底曉強(qiáng)，李錦青

(長(zhǎng)春理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130022)

一、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的意義

計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門新興的學(xué)科，僅有幾十年的歷史，但由于其發(fā)展異常迅速，因此高校本科教學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的更新之快，是其他學(xué)科所不及的［1－2］。計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門對(duì)科學(xué)性和實(shí)踐性要求都較高的學(xué)科，它不僅注重學(xué)生理論基礎(chǔ)的培養(yǎng)，更注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)［3］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力［4－5］。因此，在計(jì)算機(jī)學(xué)科的教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果直接關(guān)系著學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和理解。

《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》的教學(xué)大綱在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)和編碼能力，加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生對(duì)《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《操作系統(tǒng)》《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》和《軟件工程》等前導(dǎo)課所學(xué)知識(shí)在網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)方面的綜合應(yīng)用能力。

二、系列化實(shí)驗(yàn)題目的提出

在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)題目分為演示、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和綜合這4種類型。學(xué)生們已經(jīng)有了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》這門課的特點(diǎn)，不宜安排演示和驗(yàn)證性的題目，否則學(xué)生會(huì)覺(jué)得和程序設(shè)計(jì)時(shí)的課程實(shí)驗(yàn)沒(méi)有什么區(qū)別。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程比較集中，而且每次實(shí)驗(yàn)只有兩個(gè)學(xué)時(shí)，如果每次安排一個(gè)設(shè)計(jì)或者綜合性實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生沒(méi)有精力去完成。如果安排一個(gè)需要幾次課程完成的設(shè)計(jì)和綜合性題目，一部分學(xué)生又會(huì)覺(jué)得偏難，無(wú)從下手，還會(huì)有一部分同學(xué)，可能因前兩次實(shí)驗(yàn)效果不好而無(wú)法完成后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。長(zhǎng)此以往，會(huì)讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生畏懼情緒，失去興趣。因此，必須打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，制定更加?wù)實(shí)的實(shí)驗(yàn)題目，模糊演示、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和綜合這四種實(shí)驗(yàn)題目類型的邊界，在本文中我們稱之為系列化實(shí)驗(yàn)題目。

根據(jù)前面的分析，系列化實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)具備如下特點(diǎn):

(1)各個(gè)實(shí)驗(yàn)題目是獨(dú)立的，后一次實(shí)驗(yàn)不依賴于前一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果;

(2)題目容易理解與實(shí)現(xiàn)，每一次實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成;

(3)結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生需要綜合應(yīng)用前導(dǎo)課所學(xué)知識(shí)才能完成實(shí)驗(yàn)題目;

(4)在系列化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，能激發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)課程領(lǐng)域知識(shí)的應(yīng)用和思考;

(5)學(xué)生完成系列化實(shí)驗(yàn)題目后，能實(shí)現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)。

三、系列化實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)

為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，首先要設(shè)計(jì)出符合系列化實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)題目。我們的實(shí)驗(yàn)題目為模擬一臺(tái)ATM自動(dòng)提款機(jī)。讓學(xué)生實(shí)現(xiàn):用戶登錄、存款、取款、轉(zhuǎn)賬和查看交易記錄等功能。程序架構(gòu)分為界面層、通信層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

大多數(shù)學(xué)生都使用過(guò)銀行的ATM自動(dòng)提款機(jī)，因此題目要求易于理解。為了體現(xiàn)系列化題目的特點(diǎn)，每次實(shí)驗(yàn)的功能要求是完全相同的，但是每次實(shí)驗(yàn)要求的界面層、通信層和數(shù)據(jù)層是不同的。下面詳細(xì)說(shuō)明界面層、通信層和數(shù)據(jù)層的類型。

用戶界面層分為字符界面、AWT圖形界面和瀏覽器界面3種類型;通信層有單機(jī)通信、套接字通信和HTTP通信方法;數(shù)據(jù)層有內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫(kù)、文本文件和XML文件4種存儲(chǔ)介質(zhì)。從這3層中選擇不同的類型，可以組合出48個(gè)實(shí)驗(yàn)題目。

不同的通信方法和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的組合，所要運(yùn)用的前導(dǎo)課程的知識(shí)點(diǎn)是不同的，如表1列出了實(shí)現(xiàn)不同的通信層和存儲(chǔ)層所需的前導(dǎo)課程知識(shí)。為了讓學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》和《軟件工程》這兩門課程在實(shí)驗(yàn)中的作用，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想和軟件工程意識(shí)，我們要求在完成所有的實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生只需要修改配置文件，就可以實(shí)現(xiàn)每次實(shí)驗(yàn)的界面層、數(shù)據(jù)層和通信層的無(wú)縫切換。例如，能夠?qū)TM自動(dòng)存款機(jī)的字符界面更換成瀏覽器界面，也能將通信層的套接字通信方法切換成瀏覽器通信方法。同樣，系統(tǒng)也要能在不同的存儲(chǔ)方式之間實(shí)現(xiàn)快速切換。

表1實(shí)驗(yàn)題目所涉及的前導(dǎo)課程

學(xué)生在開(kāi)始的幾次實(shí)驗(yàn)中，并不要求他們能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的目標(biāo)，他們可以逐漸達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。隨著學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增多，會(huì)逐漸重構(gòu)已經(jīng)完成的代碼，逐步利用面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)ATM自動(dòng)提款機(jī)，而這個(gè)過(guò)程恰恰就是一個(gè)完整的軟件生命周期。完成各個(gè)系列化實(shí)驗(yàn)題目，不僅需要掌握《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》課程本身的知識(shí)，還需要應(yīng)用不同于前導(dǎo)課程所學(xué)的理論和方法，其中面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)和軟件工程思想貫穿所有的系列化實(shí)驗(yàn)題目，從而潛移默化提高了學(xué)生的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)能力和增進(jìn)了對(duì)軟件工程思想的理解。

四、系列化實(shí)驗(yàn)的實(shí)施和教學(xué)效果

為了更好地達(dá)到系列化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，我們還對(duì)學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行了改革，學(xué)生采用“結(jié)對(duì)編程”完成實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)的編程方式不同，新的編程方式是兩個(gè)學(xué)生合用一部計(jì)算機(jī)來(lái)完成代碼?！敖Y(jié)對(duì)編程”的價(jià)值在于，在某個(gè)人思考時(shí)，另一個(gè)人就開(kāi)始編碼。如果編碼的人陷入困境，兩個(gè)人可以交換位置。如果兩個(gè)人都陷入了困境，可以求助其他同學(xué)或者老師，結(jié)對(duì)工作可以讓實(shí)驗(yàn)更順利地進(jìn)行。更重要的是，它使得編程工作更具有互動(dòng)性，可以激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。

小組成員在共同的協(xié)作中還可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，沒(méi)有和諧的團(tuán)隊(duì)不可能順利完成任務(wù)。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段，因?yàn)榉止げ⒉幻鞔_，小組成員的合作并不順利。隨著不斷的磨合以及明確的分工，小組成員間的合作逐漸默契，交流更加順暢，實(shí)驗(yàn)的效率不斷提高。

一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)中教師的演示和驗(yàn)證只是被動(dòng)地加以接受。想讓學(xué)生真正明白教師所講和所演示的，最好的方法是讓學(xué)生在實(shí)踐中去感受和運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)，這樣才能將被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的吸收。系列化實(shí)驗(yàn)題目，能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)真正做到理論知識(shí)和實(shí)踐技能的融合，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

當(dāng)各個(gè)小組完成了系列化的所有實(shí)驗(yàn)后，我們安排了一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)答辯，而不是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能真實(shí)地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，而以答辯的方式可以使教師更直觀準(zhǔn)確地了解實(shí)驗(yàn)效果，掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。答辯不僅可以督促學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，同時(shí)也為學(xué)生提供了一個(gè)互相學(xué)習(xí)和互相交流的平臺(tái)，是對(duì)分組協(xié)作的一種補(bǔ)充，是培養(yǎng)學(xué)生討論機(jī)制的一種延伸。同時(shí)，以答辯作為實(shí)驗(yàn)的總結(jié)對(duì)學(xué)生來(lái)講也是一種鍛煉和挑戰(zhàn)，更是對(duì)學(xué)生能力的一種提高。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，由于缺少經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)面狹窄等原因，一部分學(xué)生考慮問(wèn)題不全面，如果這個(gè)時(shí)候教師不適時(shí)介入，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不能到達(dá)預(yù)期目標(biāo)。因此，教師適時(shí)以指導(dǎo)者的身份在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)十分重要。同時(shí)，教師在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還可以向?qū)W生傳授一些先進(jìn)的編程和設(shè)計(jì)思想，這對(duì)開(kāi)闊學(xué)生思路和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)十分有利。在實(shí)驗(yàn)的最后階段，教師還是學(xué)生答辯的組織者和評(píng)審者，這對(duì)教師也提出了更高的要求。

［1］ 李樹(shù)平，趙杰．基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的探究性計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［J］．職教論壇，2010(6):53－55．

［2］ 陳克明，王春平．計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討一得［J］．中國(guó)成人教育，2011(2):153－154．

［3］ 呂志峰，李曉峰．淺談我院計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(29):217．

［4］ 田燕，李貞雙，張新剛，等．計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐［J］．長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(2):125－127．

［5］ 呂紅，任穎，李華偉，等．計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考［J］．中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2009(11):87 －89．