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        基于全學時實驗的程序設計基礎課程教學改革

        2018-10-25 03:14:54梁志劍常力丹商細云
        計算機教育 2018年10期
        關鍵詞:程序設計學時考核

        梁志劍,常力丹,井 超,商細云

        (中北大學 大數(shù)據(jù)學院,山西 太原 030051)

        0 引 言

        計算機程序設計能力作為計算機相關專業(yè)學生的必備基本能力之一,在計算機語言類課程教學過程中,采用傳統(tǒng)的“理論+實驗”教學模式和筆試考核方法收不到很好的能力培養(yǎng)效果。

        以中北大學為例,2016年9月之前,程序設計基礎課程采用“教室學習理論、實驗室動手實踐”的教學模式,和“期末考試為主、平時作業(yè)為輔”的考核方法,在后續(xù)課程開展過程中問題表現(xiàn)突出。例如,數(shù)據(jù)結構以該課程為先導課,教學內容以該課程中的指針、結構體和文件為基礎,教學過程中發(fā)現(xiàn)有超過半數(shù)的學生不能熟練運用指針對鏈表操作,降低了數(shù)據(jù)結構課程實踐環(huán)節(jié)的教學質量。

        分析以上現(xiàn)象,原因有二:①給予學生實踐動手的時間不足;②忽視了教學過程中教學質量的監(jiān)控,不能真正掌握學生實踐動手能力的情況[1]。

        1 全學時實驗教學模式的特點

        全學時實驗教學模式是一種以實踐環(huán)節(jié)展開的教學過程。該模式通過教學內容、教學方式和考核方式的革新,提升學生利用計算機解決實際問題的能力[2]。

        1.1 教學內容以解決實際問題為核心

        “學以致用”是學習宗旨,編程解決實際問題是學習目標。教學過程中應采用解決實際問題作為核心教學內容[3],而解決實際問題的首要步驟是將實際問題轉化為教學問題,通過反復訓練,可全面培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力,同時也有助于督促學生主動查閱資料、積極思考,有助于加深對理論知識的理解[4]。

        1.2 教學方式以師精講生多練為導向

        采用全學時實驗教學模式,旨在培養(yǎng)學生主動獲取知識的能力。教學過程中,應給予學生充足的實踐動手時間,讓學生主動發(fā)現(xiàn)問題,提出問題;同時,教師通過個別指導和講授共性問題并總結而提高教學效率,最終達到在學生腦海里構建出清晰的知識結構。

        1.3 考核方式以評價學習過程為重點

        學習是知識積累的過程,學習效果的好壞不僅要反映最終的學習結果,還要反映整個學習過程的學習態(tài)度[5]。通過強化學習過程的監(jiān)控和所學知識完整性的考核,避免了部分學生平時放松、期末突擊的不良學習習慣,激勵學生平時認真學習,很好地改善學生學習風氣,實現(xiàn)以考促學的目的。

        2 全學時實驗教學模式的實施

        基于全學時實驗教學模式的特點,教師應從教學內容、教學方式和考核方式3方面的改革全面提升學生的程序設計能力、分析解決實際問題的能力,并經(jīng)過“實踐—總結—再實踐—再總結”的教學改革過程強化能力的培養(yǎng)。

        2.1 解決切身實際問題以科學構建教學內容

        在新的教學模式下構建教學內容時,以教學大綱為藍本,從中提煉知識點,圍繞知識點,尋找與學生學習生活相關的實際問題,并加以解決。例如,在講授順序結構程序設計方法知識點時,提出如下問題:軍訓的日子非常辛苦,但更多的是它給我們帶來了無限美好的回憶。軍訓結束后,我們都要將自己整理得干干凈凈,少不了洗洗衣服。初到學校,你就購買了兩個盆,一個小的洗臉盆和一個較大的洗衣盆。為了將衣服洗得既干凈又省力,我們通常先將衣服浸泡一會兒,同時,內外衣也要求使用不同的洗潔精。于是,你打了兩盆水,毫不猶豫地在小的洗臉盆中加入了外套洗潔精,大的洗衣盆里加入了內衣專用洗潔精。由于外套比較多,結果你發(fā)現(xiàn)洗臉盆根本無法浸泡全部的外衣。在不浪費各種資源的前提下該怎么辦。這是一個既常見,又充滿生活小常識的問題,與學生生活緊密聯(lián)系,同時也與課程知識點緊密結合。通過對問題分析,發(fā)現(xiàn)所要解決的是交換兩個數(shù)的問題,問題中的兩個數(shù)分別是大盆和小盆,要交換的是兩個盆中的水,即兩個數(shù)據(jù)的值。生活中解決該問題的方法是找第三個盆,作為交換盆,計算機解決該問題時,需要定義第三個變量,作為交換變量,這樣就將實際問題抽象為能用計算機解決的數(shù)學問題了。

        通過引入實際問題,不但可以增強學生解決問題的欲望,還能夠普及生活常識,潛移默化地教授學生如何珍惜時間,度過一個有意義的大學生活,更重要的是能夠提升學生分析問題并利用計算機解決問題的能力。

        2.2 單班教學合作學習以全面提高學習效率

        教學開展過程中,摒棄傳統(tǒng)的多班合上,采取單班獨立教學的模式,采用“教師提出問題—學生分析和解決問題—教師總結“的教學方法,小問題獨立解決,培養(yǎng)學生獨立思考的能力;大問題以小組為單位共同解決,培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的意識。

        在開展本項教學活動時,“分幾組、分好組”格外重要。分組時綜合考慮“成績差異、性格差異、男女比例”等因素,每組成員5人左右,設組長1人,各小組成績均衡,男女比例一致,小組成員性格互補,在征求學生意見的前提下,盡量選擇性格開朗成績較好的同學作為組長。在初期考慮成績差異時,主要參考高考成績中的理科分數(shù),隨著課程的深入學習,再逐漸參考學生的表現(xiàn);實驗過程中,以組為單位順序安排座位,對問題共同討論、共同分析,獨立編寫代碼共同解決問題,組長負責任務分配、實驗結果匯報及問題反饋。

        通過單班教學合作學習的教學方式,可以給老師更多認識和熟悉學生的機會,突出學生的主體地位,強化學生對自己學習的責任感及對合作伙伴學習進展的關心,有利于師生間的有效交流、學生間的彼此了解,促成親密融洽人際關系的建立,培養(yǎng)合作能力和團隊精神,同時,這種教學方式也能夠為學生提供一個較為輕松、自主的學習環(huán)境,提高學習效率、組織能力和創(chuàng)造能力。

        2.3 充分利用各種資源以提供更多答疑途徑

        大學期間,學生有更多的自主支配時間,為了使學生有效利用時間高效學習,課程提供了多種學習交流平臺,隨時隨地解答問題。采取的具體措施:①從創(chuàng)新實驗室遴選優(yōu)秀學員加入課程輔導團隊,輔助授課教師指導學生高效完成實踐教學任務;同時,對輔導團隊成員而言,既是一份收獲、一份認可,也是一份榮譽。②提供面對面交流的環(huán)境,安排課程組老師坐班答疑,學生只要有問題,可隨時找老師進行面對面交流。③利用網(wǎng)絡技術構建基于移動端的學習平臺和學習論壇,學生通過學習平臺可進行預習和知識鞏固,此外,教師每周都會有一到兩次在線課堂,講授課程重點和難點,并在線答疑,以此解決學生的遺留問題;學習論壇為學生提供了信息共享空間。④建立QQ和微信學習交流群,為課程學習愛好者提供一個開放的交流環(huán)境和學習空間。

        2.4 階段測試期末考核以合理評價學習結果

        階段性測試有助于學生對學習內容及時總結,形成一種“學習—總結—再學習—再總結”循序漸進的學習習慣;同時,基于階段性測試結果,教師也能及時發(fā)現(xiàn)問題并進行查漏補缺,提高教學效果,結合期末考核結果,將更科學合理地評價學生的學習結果。

        程序設計基礎課程階段性測試分為8個階段進行,階段性測試成績占80%,期末考核成績占20%,取消了作業(yè)、實驗報告及考勤等形式的平時成績。階段測試與期末考核相結合的考核評價體系見表1。

        3 全學時實驗教學模式的實踐結果

        我校自2014年9月以來,不斷進行程序設計基礎課程的教學改革,先后進行了實驗學時調整、教學內容優(yōu)化、考核方式無紙化等工作,2016年9月開始全面實施全學時實驗的教學模式,大幅提升了學生編寫完整程序的能力、分析解決實際問題的能力、參加學科競賽的獲獎比例(改革成效如圖1所示),這種教學模式的優(yōu)點在后續(xù)數(shù)據(jù)結構課程學習中體現(xiàn)尤為明顯。問卷調查結果顯示,絕大多數(shù)學生更愿意接受全學時實驗教學模式,學生普遍認為多實踐多動手才是學好編程語言最有效的途徑。同時,這種教學模式也得到了省內其他高校同行的認可。

        4 結 語

        程序設計基礎作為計算機類相關專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,目的是使學生熟練掌握計算機編程語言的程序設計方法,培養(yǎng)學生利用計算機解決實際問題的能力[6-8]。全學時實驗教學模式在該課程中的應用取得了一定的效果,這為面向對象程序設計(C++)、Java程序設計基礎等課程的教學改革奠定了堅實的基礎。

        表1 考核評價體系

        圖1 近3年程序設計基礎課程教學改革成效

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