基于面向方面和任务驱动的计算机创新基地建设
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摘要:本文在介绍面向方面技术和任务驱动模式的基础上,针对在高校计算机基础教育中如何构建新型的实践教学方式进行了一系列探讨,通过引入面向方面技术对现有的课程体系进行完善,并着重讨论了基于任务驱动模式的计算机创新实践基地建设。
中图分类号:G642 文献标识码:B
1.1引言
在高等院校计算机基础的教学过程中,传统的以教师授课为主的教育方式或多或少地抑制了学生学习的积极性和主动性。因此,如何有效地改革传统的教育方式、不断增强学生的动手能力成为各高校教师长期以来不断探索的研究课题。
由于计算机基础教育面对的是非计算机专业的学生,针对目前存在的教学学时少、教学内容广等现状,我校在计算机基础的课程体系方面进行了一系列的改革:率先提出了课群的概念,响应不同专业的不同需求,提供相应的授课方案和教学内容,经过整合成为一套完整的课群体系。这样可以有效地改善教学内容,扩大学生的选择范围。然而,由于此套课程体系依然是传统的以教师授课为中心,单靠此课群体系还不能完全调动学生的主动性,使学生变被动学习为主动学习。
面向方面(Aspect Oriented,AO)一词起源于计算机领域,它是为了改进面向对象(Object Oriented,OO)的不足而诞生的,由施乐公司帕洛阿尔托研究中心(Xerox Palo Alto Research Center)的Gregor Kiczales等人在实践的基础上于1997年提出。它的主要设计原则是将系统划分为核心关注点和横切关注点,其中核心关注点用于描述系统的基本业务功能,而横切关注点用于描述对核心关注点有横切作用的公共行为,最后使用编织器将核心关注点和横切关注点编织成一套完整的系统。由于横切关注点的功能是将需要出现多次的公用代码集中到一处实现,从而可以大大减少代码的冗余度和耦合度,增强系统的可读性。
在研究面向方面技术的基础上,我校通过创办计算机创新实践基地,进一步完善了以课群为中心的课程体系,将计算机课群体系和计算机创新实践基地有机地结合为一个整体,形成了具有我校特色的基于面向方面的新型计算机课程体系架构。
计算机创新实践基地的建设有效运用了任务驱动模式,从“提出任务―分析任务―解决任务―分析与评价”几个阶段着手,通过指导学生参与计算机创新课题和组织学生参与各级竞赛等方式,不断激发大学生主动学习计算机知识的兴趣,提高大学生的计算机应用创新能力和动手能力。
2.2基于面向方面技术的课程体系架构
通过借鉴面向方面技术,我校在计算机基础课程体系建设中进行了积极、有效的探索,将计算机基础课程体系从两种角度进行划分:纵向为核心关注点,横向为横切关注点。其中,核心关注点用来描述以授课为中心的纵向课程体系,在此角度上我们对传统的课程体系结构进行改革,形成了一套以课群为中心的课程体系,它包括:计算机基础课群、程序设计课群、软件技术基础课群、应用技术基础课群(每类课群下包括至少两门课程,学生可以根据自己的计算机基础以及学习兴趣自由选择相应课程);横切关注点用来描述以参加计算机创新课题为核心的计算机创新基地建设,如图1所示。
图1基于面向方面的课程体系架构
作者简介:文欣秀(1975-),女(汉),河南新乡人,硕士,讲师,研究方向:软件组件技术。
计算机创新基地建设是指利用计算机教学实验中心的教师资源和实验环境,建立计算机创新实践基地,为全校学生提供各种计算机创新实践课题,鼓励并指导学生参与各种计算机课题,并对学生的最终完成情况进行评价;它是对以课群为中心的计算机课程体系的一种有效补充和完善。
3.3基于任务驱动模式的创新基地建设
在教育学心理学中,曾有三种学习理论对教学和学习产生过较大影响,即早期的行为主义(Behaviorism)、认知主义(Cognitivism)和建构主义(Constructivism)。其中建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境(即社会文化背景)下,借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构方式获得的。
任务驱动模式以建构主义教学理论为基础,是一种以学生为中心,以任务为驱动的教学方式。教师是任务的提出者、学生是任务的实践者,教师把教学内容设计成一个或多个具体的任务,学生可在教师的指导下,对提出的任务进行探索、分析、研究,并设法完成任务。
在创办计算机创新实践基地过程中,我校较好地运用了任务驱动模式,即从实践教学的角度出发,不断提高学生自主学习计算机知识的积极性和主动性。基于任务驱动模式的计算机创新实践基地的运行过程分为“开设导引讲座―公布创新课题―组建学习小组―指导作品设计―评价创新成果”等五个部分,如图2所示。
图2基于任务驱动模式的创新基地建设
(1) 开设导引讲座
在正常的计算机课程授课之余,每学期我们都安排经验丰富的计算机课的老师利用业余时间为全校学生开设一系列的计算机相关知识导引讲座(如表1所示),学生可以根据自己的兴趣随意听讲一门或多门讲座,了解自己所感兴趣的知识并与开设讲座的老师进行沟通交流。通过反馈得知,学生通过这些讲座扩大了自己对计算机知识的了解范围,增长了自主探索计算机知识的兴趣。
表 1部分计算机知识导引讲座
序号 讲座名称 主讲人 学时
1 网络游戏的开发与设计 … 4
2 LabVIEW图形化编程方法 … 4
3 计算机病毒的工作原理 … 4
4 影视动画制作技术 … 4
(2) 公布创新课题
在开设导引讲座的基础上,各位老师就自己相关的研究领域申报了多项创新课题,创新课题从大类上分为趣味类、专业类:趣味类课题(部分课题如表2所示)主要从激发学生对计算机知识的兴趣出发,而专业类课题(部分课题如表3所示)主要是利用计算机来解决专业学习中遇到的问题。它对应于“任务驱动法”中的“提出任务”环节(通过将相应的知识布置成一个个任务,由学生来自由选择自己所感兴趣的任务)。各个年级的学生都可以根据自己的兴趣报名参加一项创新课题,从而解决了传统教学中“一刀切”的问题,成为传统教学体系的一种有益补充。
表2部分趣味类创新课题
序号 课题 指导教师 课题说明
1 电子贺卡制作技术 … 利用多媒体制作工具,结合动画、声音等编辑和制作技术,制作包含动画和音乐的贺卡
2 LabVIEW图形化软件开发 … 学习基于LabVIEW的图形化软件开发平台应用,实践快乐编程
3 网络游戏开发 … 学习常见网络游戏的工作原理与设计技术,实现简单的网络游戏开发
4 VB环境下的拼图游戏 … 利用Visual Basic编写简单的计算机拼图游戏,具有模式设置、计时、评分、排行榜等功能
表3部分专业类创新课题
序号 课题 指导教师 课题说明
1 国债发行模拟交易系统的设计与实现 … 通过设计和实现该系统,可以使金融专业学生对金融市场运作机制有一个感性的认识
2 3DMAX模拟换热器开发与设计 … 通过设计3DSMAX模拟列管式热交换器,进一步研究其在化工生产中的作用
3 物理过程的计算机动态控制 … 将物理学习的一些运动变化过程用计算机生动地模拟显示、控制