張安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海電力學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,上海 200090)

基于內(nèi)容優(yōu)化的分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

張安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海電力學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,上海 200090)

在《電子處理系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、重復(fù)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)等問(wèn)題。隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深化，對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足之處，提出了相應(yīng)的改革措施，主要體現(xiàn)在優(yōu)化重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、規(guī)范化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、注重過(guò)程和能力以及結(jié)合競(jìng)賽的合理化考核制度等。實(shí)踐表明，以上措施與方法有效地提高了《電子處理系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

電子處理系統(tǒng); 內(nèi)容優(yōu)化；分層次; 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

電子處理系統(tǒng)是筆者所在學(xué)校國(guó)際交流學(xué)院開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言類的基礎(chǔ)課程，目前主要使用的是C++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,其知識(shí)的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上依賴于上機(jī)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué), 可以幫助學(xué)生鞏固課堂教學(xué)所傳授的基本知識(shí), 掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法和常用算法, 掌握程序調(diào)試的基本技能, 掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、應(yīng)用程序編程接口等。使學(xué)生具有使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的初步能力, 也為今后通過(guò)計(jì)算機(jī)編程解決本專業(yè)課程的問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，由于受傳統(tǒng)的教學(xué)模式的影響，電子處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足之處，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不完備

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新較慢，以驗(yàn)證課堂講授內(nèi)容為主，為單一的基本驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的步驟操作，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。綜合設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)更少。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，過(guò)于重視程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，忽略思維模式的培養(yǎng)，不利于提高學(xué)生的綜合分析能力，也不利于挖掘?qū)W生的潛力。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法簡(jiǎn)單[1]

采用統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式，學(xué)生完全被動(dòng)地實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟都由教師指定。這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，雖然在培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力與記憶能力等方面有著一定積極的作用，但限制了學(xué)生的思考與創(chuàng)新，抑制了學(xué)生的思維能力與想象能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)考核形式單一[2]

指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定，常以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為唯一的評(píng)價(jià)依據(jù)，往往造成評(píng)價(jià)結(jié)果的不完全準(zhǔn)確, 實(shí)驗(yàn)考核形式單一,不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

1.4 缺乏實(shí)際應(yīng)用

電子處理系統(tǒng)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無(wú)論在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法還是考核形式上都存在缺乏實(shí)際應(yīng)用的情況。

2 分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

對(duì)于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與上機(jī)實(shí)踐，學(xué)生才能學(xué)會(huì)編寫(xiě)程序、調(diào)試程序，才能掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，才能培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和處理問(wèn)題的思維模式。因此，為了促使學(xué)生能運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解決一些問(wèn)題，具有較強(qiáng)的程序調(diào)試能力，學(xué)以致用，我們從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化重組、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、考核制度以及聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用等方面進(jìn)行改革。

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化整合

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置非常重要，不但要涵蓋基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)，還要有實(shí)用性、可操作性和適當(dāng)?shù)碾y度?？刹僮餍员ＷC學(xué)生都能完成實(shí)驗(yàn)，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)信心，以提高學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的積極性，而適當(dāng)?shù)碾y度有助于激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)一步鉆研。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生主要是利用計(jì)算機(jī)作為工具解決本專業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題，根據(jù)應(yīng)用型本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力培養(yǎng)的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整更新，減少演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。具體做法是將原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)整到基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)型實(shí)驗(yàn)之中[3-4]，同時(shí)新增應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，充實(shí)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.1.1 基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)[5]

要求學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本原理、主要技術(shù)與方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握編程的基本知識(shí)和操作使用的基本能力。

基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟完成的實(shí)驗(yàn)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)、基本方法和基本技能的掌握。例如：熟悉當(dāng)前主流開(kāi)發(fā)平臺(tái)，聲明類和對(duì)象，定義類成員等實(shí)驗(yàn)[6]。

2.1.2 設(shè)計(jì)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，即在本課程課堂知識(shí)講授完后，由教師或?qū)W生給出綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要考慮課本基礎(chǔ)知識(shí)的適當(dāng)延伸及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用，目的是深化編程思想，接觸程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)和分組教學(xué)”相結(jié)合的方式，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同組給出不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。組內(nèi)相互協(xié)作、相互學(xué)習(xí)，收集相關(guān)資料，并制定出實(shí)驗(yàn)的總體設(shè)計(jì)解決方案，編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的代碼，在項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，教師的角色發(fā)生變化，教師不再起主導(dǎo)作用，而是以學(xué)生為主體，教師輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，給出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用于學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)，要求可以對(duì)學(xué)生的成績(jī)情況進(jìn)行修改，用成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)成績(jī)信息的錄入和顯示，同時(shí)輸出學(xué)生的成績(jī)信息。

一個(gè)程序的開(kāi)發(fā)是在一個(gè)團(tuán)隊(duì)的相互配合、相互協(xié)作的條件下完成的。該綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練階段培養(yǎng)學(xué)生在分工協(xié)作和互相配合的情況下接觸一個(gè)簡(jiǎn)單程序開(kāi)發(fā)的過(guò)程，以此讓學(xué)生對(duì)編程思想及程序開(kāi)發(fā)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)型實(shí)驗(yàn)可以多安排學(xué)時(shí)，同時(shí)給出實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、涉及的知識(shí)點(diǎn)以及參考的解決方法。

2.1.3 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)

實(shí)際應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)，以及與本課程相關(guān)課程知識(shí)，它要求學(xué)生能以某種編程方法為主線，結(jié)合多種技能，綜合運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)某一具體實(shí)例的若干問(wèn)題，綜合設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出一套程序。這個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由教師或?qū)W生給出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)源自現(xiàn)實(shí)生活中接觸的事例。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)和分組教學(xué)”相結(jié)合的方式，讓學(xué)生自主進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能設(shè)計(jì)，編寫(xiě)代碼，通過(guò)編譯調(diào)試，最后寫(xiě)出程序文檔。

例如，給出實(shí)驗(yàn)題目：客戶售后服務(wù)管理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的客戶售后服務(wù)管理程序，幫助管理客戶售后服務(wù)信息。要求具有客戶售后服務(wù)信息處理的功能。其中，包括售后問(wèn)題的錄入、刪除、查詢和修改等功能；包括對(duì)售后問(wèn)題的處理意見(jiàn)的錄入和售后情況的查詢。

這個(gè)階段的學(xué)習(xí)，教師起引導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。一個(gè)經(jīng)由自己設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的程序出爐，學(xué)生會(huì)獲得前所未有的滿足感，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生再次深入學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)及創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)這個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，讓學(xué)生真正了解C++語(yǔ)言的實(shí)用性及其強(qiáng)大的程序設(shè)計(jì)空間。

2.2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的管理[7]

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)包括上機(jī)前預(yù)習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和上機(jī)報(bào)告三部分。要求在實(shí)驗(yàn)課前每一名學(xué)生都充分做好預(yù)習(xí)工作，真正了解本次實(shí)驗(yàn)“做什么、怎么做、為什么這樣做”，并在紙質(zhì)上撰寫(xiě)預(yù)習(xí)文檔和編寫(xiě)相應(yīng)源代碼。每次實(shí)驗(yàn)課前，教師嚴(yán)格檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況，凡未預(yù)習(xí)或預(yù)習(xí)不充分的學(xué)生，教師可責(zé)令其充分預(yù)習(xí)后再進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)。這樣可督促學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)和思考，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果顯著。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有啟發(fā)地進(jìn)行指導(dǎo)，由于程序設(shè)計(jì)的答案并不唯一，引導(dǎo)學(xué)生們積極思考，讓學(xué)生在實(shí)踐中百花齊放，使學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和技能，讓學(xué)生們真正體會(huì)程序設(shè)計(jì)中“沒(méi)有最好，只有更好”的理念。同時(shí)，由于學(xué)生的基礎(chǔ)和背景存在著一定的差異性，我們組織建立學(xué)習(xí)小組，每組2～4人，組長(zhǎng)由計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相對(duì)較好者或者班干部擔(dān)任。學(xué)習(xí)小組的任務(wù)是上機(jī)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的互幫互學(xué)，并且合作完成研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。教師組織好學(xué)習(xí)小組后，主要抓好2項(xiàng)工作: 一是在上機(jī)實(shí)踐時(shí)重點(diǎn)解決各小組共同存在的問(wèn)題;二是鼓勵(lì)學(xué)得好、實(shí)驗(yàn)完成快的學(xué)生做小教師，協(xié)助教師輔導(dǎo)同學(xué)。這種方法有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信，有助于學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)，明顯提高了學(xué)生對(duì)于基本概念的理解以及概念之間關(guān)系的掌握。

2.3 結(jié)合競(jìng)賽的注重過(guò)程與能力考核的制度

考核作為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中占有重要的地位，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度起著一定的導(dǎo)向作用。以前的考核制度，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每名學(xué)生只需要演示程序功能，并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣造成了有部分學(xué)生拷貝別人的代碼，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也不是獨(dú)立完成的情況。為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生能力，需要建立一套適合程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)的考核制度和對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)方法。具體措施是:實(shí)驗(yàn)前，教師要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，撰寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告； 上機(jī)時(shí)，學(xué)生以小組形式坐在一起上機(jī)實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)，了解學(xué)生編程能力，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，認(rèn)真記錄每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求學(xué)生回答老師針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出的問(wèn)題，寫(xiě)出自己對(duì)本實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解，討論和思考本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)和疑點(diǎn)，回答老師針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出的問(wèn)題，教師根據(jù)其完成的質(zhì)量和回答情況給出成績(jī)。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定不僅根據(jù)完成的基礎(chǔ)驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)開(kāi)放型的實(shí)驗(yàn)情況，還要兼顧應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的表現(xiàn)來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。這種考核方式有效地提高了學(xué)生對(duì)待每個(gè)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與每個(gè)實(shí)驗(yàn)的積極性，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和評(píng)價(jià)機(jī)制，筆者在教學(xué)的后期利用周五下午的時(shí)間，舉行班級(jí)內(nèi)的程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽。編程競(jìng)賽能展示大學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神和在壓力下編寫(xiě)程序、分析和解決問(wèn)題能力[8]。競(jìng)賽題目多數(shù)是實(shí)際需要解決的問(wèn)題，教師可構(gòu)建一些出自實(shí)際生活中又與教學(xué)知識(shí)相關(guān)的競(jìng)賽題目。這樣不僅可以鞏固和復(fù)習(xí)課堂上的基本內(nèi)容，還可以加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在編程競(jìng)賽中，要求3人組隊(duì)共用一臺(tái)計(jì)算機(jī)在指定的時(shí)間內(nèi)完成比賽。這個(gè)競(jìng)賽既有時(shí)間的限制，也有資源的限制。這就要求參賽的學(xué)生除了有良好的知識(shí)儲(chǔ)備外，還需要良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，這也是現(xiàn)代社會(huì)非常注重的能力之一。

3 結(jié)束語(yǔ)

筆者實(shí)施上述教學(xué)改革措施三年, 學(xué)生普遍反映效果比較好, 編程能力整體上有了較大提高, 一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的重要手段。今后,如何把培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力相結(jié)合, 這還需要我們不斷探索。

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Reform and Practice of Hierarchical Experiment Teaching Based on Content Optimization

ZHANG Anqin, TIAN Xiuxia, PENG Yuan

(School of Computer Science and Technology, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)

There are some problems in the experiment teaching of the electronic processing system course, such as the single, repeat experiment content, lack of fully arousing the studying enthusiasm of the students, and so on. With the experiment teaching exploration, we find out the shortage existing in the experiment teaching and put forward the corresponding reform measures. These measures mainly manifested in the following aspects: optimizing and reconstructing experiment content, standardizing experimental procedures, reasonable assessment system which focus on the process, ability and the competition. The practice indicated that these measures effectively improved the effect of experiment teaching of the electronic processing system course.

electronic processing system; optimizing experiment content; hierarchical; experiment teaching

2013-10-28；修改日期: 2013-12-13

上海市教委重點(diǎn)課程項(xiàng)目(20115308)資助；上海電力學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目(20121808)資助。

張安勤(1974-)，女，碩士，講師，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。

G642.0；G648.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.036