李雪飛+李晶+余琍+代永平

摘 要：針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析當(dāng)前教學(xué)中存在的教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)內(nèi)容陳舊、程序設(shè)計課程不連貫等問題，提出合理組織教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法和改革教學(xué)方法、教學(xué)手段、課程評價等措施，旨在提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的實踐能力。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計；實踐教學(xué)改革；MASON；計算機編程

文章編號：1672-5913（2017）07-0118-04

中圖分類號：G642

0 引 言

在計算機及相關(guān)專業(yè)課程中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計類課程是學(xué)生必修的核心課程，在整個培養(yǎng)方案中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程占據(jù)著舉足輕重的地位。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想從提出到現(xiàn)在，一直是程序開發(fā)的主流思想，在未來很長一段時間也將是一種主要的編程思想，是所有計算機軟件開發(fā)人員必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)國家對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，在實踐教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)先明確對應(yīng)用型人才的基本要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①具有較強的文化素質(zhì)，專業(yè)基礎(chǔ)知識掌握較好，能夠掌握計算機學(xué)科主干課程的內(nèi)容；②實踐動手能力強，能夠快速掌握軟件、硬件的使用，充分理解計算機運行機制；③具有很強的分析問題、解決問題的能力；④要掌握一門或多門程序設(shè)計類語言，并充分理解程序設(shè)計原理，特別是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想。

1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計類課程在教學(xué)中的問題

1.1 教學(xué)目標(biāo)不明確

理論課與實驗課涇渭分明，使理論課的知識難以運用到實驗課中，造成了難以學(xué)以致用、學(xué)用脫節(jié)的狀況，在實驗中不能達到鞏固理論和檢驗理論的目的。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程不是單純的理論講解，其主要目的是增強學(xué)生的程序設(shè)計能力。首先需要選用適合的理論課教材，然后配合教材設(shè)置實驗課內(nèi)容，使實驗課和理論課相輔相成。

1.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程通常包括編程語言語法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)類庫等內(nèi)容。課程涵蓋的教學(xué)內(nèi)容很多，但存在實際教學(xué)課時過少的問題。同時，面向?qū)ο笳Z言課程學(xué)習(xí)難度比較大，包含各種不同需求的應(yīng)用框架，而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要偏向基本理論學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生不能真正掌握面向?qū)ο蟮暮诵乃枷?，對知識點理解困難，學(xué)習(xí)熱情降低，教學(xué)效果不夠理想[1]。

移動互聯(lián)大背景下應(yīng)用開發(fā)的理論與實踐教學(xué)模式，要求學(xué)生既要掌握扎實的計算機理論知識，又要掌握大數(shù)據(jù)、云計算等新理念、新技術(shù)。學(xué)生只有結(jié)合教學(xué)實踐，學(xué)習(xí)運用新技術(shù)，提高知識儲備，才能提升自己的實踐開發(fā)能力和項目管理能力。

1.3 程序設(shè)計類課程缺乏連貫性和一致性

當(dāng)前面向?qū)ο罄碚摻虒W(xué)中各章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性較小，實踐操作注重驗證性實驗，且前后實驗沒有連貫性和一致性，導(dǎo)致學(xué)生不能整體把握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想，缺乏對面向?qū)ο笏枷氲暮暧^認識，實踐動手能力很難提高，更沒有參與大型軟件項目的能力。

考慮到近年來，云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)市場前景廣闊。這對高校計算機專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)，尤其是計算機軟件開發(fā)人員培養(yǎng)來說，既是機遇也是挑戰(zhàn)。

2 教學(xué)改革的措施和方法

2.1 合理組織教學(xué)內(nèi)容

在實踐教學(xué)的初始階段和中間階段，按照學(xué)生對事物的普遍認知規(guī)律，可以采用從宏觀到具體的認識方式，合理組織教學(xué)內(nèi)容。首先，通過一個或多個覆蓋知識點廣的應(yīng)用程序，讓學(xué)生構(gòu)建對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程較完整的認識[1]，提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程設(shè)計的興趣。然后，把實際應(yīng)用程序各部分功能的實現(xiàn)原理，合理分解到教學(xué)的各章節(jié)知識結(jié)構(gòu)中，使學(xué)生建立整體概念，然后逐步細化，掌握知識點，由點到面、由淺到深地學(xué)習(xí)。這種層次化的學(xué)習(xí)方式，能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣。實踐證明，帶有目的性的教學(xué)，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)的最后階段，要求學(xué)生在掌握全部知識后進行總結(jié)，構(gòu)建宏觀的程序設(shè)計思維，利用掌握的知識和方法重新思考教學(xué)初期提供的完整程序，并鼓勵學(xué)生動手解決類似問題，以實現(xiàn)對知識的融會貫通，進而提高學(xué)生的實踐能力。

2.2 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。在實際教學(xué)中，只有激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，才能獲得更好的教學(xué)效果[2]。教師在安排教學(xué)內(nèi)容時，需要注重以下幾點。首先，要注重學(xué)生對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計類課程的第一印象，在第一堂課上激發(fā)學(xué)生對該課程的興趣。比如C++程序設(shè)計教學(xué)，在第一堂課上教師給學(xué)生演示常用的軟件程序（QQ、微信、游戲等），讓學(xué)生認識到這些程序就是將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，學(xué)習(xí)完本課程也能寫出如此實用的程序 [1]。其次，在往后的教學(xué)中，要避免照本宣科地給學(xué)生解釋知識要點，特別是比較枯燥、難以理解的知識點，例如繼承、多態(tài)，可以通過生活中的類似案例來講解，不僅讓學(xué)生明白編程語言的思想來源于生活，更能加深學(xué)生對知識點的理解。最后，在課程結(jié)束前，帶領(lǐng)學(xué)生重新學(xué)習(xí)第一堂課的內(nèi)容，介紹知識點在具體程序中如何運用，使學(xué)生明白課堂所學(xué)的知識點是構(gòu)成復(fù)雜程序的基本元素。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)完成后，要注意歸納總結(jié)，深入理解面向?qū)ο蟮暮诵乃枷?，在實踐中不斷提升自己的動手能力。

2.3 教學(xué)方法改革

在實際教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)以學(xué)生自主思考學(xué)習(xí)為主，教師起指引方向和介紹方法的作用，調(diào)動學(xué)生積極性，讓學(xué)生敢于表達自己的見解。教師可以引導(dǎo)學(xué)生相互討論[3]，讓學(xué)生成為課堂的主角。程序設(shè)計是一門實踐性強的課程，當(dāng)學(xué)生做課程設(shè)計遇到錯誤時，教師要真正給學(xué)生講清楚錯誤的原因，讓學(xué)生動手調(diào)試，錯誤能夠加深學(xué)生對知識點的理解。同時，每做完一個任務(wù)，教師就要對學(xué)生進行評價，站在學(xué)生的角度，幫助學(xué)生理清思路。這樣，學(xué)生不僅可以清楚問題的本質(zhì)，還能獲得更多的自信，增強對程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣。

2.4 教學(xué)手段改革

針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程抽象不易理解的特點，在實踐教學(xué)中可以采取多媒體的教學(xué)方式，有利于學(xué)生對知識點的理解。教師借助網(wǎng)絡(luò)通信工具，通過開設(shè)微信和QQ課程學(xué)習(xí)交流群[4]，鼓勵學(xué)生相互幫助。學(xué)生遇到問題，可在交流群中提出，請其他學(xué)生回答問題。對有見解、態(tài)度端正的學(xué)生，可以給予獎勵， 以構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)氛圍。課堂時間有限，教師在課余時間可以通過網(wǎng)絡(luò)通信工具加強與學(xué)生的溝通交流，給學(xué)生發(fā)送課件、參考書、源代碼等資料，以彌補課堂課時太少的問題[5]。同時，要注重利用網(wǎng)絡(luò)資源，例如MOOC、網(wǎng)易云課堂等在線學(xué)習(xí)資源，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.5 課程評價改革

合理的課程評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的客觀反映。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是一門實踐性很強的課程，課程評價要采用全面的評價方式，結(jié)合學(xué)生的課堂表現(xiàn)，對學(xué)生的程序設(shè)計能力做出評價。針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的特點，可以根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、課程設(shè)計和綜合程序等幾方面綜合評價。課堂表現(xiàn)可以在回答問題次數(shù)、上課出勤率、課后作業(yè)完成等方面對學(xué)生進行評價；課程設(shè)計考核可以通過參與課程設(shè)計次數(shù)、課程設(shè)計報告質(zhì)量、實驗代碼質(zhì)量等方面考核；綜合程序練習(xí)可以通過團隊成員互評、程序驗收答辯、項目綜合評價等給學(xué)生打分；最后再綜合這幾方面的分?jǐn)?shù)，給出一個能夠真實反映學(xué)生程序設(shè)計實踐水平的分?jǐn)?shù)評價，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)技能和學(xué)科應(yīng)用能力的提升。

2.6 面向需求設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)中，首先要注重講解理論知識，但更要注重將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的理論知識與具體程序設(shè)計相結(jié)合，讓學(xué)生在實踐中強化對理論知識的理解，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生對程序設(shè)計的興趣。

在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中，將配套一個完整的面向需求的實驗設(shè)計。課程實驗設(shè)計基于MASON仿真平臺，MASON是由George Mason大學(xué)用Java開發(fā)的離散事件仿真庫，全稱為Multi-Agent Simulator of Neighborhood[6]。選擇MASON平臺是因為該平臺的設(shè)計具有以下優(yōu)點：①性能高效，MASON的設(shè)計思路是為了使軟件更小且運行速度更快；②易上手，MASON仿真平臺操作簡單，官方亦提供了完整的操作文檔，即使初次接觸面向?qū)ο笳n程的學(xué)生也能快速入門，不必花費過多時間了解框架平臺的使用方法，可將學(xué)習(xí)精力集中在程序設(shè)計，更好地將課程知識運用到實踐操作；③擁有可視化GUI選項，MASON仿真平臺提供了GUI接口，方便操作者使用[7]。根據(jù)學(xué)生反饋，在初次接觸面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時，就能自己動手寫出帶有GUI的程序，更容易提升對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的興趣和學(xué)習(xí)熱情。

在教學(xué)實驗中，參考面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)內(nèi)容和MASON平臺的特點，筆者設(shè)計了配套的課程實驗，實驗題目見表1。學(xué)生在課程初期可以根據(jù)興趣選擇一個實驗題目，獨立完成實驗。隨著課程不斷進行，對實驗的程序設(shè)計要求由淺入深、層次推進，每個階段將需求與最新的知識點相結(jié)合，既深化了課堂的理論知識，又強化了動手能力和解決問題能力，讓學(xué)生切身體會到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的優(yōu)點。

具體來說，應(yīng)采用從整體到局部的方式組織教學(xué)內(nèi)容，將課程分為4個層次：①面向?qū)ο笳Z言基礎(chǔ)；②類與對象，繼承與派生；③設(shè)計模式；④軟件工程理論及大型軟件的研發(fā)和維護。在教學(xué)中將圍繞這4個層次的知識體系進行課堂教學(xué)和實驗設(shè)計。隨著理論教學(xué)的推進，學(xué)生在課堂和試驗中學(xué)到的知識越來越多，實驗也將逐步擴展成為一個小型項目，完成對學(xué)生程序設(shè)計綜合能力的訓(xùn)練。

教學(xué)實驗的設(shè)計將采用滾雪球的疊加方式[8]，設(shè)計思路見圖1。實驗的設(shè)計應(yīng)該將不同層次的知識點貫穿起來，隨著知識層次的深入，將現(xiàn)階段實驗逐步遷移到下一知識層次，并不斷對實驗提出新的要求和改善目標(biāo)。表2是其中一個實驗的概要設(shè)計描述。

在實驗課程的實際運行中，還將對實驗的管理、考核方式進行改革。實驗課程的時間安排將采取分階段檢查的方式，每一階段在前一階段已完成的情況下，由教師對當(dāng)前的階段性成果進行評估；然后再根據(jù)實驗選題設(shè)置新的需求或?qū)σ淹瓿傻男枨筇岢鲂薷?，讓整個實驗進度循序漸進，由易到難；最終將綜合各個階段的成果進行綜合考核，將實驗考核分?jǐn)?shù)作為最后總評成績的重要參考之一。

3 結(jié) 語

本文針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀，根據(jù)學(xué)生對事物認知規(guī)律，合理組織教學(xué)內(nèi)容，旨在教學(xué)過程中不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣。學(xué)生對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想有了清晰的認識，在實踐過程中能夠運用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的方法，編寫出擴展性強、實用性強的軟件。利用MASON仿真平臺完成課程設(shè)計，能夠更好地鍛煉學(xué)生的動手實踐能力。近一年的實踐證明，采用這種教學(xué)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情明顯提高，教學(xué)效果得到了顯著提升。在今后的教學(xué)過程中，我們將不斷改進這種教學(xué)方式，以提高學(xué)生的實踐動手能力為目標(biāo)，順應(yīng)時代的需求，不斷完善教學(xué)模式。

參考文獻：

[1] 黃素萍. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)改革模式研究[J]. 教育教學(xué)論壇， 2013（2）： 264-265.

[2] 葉恒舟， 牛秦洲. Java教學(xué)實踐與編程思維培養(yǎng)[J]. 計算機教育， 2009（21）： 115-116.

[3] 朱玲， 宋虹. 英語學(xué)習(xí)需求視角下的理工類高校大學(xué)英語課程設(shè)置[J]. 教育教學(xué)論壇， 2013（2）： 265-267.

[4] 孫麗君， 鄒紅艷. 以應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的Java開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用課程建設(shè)與教學(xué)實踐[J]. 計算機教育， 2016（12）： 38-41.

[5] 趙玲玲， 邵秀鳳， 李丹丹.“Java程序設(shè)計”平臺課建設(shè)課程改革[J]. 北京城市學(xué)院學(xué)報， 2016（5）： 80-85.

[6] Luke S， Balan G C， Panait L A， et al. MASON： A Java multi-agent simulation library[EB/OL]. [2017-05-26]. https：//wenku.baidu.com/view/b2d2572b453610661ed9f4f3.html.

[7] 陳悅峰， 董原生， 鄧立群. 基于Agent仿真平臺的比較研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報， 2011（1）： 110-116.

[8] 尹義龍. 數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的教學(xué)實踐體系探討[J]. 計算機教育， 2008（15）： 23-27.

（編輯：孫怡銘）