高校计算机专业实践教学改革研究
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摘要:本文探讨了计算机专业本科课程实践教学改革的方案,以关联度较高的4门课程“Java程序设计技术”、“数据结构”、“操作系统”和“嵌入式系统”为例,对实践教学提出一套切实可行的模式,并从教学内容、实践指导思想、新的教学模式等方面进行论述,旨在提高计算机专业课程理论教学效果的同时,进一步提升学生对知识的综合应用能力与实践动手能力。该方案应用到本校计算机专业的本科教学中,取得了不错的成效。
关键词:计算机专业;综合应用能力;实践改革
目前,大部分高校都设置了计算机专业,并开设了一系列的相关课程,为了更好地保证理论课程的教学效果,计算机专业的大部分课程都设置了实践环节。近年来,专业理论课程的改革正在不断深入,涉及到课程重组、内容改造、学时调整等各个方面,也取得了一系列的成果[1-2],但是作为课程配套的实践教学环节改革还没有受到足够的重视和支持,而实践教学与学生的动手能力关系密切,经过良好实践训练的学生在择业过程中更具有竞争力。
1存在的问题
目前的实践教学还存在一些缺陷,这使得实践教学环节并没有真正充分地发挥其与理论教学之间的纽带作用。这些缺陷包括以下几个方面。
1.1实践学时与实践内容的矛盾
随着计算机学科自身的迅速发展,很多知识在不断地更新换代。同时,面对越来越严峻的就业压力,学生对教学过程中的“质”和“量”都有了更高的要求,这就使得很多新的教学内容和思想需要及时地充实到各门课程。对于非常强调动手能力的计算机专业课程来说,实践环节的任务就日趋加重,实践学时与实践内容之间的矛盾日益突出。如何对课程的实践内容进行优化,在有限的课时内,既能保证学生对基本教学内容的理解,又能提高学生的创造性是我们亟需解决的问题。
1.2各个专业课程之间缺少交融
当前计算机专业课的实践环节均是以课程为单位,实践内容大都围绕本课程进行设计,而忽略了多门课程之间的联系。通过分析计算机科学与技术的专业课程设置,我们发现其中不乏有联系紧密、互为基础课和提高课的课程,这为解决该问题提供了思路,即将多门联系紧密的专业课实践环节组成有机整体,通过调整、规划和整合实践内容,让学生有计划、分阶段、循序渐进地完成实践环节。这不仅有利于整合多门课程的基础知识部分,而且有利于学生连贯地学习相关知识,并综合运用这些知识解决一些实际问题。
1.3综合性设计型实践教学内容在整体教学中的
比重较小
实践环节是理论教学过程的延伸和拓展,主要的目的是通过动手实践,加深对理论知识的理解。传统的实践课程内容一般是从验证型的基础实践开始,逐步提升到设计型的综合实践[3]。但限于学时数和课程自身的特点,后期的综合性实践往往相对比较简单,学生的综合应用能力得不到有效地提高。面对如今越
基金项目:重庆市高等教育教学改革研究项目(0835059)。
作者简介:何静媛(1975-),女,四川南充人,讲师,博士,研究方向为人工智能、生物信息。
来越严峻的就业形式,怎样培养学生对所学知识的综合性动手能力,提高就业竞争力,是高校本科教学必须要面对的一个新课题,因此,提高综合性设计型实践在整个实践环节中的比重是解决该问题的有效手段之一。
2实践教学改革解决方案
针对上述目前在计算机专业实践教学环节中普遍存在的问题,我们提出了一套切实可行的实践教学改革模式,其主要内容包括以下几方面。
2.1实践教学内容的改革
对现有实践教学内容进行合理改革的最终目的是为了加强学生对基础知识的理解,提高其综合应用能力,从而更好地激发学习的主动性和创造性[4]。在对现有的课程实践大纲进行修订时,我们注意对关联课程的实践环节进行集成和优化,设计出一套难度适中、内容丰富、可操作性强、多门课程知识融合、与实际工作接轨、可扩展、模块化的专业课程实践教学大纲,这些实践内容可以分阶段地在多门课程的实践环节中开展,能有效地解决有限学时与教学内容之间的矛盾,同时也大大提高了设计型实践的比重。我们以4门课程(“Java程序设计技术”、“嵌入式系统”、“数据结构”和“操作系统”)为例,说明怎样对相关课程进行融合,设计出一套适合学生的、循序渐进的实践教学大纲。其具体思路可描述如下:
(1) 将“Java程序设计技术”与“嵌入式系统”相结合。便携式移动设备的开发是计算机业界研究的热点,而Java语言的跨平台特征使其成为开发嵌入式程序的首选。因此,这两门课程实践内容的整合能充分体现理论教学与业界动态的有机结合。课程的实践内容是开发基于移动计算平台的应用系统。选用通用性好的J2ME技术作为实现载体,以设计实现一款手机游戏为任务目标,分阶段培养学生的实践能力。具体内容包括以下几个阶段。
① 初级阶段
了解Java语言和J2ME的基础知识;掌握嵌入式程序设计要领。
② 中级阶段
在本阶段,实践内容的深度有了进一步的提高。此时,要求学生在掌握J2M高级知识的基础上,以MVC架构设计实现设计手机游戏。
③ 高级阶段
实现单机版的人机对战模式,或者通过蓝牙或红外的无线传输,实现多机联网模式。此阶段能极大地提高学生的积极性和创造性。
(2) “嵌入式系统”与“操作系统”课程之间的融合。嵌入式程序设计技术与操作系统实践内容之间的结合能充分发挥二者的优势,学生在动手实践的过程中,以“learning by doing”的方式,对嵌入式操作系统内核的工作原理能有深层次的了解,使得枯燥难懂的理论教学变成一项富有趣味性、挑战性和实用性的工作。实践内容同样分为以下几个阶段。
① 基础实践
嵌入式开发环境的建立;嵌入式微处理器编程基础实践;嵌入式操作系统应用基础实践;操作系统原理基础实践。
② 高级实践
硬件驱动开发实践:开发基于MagicARM2410+ Linux平台操作系统(或EasyARM2200+uCOS-II的操作系统)的相关驱动程序,如USB主机驱动编译与加载实践;定时器TIMER驱动;LED驱动;矩阵键盘驱动等。
通过上面的例子,我们可以总结出一些课程融合的经验:
(1) 深刻理解各门课程理论教学的重点、难点,使实践环节与理论教学紧密相扣,做到章节清晰、重点突出。
(2) 深入了解学生的学习状况和实际操作能力,遵循循序渐进、由浅入深的原则设计实践内容。
(3) 分析相关联课程的交汇点,提炼出专业课程之间的相通之处,以实际工作需要为驱动,以此设计实践大纲。实践内容应该步骤清楚、可操作性强,并且具有阶段完整性的特征,不同的阶段可以在不同课程中独立实践。
2.2实践教材的建设
由于强调专业课程内容之间的交叉融合,所以在对实践教材进行编写或对实践教学大纲进行修订时,必须要针对每一个具体的实践内容明确地指出课程融合点的关联知识,如有必要,最好对这些必需的关联知识点做一些详细的基础介绍,某些扩展内容则可为学生提供参考资料,如期刊、网站等,引导学生遇到问题时学会自己寻求帮助解决问题。我们建议为专业课程编写实践指导书,对每个实践项目给出解决的概要思路,并鼓励学生另辟蹊径解决问题,这样既可从给学生一定程度的提示,又可调动学生的兴趣和积极性。
2.3师资队伍的建设
良好的师资队伍是保证教学质量的前提,因此我们对教学队伍也提出了一些自己的改革观点:
(1) 计算机专业课程科目繁多,而且大多数课程要求紧跟业界发展动态,教学内容更新换代速度快,这就对计算机专业任课教师提出了严格的要求。我们不但要求每一位教师都必须具备计算机公共课程的教学能力,具备计算机基础操作技能外,还根据教师的业务能力、个人研究方向等特点,划分课程负责专业小组。例如机器学习(人工智能)小组、程序设计小组、网络工程(包括信息安全)小组、图像小组等。各课程小组可不定期地组织学习和探讨,不但便于及时根据业界发展与市场需求调整教学大纲的内容,而且更易于各课程之间教学内容的沟通与整合。
(2) 此外,教师本人学术能力的培养与提高,除了通过常规培训得到一定的提升之外,更重要的是从实际的项目中进行锻炼[5],因此学院应当提供各种条件支持和鼓励教师申报科研或教学项目课题。对没有课题的教师,应当有计划地安排青年教师到业务部门进行实习调研或者参加各种高级研讨班,鼓励教师到外校进修学习,同时还可不定期请校内外知名专家、教授和业务骨干或领导来校进行教学与科研讲座。这些措施能够有效地提高教师指导实践、带领课程设计的能力,确保及时按照市场需求调整教学内容,更新实践大纲。
2.4考核方法的改革
目前,大部分高校计算机实践教学主要包括实验教学与课程设计两个方面,对于实践环节的考核,传
统的方案是根据学生进行计算机上机操作能力(或程序设计能力)和实践报告(课程设计报告)进行综合评定。这种方式对考核知识点相对独立,内容涉及范围较小的实验课程颇为有效,但对课程设计的考核效果却不尽人意,其主要原因在于:课程设计的内容通常覆盖了一门课程的所有知识点,有时还涉及到几门课程,是属于综合性创造型的实践环节,因此通常是将学生分成小组完成设计选题。分组设计的模式在使用传统考核方法对学生进行成绩评定时,很难正确区分同组学生设计能力的差别。
实际教学过程中往往存在这样的现状:同一组的学生由于动手能力参差不齐,部分能力弱一些的学生就会偷懒少做或干脆不做设计,直接将同组同学的成果交给老师检查,因此我们建议在对综合性实践课程进行考核时可以引入选题问答的方式。即在考核之前,教师可根据理论教学大纲准备一些设计选题相关的简答题,形成题库,在验收课题时,随机抽取固定数量的题目对学生进行提问,目的是为了测试学生对设计选题所需基础知识的掌握程度,以此了解小组内部学生对设计课题的参与度的高低。这样,考核方式由:基础知识问答+编码验收(上机操作)+实践报告3部分组成。这比传统考核方式更能有效地检验学生对知识的掌握能力与实践动手能力。
3结语
计算机专业课程设置与教学内容的修订应当以市场为指导[6],这已经成一种必然的趋势。就业竞争的压力使得实践环节在整个教学活动中的比重愈来愈大,怎样合理设置实践教学的内容,有效提高学生对所学知识的综合应用能力,是我们必须面对和解决的问题。本文提出的改革模式已经在本校计算机专业的实践教学环节中试行了一年,虽然一定程度上增加了教师的工作量,但是学生的反馈是非常不错的,因此我们将经验分享给大家,期待在共同进步的同时,获得更多的改进意见与建议。
参考文献:
[1] 王亚杰. 挑战与出路:特色型大学的发展之路[J]. 高等工程教育研究,2008(1):1-6.
[2] 黄陈容,袁宗福,杨晨宜,等. 计算机应用型人才培养模式的探索与实践[J]. 计算机教育,2005(6):34-37.
[3] 喻宗泉. 计算机基础与实训指导[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2006.
[4] 鲍丽薇,冯建华,胡事民,等. 清华大学计算机科学与技术系的实践教学[J]. 计算机教育,2005(5):49-51.
[5] 郭霄朋. 整体优化创新人才培养过程[J]. 中国高等教育,2006(11):68-71.
[6] 陈英. 计算机学科本科教学规划的重构与发展[J]. 计算机教育,2004(8):61-64.
The Research for Practice Teaching Reform of University Majoring in Computer Science
HE Jing-yuan, ZHU Zheng-yu
(College of Computer Science, Chongqing University, Chongqing 400044, China )
Abstract: This paper discuss the project for reform of practice teaching majoring in Computer. It gives a concrete method for practice teaching with some example courses including “Java Programming Language”, “Data Structure”, “System Operation” and “Embeded System”. This method has been applied in our computer teaching, the result shows that the reform of practice teaching can promote the ability of comprehensive knowledge application and practical capability .
Key words: major in computer; comprehensive knowledge application; practice teaching