研发岗位、区块链实用技术岗位和行业应用岗位三类人才，区块链人才需求具体如图1所示。该标准指出需要区块链开发较为全面的综合实践能力、创新思维能力。而传统的人才培养方法未能结合区块链产业的实际情况，导致教育教学质量不能完全满足面向现场工程师产业人才培养的需求。

近年来，研究人员基于本土特征和产业需求提出了新的STEP教学模式[2]，通过引入全新的方法和手段，在上层结构贯穿专业工程的教育理念。同时，落地到一门具体的课程实施过程。STEP上层结构贯穿专业工程的教育理念，下层应用贴近学生技能实操知识。基于核心素养的STEP教学模式[3]，已被应用到以学生为主体的教学模式研究，发挥学生主观能动性，提高其学习的效能。此外，在数字媒体技术实践改革方面[4]，提出了基于STEP教学模式的“三六五”实践教学模式，从教学与实践结合的角度，分析了当前数字媒体技术专业中存在的问题，并提出与之相适应的教学评价方式和评价指标。同时，与实践项目有机融合的STEP教学模式[5]，在机械原理课程中探索了软件工具的应用，源于实际工程的实践项目给出理论知识主体，为STEP教学模式在机械专业的开展做出了有益的探索。

通过对学情统计的分析，针对区块链开发课程实践性较强的特点，本文研究面向现场工程师的STEP课程改革。在区块链技术应用专业建设过程中，就如何培养高素质技术技能区块链产业人才，提出教学模式上的研究。为了培养学生无私奉献、民族自豪等思想政治素质，以及勇于创新、迎难而上等职业素养，本文采用基于事件驱动的仿真软件作为辅助教学和工程实践的工具，具体教学模式如图2所示。

STEP理念分为四个阶段，企业级项目开发是课程的核心部分，旨在让学生进一步了解当前企业项目需求的关键任务之一。此外，STEP教学模式可以应用在某个课程上，达到对专业知识学以致用的效果。另一方面，STEP可以是贯穿专业课程的教育理念，从区块链运维到智能合约开发，从后端到前端之间的环环相扣，完成循序递进式的知识传递。通过构建基于软件—理论—实验—项目的教学实施方法，本文研究STEP课程的项目驱动式教学设计，具体如下。

（一）STEP课程教学方法研究

研究在基于STEP理念实施的基础上，分为课前自学、课中导学和课后拓展等阶段，从而逐步开展STEP教学实施流程，如图3所示。课前自学阶段：通过学习指南到微视频引出具体任务，学习进行问题思考结合辅助资源完成学习反馈。课中导学阶段：（1）答疑解惑分为个别指导和组内讨论。（2）典型任务开展自主探究和合作学习，完成成果展示并进行反馈评价。课后拓展阶段：针对反馈结果进行成果梳理，最后发布共享。

课前学生根据自主学习任务，利用软件平台上的资源开展自主学习，完成教师设定的任务。课中进行典型任务的探索，根据不同的问题，学生采用自主探究或合作学习的方式来开展研究性的学习活动。课后，学生根据教师和其他同学的建议，修改、完善、提炼反思和总结。根据教学研究的需要使课程项目化，由简到繁，突破重点和难点，做到有较强的针对性和操作性。

（二）STEP课程企业级项目贯通研究

研究构建真实的企业级区块链开发类项目，将企业级开发案例分解为多个子项目，项目之间从区块链运维到智能合约开发，从后端到前端的环环相扣，完成循序递进式的知识传递。重点研究如何将前沿企业案例引入实训教学阶段，完成理论与实践的相互验证。一方面作为教学内容的主体，另一方面作为学生课外训练的拓展。结合区块链技术一线岗位上的软件功能分析，采用“软件—理论—实验—项目”路线，培养创造性的解决技术应用问题的应用型、复合型技能人才。

此外，结合企业对区块链运维、前后端开发等企业案例中的技术需求，通过仿真软件采用事件驱动辅助教学和实训等方法，在教学过程中开展对项目进行“三阶七步”的教学模式，具体措施如图4所示。

因此，本课程改革在校企合作基础上，贴近区块链工程师职业岗位需求，以企业实际区块链应用案例为载体，以培养学生的区块链应用系统设计能力为主线，采用企业项目需要设计思想。项目的整体性，设计的项目能够将理论知识的主体有机地连接在一起；项目的真实性，源于实际企业的一线工程项目吸引学生自主学习的兴趣；项目的贯通性，项目设置与理论知识紧密联系，让学生获得知识理解、应用甚至启发创新，突出实践性、趣味性、职业性。通过仿真软件采用事件驱动辅助教学和实训等方法，将多个企业级区块链项目结合在一起。从易到难，由简单到复杂，遵循学生职业能力培养的发展规律，并融入职业素养教育和价值观引导等内容，注重提升学生的综合素质和岗位胜任力。

三、课程改革实践

本文以2021级区块链技术应用专业1班和2班的69位学生为授课对象，以区块链开发实践课程中的“基于Fabric区块链SaaS企业级支付系统”教学单元为例，对区块链2班学生进行STEP教学模式实施课程教学改革，具体流程如下。

（一）课前自学

通过发布学习指南，引导学生通过观看微视频等方式，提炼本节课的具体任务。其中，视频中企业导师对接客户的项目需求。实现把用户在SaaS平台上支付产生的数据保存到区块链系统中的效果，达到数据防篡改、安全可靠等特性的区块链功能。接着引发学习思考该如何完成该任务，并分析项目的基础要求。教师通过辅助教学资源，展示各模块之间通过接口方式提供调用，达到高内聚、低耦合模块化设计要求。通过微课和实操视频的深入学习，能激发学生的学习动力和探究能力，最后引入“支付系统链码的开发”等知识点。

（二）课中导学

在引入新的知识点后，教师可以借助学习通平台向学生展示本节课的学习反馈等内容。首先进行答疑和解惑，包括个别指导和组内讨论等方式。其次引入典型任务“支付系统链码的开发”目标。引导小组通过自主探究、合作学习的模式开展学习。通过小组项目式模块化的学习，最后进行小组成果展示。该环节能够让学生紧扣学习目标，提升自我学习能力和团队协作能力，能够提高课堂效率。

在答疑和解惑环节中，教师需要解析什么是SaaS，它与IaaS、PaaS的区别。并以学生日常接触的生活方式为例，提出想要吃披萨饼，引出以下四种实现方式：

（1）从原材料、烘焙、烤箱等全都自己完成。

（2）自己和面，用他人的炉子烤。

（3）只有酱料，面饼、炉子都由他人提供。

（4）只需要去商店买现成的披萨饼吃即可。

通过对上面四种方式进行动画展示，分别总结出家庭手工自制、厨房即服务、烘焙即服务、披萨即服务等核心要点，并介绍后三种分别对应IaaS、PaaS和SaaS。同时要求学生会独立思考，对于基础薄弱的学生，教师需要进行单独指导。

在典型任务环节中，学生需要进行分组讨论。首先，教师引导学生自主探究Fabric与Mysql的数据交互、支付系统的实现、VUE和Go-Gin的通信协议等内容。其次，教师为学生提供链码案例、运维操作指令等参考实施步骤，并进行小组开发，同时鼓励跨组别之间进行讨论和分析。对于想法比较独特的学生，鼓励其分享独特的想法，并由其他小组成员讨论共识后给出其实现的可行性。最后，教师讲解项目中区块链开发的技巧、指导小组内进行合作开发，并展示项目的开发成果。

（三）课后拓展

教师通过小组的成果展示进行反馈评价，完成成果的整理，并引导其树立开源共享的创新意识。学生在进行任务式学习环节后，教师要求学生进行链码部署运维和测试。通过设置管理员和添加商品等操作，使前端呈现出预期的效果。通过拓展环节，教师可以掌握本节课学生的学习情况，学生能巩固课程的重点和难点，达到促进教学参与者课后反思的效果。