強基礎\重實踐——程序設計實驗課教學的改革與探索

摘要:計算機教學理論與實驗脫節,導致學生實際操作能力不足,本文針對這一問題,對程序設計實驗課教學體系、教學內容、教學評價進行探索和研究,提出改革的思路和建議,以期達到提高學生專業能力和實際操作能力的目的。

關鍵詞:計算機學科;實驗教學;教學改革

當前,培養適應社會發展、適應激烈科技競爭環境,且具有創新意識、創新能力的新一代高素質人才,已成為我國高校人才培養的核心任務和神圣使命,而傳統的教學方式已經不能適應這種新形勢的需要。

程序設計是計算機專業的基礎必修課,是本科學習的入門課程,熟練掌握程序設計是計算機學生應具備的最基本技能。打好程序設計編程基礎,學生對后續專業課程的學習就會產生濃厚的興趣,這對學生的學習是無形的促進。實驗是程序設計學習過程中的重點,只有經過編程實驗的磨練才能熟練掌握程序設計課程的技巧。計算機知識的學習一定與實驗結合,熟練掌握編程技巧是學生掌握理論知識、培養創新能力的關鍵,對學生畢業后走上工作崗位的持續性發展也會產生積極的影響。

改革程序設計教學,使之真正成為理論與實踐相結合的紐帶,成為培養實用性、創新性人才的平臺。我們應在科學發展觀的指導下解放思想,改變傳統的教學方式,努力構建新型的教學機制。把培養目標定位在培養和訓練學生的動手操作和實驗設計能力,實施創新教育。學生不僅理論水平要高,實踐能力也要強。

1改革目標

2008年我院試行大類招生計劃,第一個學期是新生學習的基礎階段,我們要培養學生對專業的愛好,激發學習興趣,這一階段的程序設計實驗教學尤為重要。以前,實驗教學與理論教學聯系不緊密,程序設計的實驗教學也一樣,實驗教學學時少,教學內容簡單,不重視實驗教學,理論與實驗脫節,教學達不到理想效果。一年級新生由于高中時所在地區經濟發展的差別,對所學的信息技術課程的內容掌握程度不同,多數學生計算機的實際操作能力和編程能力普遍偏低,大多數同學只見過計算機,而沒有實際操作過。我們發現以往的學生如果在一年級時,沒有打好編程基礎,后續課程需要編程序時則無從下手,也不了解如何進行調試、測試,后續的專業課程更無法入門,因此失去學習的興趣。這對他們今后幾年的學習會產生很大影響。另外,忽視程序設計實驗教學,還會制約學生日后創新思維的發展[1]。

針對上述問題,我們以培養和提高學生實驗學習能力、分析和解決問題能力,培養學生專業學習能力為目標,嘗試對實驗教學方法進行改革,盡快提高實驗操作水平偏低同學的操作能力,克服學生對編寫程序的恐懼心理,讓新生的編程能力得到實質性的提高。

2改革思路

計算機實驗教學是計算機教學的一個重要組成部分,是培養學生創新能力、獨立工作能力和實踐能

作者簡介:黃荔(1963-),女,高級工程師,本科,研究方向為實踐教學;龐雄文(1972-),男,講師,博士,研究方向為軟件工程;徐永廣(1970-),男,實驗師,碩士,研究方向為實踐教學;司徒錫康(1949-),男,高級工程師,本科,研究方向為實踐教學。

力的主要途徑。當今計算機實驗教學的功能已由過去單一教學發展成為集教學、科研、開發研制為一體。因此,為了適應教學改革的形勢,必須深化計算機實驗教學的改革,加強計算機實驗室建設,最大限度地發揮其作用。另一方面,隨著高校教育體制改革的深化、學生群體時代特色的增強,強調以生為本,注重人文關懷和個性發展的教學模式將成為高校計算機實驗教學的必然選擇。

成功的教學改革應使學生在基本知識、基本方法、基本技能等方面都得到良好的訓練,并在潛移默化中培養學生的觀察力和思考習慣。實驗教學不僅要重視知識的綜合性與完整性,更要注重學生的創造性思維,增強學生的創造性能力[2]。為此,我們進行了以下的改革。

(1) 隊伍多元化:參與教學改革的成員來自同一學科和專業,既有理論教學經驗豐富的教學人員,也有長期從事實驗教學的教學人員,體現了教學與實驗交融、優勢互補、教學方法滲透的特色。

(2) 內容求變化:改變傳統的實驗教學依附于理論教學的內容,建立一套適用新生基本技能學習的內容體系,將理論教學和實驗教學有機聯系起來。

(3) 方法求創新:以一門實驗課程研究探索為基礎,通過對過去的教學經驗進行研究探索與實踐應用并行的方法,拓展為計算機方向適用并具有特色的實驗教學模式。

(4) 成果求突破:建立一個狠抓計算機專業基本功的教學模式,通過新的教學模式,對學生程序設計學習過程有一個科學、合理的描述,形成有助于學生終身發展的“程序設計實驗”課程教學大綱。

3改革內容

針對原有教學模式中存在的“重理論、輕實踐,重教學,輕實驗”的情況,我們對原有的教學內容進行整合,進行大膽而有效的改革嘗試,具體改革內容如下。

3.1構建新的教學體系

從根本上改變實驗教學依附理論教學的傳統觀念,將“計算機科學技術導論”和“高級語言程序設計”的實驗課合并為獨立課程來開設。形成新的實驗教學體系,為程序設計的后續實驗課程提供教改樣例。

按照我院計算機專業的特點,我們加強基礎專業能力的培養,從強基礎、重實踐的指導思想出發,總結以往學生學習的情況,在第一個學期開設32個學時的“計算機基礎實驗”課程。

3.2形成新的教學內容

從學生實驗能力的培養出發,有針對性地安排實驗教學內容,對每次實驗課編寫具體的實驗教材,形成與理論教學既有機結合又相對獨立的教學內容。整合后課程安排如下。

(1) 將“計算機基礎實驗“作為必修課程,總課時為32節,安排1個學分。每周安排2節教學學時,以實驗教學方式進行教學。

(2) 要求預修課程有計算機科學技術導論、程序語言基礎(C++語言基礎)。

(3) 課程授課面向對象可以是各專業學習計算機基本操作和“C++程序設計“的學生,要求學生必須有一定的數學基礎。

(4) 明確教學目的與基本要求?！坝嬎銠C基礎實驗”課程是計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程專業的必修課程。本課程以實驗教學為主線,緊扣基礎,循序漸進,面向編程應用。首先使學生掌握Windows 操作系統的基本使用、Office工具軟件的基本使用、網絡的基本使用,作為學生以后學習的鋪墊。接著通過對C++程序設計的教學,使學生能把理論上學到的C++程序設計的基本思想和方法結合到實踐編程中去,培養學生熟練掌握C++語言編程能力和解決實際問題的能力,培養學生無論以后在學習、工作中使用什么語言編程,都能靈活應用這些思想和方法的能力。為學生進一步學習其他專業課程和今后從事軟件開發工作打下堅實的基礎。

(5) 明確課程主要內容、基本要求及學時分配。

實驗1:微機的基本操作(4學時)。

了解實驗課程的總體要求,掌握上機實驗的基本操作與步驟,了解Window操作系統的界面,掌握“計算機基礎實驗”實驗課程中涉及的基本軟件操作(包括Word、Excel 、PowerPoint及上網的基本知識)。

實驗2:VC++程序設計的入門基礎(4學時)。

掌握C++單文件應用程序的開發步驟,掌握C++單文件程序的輸入、編譯、鏈接和運行的過程。掌握標識常量和變量的定義方法、各種運算符的功能、表達式的運算。

實驗3:控制結構程序設計(4學時)。

掌握三種程序控制結構的程序設計和執行過程。4學時中用0.5學時對計算機基本操作進行堂上作業檢查。

實驗4:函數、作用域(4學時)。

掌握函數的定義及其調用、參數的傳遞,變量存儲特性,作用域。

實驗5:程序設計小專題(4學時)。

綜合實驗2~4的程序設計方法,掌握程序設計方法的綜合運用。

實驗6:數組、結構體、指針(4學時)。

掌握使用一維數組、二維數組的程序設計方法,了解結構體的簡單編程方法,了解指針的簡單使用。

實驗7:程序設計大專題(綜合性實驗6學時)。

開發一個小型系統。了解程序開發環境調試工具的使用,掌握小型系統的開發過程,了解用該語言解決問題的方法。實驗涉及的內容包含“程序語言基礎(C++語言)”的大部分知識點,主要包括三種基本的控制結構、函數和函數調用、數組、結構、指針,還有一些必要的知識點,包括Windows界面的程序開發、Windows API調用、Windows中的畫圖功能,需要學生了解這些涉及到類的聲明和調用的額外的知識點。

(6) 課程需要的實驗環境。

主要儀器設備,硬件有多媒體計算機;軟件有Windows 2000/2003/XP、Visual C++6.0;實驗時每人1臺設備。

3.3改變以往的教學形式

以實驗課堂上的教學和學生操作為主,以實驗室課后開放時間所進行不同難度的練習為輔,并以課內課外相結合的方式對新生進行教學和培訓。

我們在實驗室方面作了調整,主要是抽調實驗教師專職擔任實驗教學,聘請本科畢業生做實驗管理和技術維護的工作,全天開放軟件實驗室讓學生在課余時間加強上機實踐和自己選擇上機題目,定期與學生溝通,了解教學和學生掌握知識的情況以便對教學進度和難度進行調整。

3.4構建新的教學評價體系

構建實驗考試題庫、考試軟件,在期末對學生進行實驗考試,作為實驗考核的一項重要內容。

本課程期末進行實驗現場上機考試,成績按百分制計算。本課程總成績包含平時成績、綜合性實驗成績、期末考試成績[3],并按以下依據進行評價。

(1) 綜合性實驗成績根據學生程序設計大專題完成的效果和實驗報告給予評分。

(2) 平時成績根據學生基本實驗技能的掌握程度及學生的實驗報告給予評分。

(3) 綜合期末考試成績和上述各項平時成績,評定學生的總成績。學生總成績=50%的考試成績+20%大專題實驗+30%平時成績。

(4) 實驗報告要求學生全部使用計算機完成并提交電子版本的實驗報告。這是因為學生上機的實驗結果(程序)都已在機器上通過,學生可以方便地把實驗結果加入到實驗報告中,老師在批改實驗報告時也能及時驗證學生的實驗結果(程序)。學生在計算機上完成實驗報告的同時也是對“實驗1”內容的復習鞏固。

(5) 注意提交電子版本作業的報告雷同問題,對抄襲引起的報告雷同問題,一經發現,嚴肅處理。

4改革的實施

為了使改革更有效地進行,在確定改革目標、思路和做法后,我們在2007級新生中做試點教學,并為2008年大類招生的人才培養做好準備,2008年新生正式按計算機基礎實驗課程安排教學。實施分如下幾個階段進行。

4.1專題研究

分析整理前幾年“計算機科學技術導論”和“高級語言程序設計”課程中實驗教學的內容和教學方法,發現兩者關系密切,它們都是學生學習計算機專業內容的入門課程。因此我們決定將兩門課程的實驗教學合二為一,作為一個新的實驗課程“計算機基礎實驗”,初步確定新實驗課程的教學方法和計劃。

4.2擬定教學計劃和內容

分析兩門課程中實驗教學內容的公共部分和不同部分,并加以整合,形成“計算機基礎實驗”課程教學的初步計劃、內容和結構,課程有針對性地編排一系列對應的實驗以幫助學生鞏固課程內容的學習,改變過去由教師完成理論教學后學生自行上機的做

法,并按計劃查找、收集、編寫有關的教學材料,在此基礎上編寫出與新的實驗課程相應的教學大綱和教材。

4.3探索與實踐

我們在2007年新生“程序設計實驗”課中試行新的教學計劃,學生按照“計算機基礎實驗”課程計劃進行實際上機操作,由于內容和要求明確,學生較過去更能有針對性地進行操作,實際操作能力大大提高,更易于掌握相應的課程內容,我們在試行過程中仍不斷探索和改進教學方法和手段。

作為一門新的課程,它和理論課程一樣,我們也將其實驗課程納入學校教學處的正式課程管理,期末考試安排在學校統一的考試周進行,學生成績由教務處統一管理。根據“計算機基礎實驗”課程的教學大綱要求,學生的實際操作能力需要以上機完成指定的內容的形式進行考查,因此,我們在進行實驗教學的同時構建實驗考試題庫,開發考試軟件,以適應新的課程的需要。

4.4實驗教學大綱的構建

我們及時對2007級新生實施改革后的教學計劃、方法和手段進行總結。在此基礎上構建這門實驗課程的教學大綱,修改考試題庫,修改、調試考試軟件,為2008年大類招生的教學改革實施做好準備。

4.5新實驗課程教學大綱的實施

我們在2008年大類招生的人才培養中實施新構建的實驗課程教學大綱,用以驗證新教學大綱的合理性、適用性,并使用考試軟件對學生進行考核。在此基礎上,我們也再一次總結了這門實驗課程的教學方法和手段,修改教材,修改考試題庫,修改、調試考試軟件。

5結語

培養技術型和應用型專門人才是高等院校的目標和任務,為了完成此項目標和任務,我們對程序設計教學的改革方案和思路進行分析和探討,提出針對學生特點教學的新體系。自從教育部實施“質量工程”以來,各高校根據本校人才培養的定位,大力進行實驗教學體系改革,將實驗教學與理論教學有機結合,而不是僅將其作為課堂教學的輔助環節。這樣的改革是提高實驗教學質量,培養學生創新精神和實踐能力的重要基礎[4]。

實踐證明,重視教學體系改革,嚴格執行教學要求,充分調動學生學習積極性,教學質量就會明顯提高。高質量的實驗教學不僅能培養學生嚴謹的科學態度,也能提高學生獨立思考和獨立工作的能力。改革對教師提出更高的要求,只要我們扎扎實實地進行改革,就能完成新世紀賦予我們的歷史使命,為國家培養更多高素質的應用型人才。

參考文獻:

[1] 喬憲遐,鄭焦. 網絡環境下非計算機專業“計算機操作技術”實驗教學改革的研究與實踐[J]. 實驗技術與管理,2009(3):207-209.

[2] 雷東升,鄭全英. 計算機專業實踐教學體系的改革與探討[J]. 黑龍江教育,2006(10):65-66.

[3] 衛紹元,王彤,盧曼惠. 優化實驗教學質量監控體系,提高實驗教學質量[J]. 實驗技術與管理,2009(3):225-226.

[4] 單志龍. 淺談計算機專業實踐教學體系的改革[J]. 教科文匯, 2008(8):81-82.

Strengthening the Foundation and Practice of Programming Reforms and

Explorations of Programming Experimental Teaching

HUANG Li, PANG Xiong-wen, XU Yong-guang, SI TU Xi-kang

(School of Computer Science, South China Normal University, Guangzhou 510631,China)

Abstract: At present, theoretical teaching and experimental teaching are disjointed in the computer teaching, resulting in students’ lack of practical operation ability. Therefore, we aim at helping students improve their professional ability practically through the reform and exploration in teaching system, content and evaluation of the experimental teaching of program designing.

Key words: computer science; experimental teaching; teaching reform

(編輯:郭小明)