張安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海電力學院 計算機科學與技術學院,上海 200090)

基于內容優(yōu)化的分層次實驗教學改革與實踐

張安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海電力學院 計算機科學與技術學院,上海 200090)

在《電子處理系統》實驗教學環(huán)節(jié)中存在著實驗內容單一、重復、學生實驗積極性沒有充分調動等問題。隨著實驗教學改革的深化，對現有的實驗教學中的不足之處，提出了相應的改革措施，主要體現在優(yōu)化重組實驗內容、規(guī)范化實驗環(huán)節(jié)、注重過程和能力以及結合競賽的合理化考核制度等。實踐表明，以上措施與方法有效地提高了《電子處理系統》實驗教學效果。

電子處理系統; 內容優(yōu)化；分層次; 實驗教學

電子處理系統是筆者所在學校國際交流學院開設的計算機程序設計語言類的基礎課程，目前主要使用的是C++程序設計語言。程序設計是一門實踐性非常強的課程,其知識的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上依賴于上機實驗。通過實驗教學, 可以幫助學生鞏固課堂教學所傳授的基本知識, 掌握程序設計的基本方法和常用算法, 掌握程序調試的基本技能, 掌握面向對象的程序設計、應用程序編程接口等。使學生具有使用計算機解決實際問題的初步能力, 也為今后通過計算機編程解決本專業(yè)課程的問題打下良好的基礎。

1 實驗教學存在的問題

目前，由于受傳統的教學模式的影響，電子處理系統實驗教學存在的不足之處，主要表現在以下四個方面。

1.1 實驗內容不完備

實驗內容更新較慢，以驗證課堂講授內容為主，為單一的基本驗證型實驗，學生機械地按照實驗指導書上的步驟操作，不能激發(fā)學生學習的興趣。綜合設計型的實驗相對較少，聯系實際應用的實驗更少。在實驗教學過程中，過于重視程序設計語言的語法規(guī)則，忽略思維模式的培養(yǎng)，不利于提高學生的綜合分析能力，也不利于挖掘學生的潛力。

1.2 實驗教學方法簡單[1]

采用統一的實驗教學培養(yǎng)模式，學生完全被動地實驗，實驗目的、實驗內容、實驗方法和實驗步驟都由教師指定。這樣進行的實驗教學，雖然在培養(yǎng)學生的觀察能力與記憶能力等方面有著一定積極的作用，但限制了學生的思考與創(chuàng)新，抑制了學生的思維能力與想象能力。

1.3 實驗考核形式單一[2]

指導教師對學生實驗成績的評定，常以實驗報告作為唯一的評價依據，往往造成評價結果的不完全準確, 實驗考核形式單一,不能充分調動學生的積極性。

1.4 缺乏實際應用

電子處理系統的傳統實驗教學，無論在實驗內容、實驗教學方法還是考核形式上都存在缺乏實際應用的情況。

2 分層次實驗教學的改革

對于程序設計語言，只有通過實驗教學與上機實踐，學生才能學會編寫程序、調試程序，才能掌握相應的理論知識，才能培養(yǎng)學生分析問題和處理問題的思維模式。因此，為了促使學生能運用程序設計語言解決一些問題，具有較強的程序調試能力，學以致用，我們從實驗內容優(yōu)化重組、實驗環(huán)節(jié)、考核制度以及聯系實際應用等方面進行改革。

2.1 實驗內容的優(yōu)化整合

實驗內容的設置非常重要，不但要涵蓋基本概念、基礎知識，還要有實用性、可操作性和適當的難度?？刹僮餍员ＷC學生都能完成實驗，從而促進學生學習信心，以提高學生完成實驗的積極性，而適當的難度有助于激發(fā)優(yōu)秀學生進一步鉆研。在實驗教學改革中，要對原有實驗內容進行優(yōu)化整合。非計算機專業(yè)學生主要是利用計算機作為工具解決本專業(yè)領域問題，根據應用型本科生知識結構和能力培養(yǎng)的要求，對實驗進行調整更新，減少演示性、驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗和應用型實驗。具體做法是將原有實驗內容規(guī)整到基礎驗證型實驗和設計開發(fā)型實驗之中[3-4]，同時新增應用型實驗，充實相應的實驗內容。

2.1.1 基礎驗證型實驗[5]

要求學生掌握程序設計語言的基本原理、主要技術與方法。實驗目的是讓學生掌握編程的基本知識和操作使用的基本能力。

基礎驗證型實驗是指學生按照實驗指導書的實驗目的、實驗內容和實驗步驟完成的實驗，以促進學生對基本知識、基本方法和基本技能的掌握。例如：熟悉當前主流開發(fā)平臺，聲明類和對象，定義類成員等實驗[6]。

2.1.2 設計開放型實驗

本實驗教學階段，即在本課程課堂知識講授完后，由教師或學生給出綜合性實驗項目，設計實驗項目主要考慮課本基礎知識的適當延伸及相關知識點的綜合運用，目的是深化編程思想，接觸程序設計的整個過程。實驗教學方法采用“任務驅動和分組教學”相結合的方式，學生分組進行實驗，對不同組給出不同的實驗項目。組內相互協作、相互學習，收集相關資料，并制定出實驗的總體設計解決方案，編寫實現各個功能的代碼，在項目的驅動下完成整個實驗。在這個過程中，教師的角色發(fā)生變化，教師不再起主導作用，而是以學生為主體，教師輔助學生完成實驗項目。例如，給出實驗項目：設計一個程序，用于學生成績管理系統，要求可以對學生的成績情況進行修改，用成員函數實現對成績信息的錄入和顯示，同時輸出學生的成績信息。

一個程序的開發(fā)是在一個團隊的相互配合、相互協作的條件下完成的。該綜合性實驗項目訓練階段培養(yǎng)學生在分工協作和互相配合的情況下接觸一個簡單程序開發(fā)的過程，以此讓學生對編程思想及程序開發(fā)有進一步的認識。設計開發(fā)型實驗可以多安排學時，同時給出實驗要點、涉及的知識點以及參考的解決方法。

2.1.3 結合實際應用型實驗

實際應用型實驗的內容涉及本課程的綜合知識，以及與本課程相關課程知識，它要求學生能以某種編程方法為主線，結合多種技能，綜合運用相關的知識點，針對某一具體實例的若干問題，綜合設計并開發(fā)出一套程序。這個階段的實驗內容由教師或學生給出，實驗內容應源自現實生活中接觸的事例。實驗教學方法采用“任務驅動和分組教學”相結合的方式，讓學生自主進行總體設計，實現各個功能設計，編寫代碼，通過編譯調試，最后寫出程序文檔。

例如，給出實驗題目：客戶售后服務管理系統。設計內容：編寫一個簡單的客戶售后服務管理程序，幫助管理客戶售后服務信息。要求具有客戶售后服務信息處理的功能。其中，包括售后問題的錄入、刪除、查詢和修改等功能；包括對售后問題的處理意見的錄入和售后情況的查詢。

這個階段的學習，教師起引導作用，引導學生完成程序設計的整個過程。一個經由自己設計并實現的程序出爐，學生會獲得前所未有的滿足感，極大地調動學生再次深入學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生團隊意識及創(chuàng)新意識。通過這個階段的實驗訓練，讓學生真正了解C++語言的實用性及其強大的程序設計空間。

2.2 加強實驗環(huán)節(jié)的管理[7]

實驗環(huán)節(jié)包括上機前預習、上機實驗和上機報告三部分。要求在實驗課前每一名學生都充分做好預習工作，真正了解本次實驗“做什么、怎么做、為什么這樣做”，并在紙質上撰寫預習文檔和編寫相應源代碼。每次實驗課前，教師嚴格檢查學生預習情況，凡未預習或預習不充分的學生，教師可責令其充分預習后再進行上機實驗。這樣可督促學生對相關知識內容進行認真的預習和思考，實驗教學效果顯著。

在實驗過程中，教師根據實驗內容有啟發(fā)地進行指導，由于程序設計的答案并不唯一，引導學生們積極思考，讓學生在實踐中百花齊放，使學生真正掌握實驗內容、方法和技能，讓學生們真正體會程序設計中“沒有最好，只有更好”的理念。同時，由于學生的基礎和背景存在著一定的差異性，我們組織建立學習小組，每組2～4人，組長由計算機基礎相對較好者或者班干部擔任。學習小組的任務是上機實驗過程中的互幫互學，并且合作完成研究創(chuàng)新型實驗。教師組織好學習小組后，主要抓好2項工作: 一是在上機實踐時重點解決各小組共同存在的問題;二是鼓勵學得好、實驗完成快的學生做小教師，協助教師輔導同學。這種方法有效地激發(fā)了學生學習的自信，有助于學生積累經驗，明顯提高了學生對于基本概念的理解以及概念之間關系的掌握。

2.3 結合競賽的注重過程與能力考核的制度

考核作為檢驗學生學習效果的手段，在整個教學過程中占有重要的地位，對于學生的學習態(tài)度起著一定的導向作用。以前的考核制度，實驗結束后，每名學生只需要演示程序功能，并上交實驗報告。這樣造成了有部分學生拷貝別人的代碼，實驗報告也不是獨立完成的情況。為了保證實驗教學質量，準確評價學生能力，需要建立一套適合程序設計語言實驗教學特點的考核制度和對學生成績的評價方法。具體措施是:實驗前，教師要求學生預習實驗內容，撰寫預習報告； 上機時，學生以小組形式坐在一起上機實驗，教師巡回指導，了解學生編程能力，及時糾正錯誤，認真記錄每個學生的實驗情況；實驗結束后，要求學生上交實驗報告，要求學生回答老師針對實驗內容提出的問題，寫出自己對本實驗的認識和理解，討論和思考本實驗的難點和疑點，回答老師針對實驗內容提出的問題，教師根據其完成的質量和回答情況給出成績。對學生實驗成績的評定不僅根據完成的基礎驗證型、設計開放型的實驗情況，還要兼顧應用型實驗中學生的表現來進行綜合評價。這種考核方式有效地提高了學生對待每個實驗的態(tài)度，調動了學生參與每個實驗的積極性，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

為了提高學生的學習興趣、學習效率、學習能力、實踐能力和評價機制，筆者在教學的后期利用周五下午的時間，舉行班級內的程序設計競賽。編程競賽能展示大學生創(chuàng)新能力、團隊精神和在壓力下編寫程序、分析和解決問題能力[8]。競賽題目多數是實際需要解決的問題，教師可構建一些出自實際生活中又與教學知識相關的競賽題目。這樣不僅可以鞏固和復習課堂上的基本內容，還可以加強學生解決實際問題的能力，提高學生的學習興趣。

在編程競賽中，要求3人組隊共用一臺計算機在指定的時間內完成比賽。這個競賽既有時間的限制，也有資源的限制。這就要求參賽的學生除了有良好的知識儲備外，還需要良好的團隊協作能力，這也是現代社會非常注重的能力之一。

3 結束語

筆者實施上述教學改革措施三年, 學生普遍反映效果比較好, 編程能力整體上有了較大提高, 一個良好的實驗教學模式是提高學生計算機應用能力的重要手段。今后,如何把培養(yǎng)學生的綜合分析設計能力、動手能力與創(chuàng)新能力相結合, 這還需要我們不斷探索。

[1] 譚生龍.程序設計類課程的實驗教學方法探討[J].湖北經濟學院學報,2012(4): 192-193.

[2]劉群,李堅. C++程序設計實驗教學中若干問題探討[J]. 實驗科學與技術, 2012,10(6): 95-98.

[3]侯孟書, 廖建明, 劉輝. 計算機實驗教學體系探討[J].實驗科學與技術, 2008, 6( 5): 78- 80.

[4]毛范海.改革實驗教學內容和教學方式, 培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J]. 實驗技術與管理, 2005，22(4): 88-90.

[5]魏小琴，祝元仲，馮元元. C++程序設計開放性實驗教學的探索與實踐[J]. 信息與電腦, 2012(3):79.

[6] 田秀霞，彭源，張安勤.C++高級程序設計實驗與習題指導[M].北京：清華大學出版社,2012.

[7] 孔德昭, 卞長弘.高校實驗教學方法改進探究[J]. 實驗技術與管理, 2007,24(8): 128-130.

[8]孫大烈，車萬翔. ACM 競賽與學生綜合實踐能力培養(yǎng)[J]. 計算機教育, 2009(19):12-14.

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

上海市教委重點課程項目(20115308)資助；上海電力學院實驗教學改革項目(20121808)資助。

張安勤(1974-)，女，碩士，講師，研究方向：數據挖掘。

G642.0；G648.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.036