基于導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法探索

摘要:本文從計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的作用、特點(diǎn)出發(fā)，指出計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中實(shí)際存在的主要問(wèn)題，并提出基于兩種教學(xué)導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)階段目標(biāo)控制方法。在實(shí)際的教學(xué)中，兩種教學(xué)導(dǎo)向的有機(jī)結(jié)合可充分發(fā)揮學(xué)生的專長(zhǎng)、挖掘?qū)W生的潛能，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:實(shí)踐教學(xué);教學(xué)效果;教學(xué)方法;教學(xué)導(dǎo)向;階段目標(biāo)控制

計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，如操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其理論性強(qiáng)、概念比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感覺(jué)難學(xué)且乏味，缺乏趣味性。但如果在課程理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，進(jìn)行必要的課程實(shí)踐，則能夠使學(xué)生對(duì)課程所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行全面的綜合訓(xùn)練，合理地應(yīng)用書本上學(xué)到的知識(shí)來(lái)解決社會(huì)生活中的實(shí)際問(wèn)題。因此，實(shí)踐教學(xué)不僅可使學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的內(nèi)容有直觀的感受，而且可有效地提高學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。更為重要的是，課程的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程能夠使學(xué)生不斷加深對(duì)這些理論知識(shí)的理解和體會(huì)，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力，包括問(wèn)題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼的基本技能和技巧、一整套軟件的集成和測(cè)試方法以及團(tuán)體協(xié)作精神。總之，實(shí)踐教學(xué)的作用巨大，它是計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)過(guò)程不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的最重要的一步。這其中最為關(guān)鍵的問(wèn)題是選擇科學(xué)的教學(xué)方法，以提高實(shí)踐教學(xué)的效果。

本文從計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)和存在的基本問(wèn)題出發(fā)，探索如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)效果，提出了一種基于導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)方法。通過(guò)這種科學(xué)的教學(xué)方法，使學(xué)生真正理解并掌握本專業(yè)的精髓。

1實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等，除課程實(shí)驗(yàn)完成的任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單外，其他的實(shí)踐課程綜合性均相對(duì)較高。本文討論主要面向綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)。根據(jù)我們多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的幾個(gè)基本特點(diǎn):

(1) 教學(xué)內(nèi)容偏重實(shí)際操作。以練習(xí)為主，以教為輔，教與練結(jié)合。不像理論課的教學(xué)，偏重于介紹課程中抽象的概念和原理，實(shí)踐教學(xué)是在學(xué)生理解相關(guān)的概念、原理基礎(chǔ)之上，以學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐為主要內(nèi)容，教師主要是給出大致的實(shí)踐目標(biāo)與方法供學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中參考。

(2) 目的性強(qiáng)。實(shí)踐教學(xué)中，通常都要求學(xué)生利用已學(xué)的知識(shí)來(lái)解決一個(gè)具體問(wèn)題。如操作系統(tǒng)中的進(jìn)程管理、文件管理等問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)查找關(guān)鍵路徑等問(wèn)題，都要求學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)結(jié)束時(shí)提交具有較高的完整性、正確性、可靠性、一致性的系統(tǒng)。

(3) 學(xué)生的自主性與教師的導(dǎo)向性。每個(gè)大學(xué)生都是有意識(shí)的和理性的個(gè)體，其行為具有自主性的特點(diǎn)。在實(shí)踐教學(xué)中要充分發(fā)揮其自主性，包括實(shí)踐過(guò)程中所采用的技術(shù)路線、設(shè)計(jì)目標(biāo)的內(nèi)容和表現(xiàn)形式都有其選擇的自由。但同時(shí)，教師的導(dǎo)向作用是不可或缺的，主要包括學(xué)生的個(gè)體特征分析和教學(xué)目標(biāo)分析。一方面，教師可針對(duì)學(xué)生個(gè)體的差異，結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)和課程的實(shí)際，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容選用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式(如講解、討論等)，根據(jù)學(xué)生的個(gè)人情況因材施教，促使能者多學(xué)，以充分發(fā)掘每個(gè)學(xué)生的潛在能力;另一方面，可有效防止學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中偏離了所需解決問(wèn)題的本質(zhì)。并通過(guò)對(duì)實(shí)踐階段性目標(biāo)的把握，使實(shí)踐過(guò)程循序漸進(jìn)，逐步深化呈螺旋式上升。結(jié)合學(xué)生的個(gè)人情況和一系列階段性目標(biāo)控制的教學(xué)方法，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生特長(zhǎng)，發(fā)掘?qū)W生潛力的目的。

(4) 教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)相對(duì)集中。計(jì)算機(jī)專業(yè)的理論教學(xué)的時(shí)間相對(duì)分散，便于學(xué)生慢慢消化那些相對(duì)抽象的原理和概念，而實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間相對(duì)集中，要求學(xué)生在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)的、綜合的訓(xùn)練，對(duì)某門課程(如操作系統(tǒng)課程)或?qū)I(yè)主要課程(如畢業(yè)設(shè)計(jì))的內(nèi)容有直觀的、全面的認(rèn)識(shí)。另外，與其他專業(yè)不同，計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)的地點(diǎn)也更加集中，一些軟件開發(fā)和硬件設(shè)計(jì)之類的實(shí)踐一般都在機(jī)房或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行(因?yàn)閷W(xué)生參與現(xiàn)場(chǎng)施工、布線之類的機(jī)會(huì)較少)。

2實(shí)踐教學(xué)中面對(duì)的主要問(wèn)題

由于實(shí)踐教學(xué)的這些特殊特點(diǎn)，導(dǎo)致絕大數(shù)學(xué)生都認(rèn)為“實(shí)踐課程難，不知如何下手”。為了使學(xué)生克服這樣的心理問(wèn)題，循序漸進(jìn)地進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，通常我們都對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分階段控制，因此，教師在實(shí)踐教學(xué)中面對(duì)的主要問(wèn)題是階段目標(biāo)的控制。

教師對(duì)于實(shí)踐課程中每個(gè)階段目標(biāo)控制的效果對(duì)最終的教學(xué)效果會(huì)產(chǎn)生直接的影響。計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐過(guò)程和軟件開發(fā)一樣，是一個(gè)具有生命周期分階段的過(guò)程。該專業(yè)的實(shí)踐過(guò)程通常分為問(wèn)題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等幾個(gè)基本階段。在實(shí)踐的每個(gè)階段都要得出最終結(jié)果的一個(gè)或幾個(gè)組成部分(以文檔資料形式或程序模塊形式存在)，一個(gè)實(shí)踐結(jié)果必須有完整的配置組成。要充分認(rèn)識(shí)到每個(gè)階段都是必要的，且前一個(gè)階段的完成質(zhì)量對(duì)后一個(gè)階段的質(zhì)量有較大的影響，不同階段的修改所付出的代價(jià)也是不同的，這種修改的代價(jià)隨著階段的深入而呈放大趨勢(shì)。因此，計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中階段目標(biāo)的控制是教師一個(gè)非常重要的任務(wù)，良好的階段控制既可以使學(xué)生按時(shí)按質(zhì)完成實(shí)踐，又可以使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中少走彎路，充滿信心地去解決實(shí)踐課程中所遇到的問(wèn)題。

3實(shí)踐教學(xué)中兩種教學(xué)導(dǎo)向

根據(jù)實(shí)踐教學(xué)中教師必須面對(duì)的主要問(wèn)題，這里我們提出基于提高學(xué)生動(dòng)手能力和提高學(xué)生理論研究能力兩種導(dǎo)向的分階段教學(xué)方法。

3.1以提高學(xué)生動(dòng)手能力為導(dǎo)向

在實(shí)踐教學(xué)中，為切實(shí)提高計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，我們按照問(wèn)題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等幾個(gè)基本階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，嚴(yán)格控制每個(gè)階段的進(jìn)程和目標(biāo)。下面以文獻(xiàn)[1-2]中的銀行家算法解決軟硬件資源的安全分配問(wèn)題為例進(jìn)行說(shuō)明。

3.1.1問(wèn)題分析

這個(gè)階段不是具體地解決問(wèn)題，而是準(zhǔn)確地確定“為了解決這個(gè)問(wèn)題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么，它必須具有哪些功能”。要避免學(xué)生一開始就考慮問(wèn)題怎么做，不進(jìn)行細(xì)致的分析就考慮怎么做，思路肯定比較混亂，這必然影響學(xué)生解決問(wèn)題的自信心。

這個(gè)階段要求學(xué)生結(jié)合問(wèn)題，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致的分析。文獻(xiàn)閱讀分析能力是所有同學(xué)必須具備的，這個(gè)階段可以充分發(fā)揮理論學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)(圖1中A類型和B類型的同學(xué))的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)他們帶動(dòng)其他同學(xué)克服實(shí)踐課程中的畏難情緒。如資源分配問(wèn)題要求學(xué)生通過(guò)分析理解產(chǎn)生死鎖的4個(gè)必要條件，了解實(shí)現(xiàn)的模擬系統(tǒng)應(yīng)包括資源設(shè)置、進(jìn)程設(shè)置、資源分配和資源動(dòng)態(tài)申請(qǐng)等幾個(gè)方面。

4.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)通常是要求學(xué)生根據(jù)相關(guān)原理設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的模擬系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段要求學(xué)生根據(jù)問(wèn)題分析階段的結(jié)果給出解決問(wèn)題的方案，且解決方案盡可能有幾種，以便通過(guò)比較選擇出一種更為合理的方案執(zhí)行，并給出相應(yīng)的系統(tǒng)總流程圖和系統(tǒng)的詳細(xì)流程圖等文檔資料。例如用銀行家算法實(shí)現(xiàn)資源分配問(wèn)題，要給出相應(yīng)的銀行家算法的所要使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的偽碼過(guò)程、模塊的數(shù)據(jù)流圖以及系統(tǒng)的流程圖。這個(gè)階段學(xué)生可充分發(fā)揮自己的自主創(chuàng)造性。

3.1.3編碼

在較好地完成前兩個(gè)階段后，學(xué)生就可以動(dòng)手編寫程序代碼。學(xué)生可根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，自主選擇一種高級(jí)語(yǔ)言將前一個(gè)階段的結(jié)果翻譯成對(duì)應(yīng)的程序。在實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)中，采用這種分階段的方法，大多數(shù)同學(xué)發(fā)現(xiàn)編碼實(shí)現(xiàn)階段不像他們想象的那么難了。這有幾方面的原因，一是通過(guò)前兩個(gè)階段的透徹分析，學(xué)生的自信心有了一定提高;二是通過(guò)對(duì)編碼詳細(xì)準(zhǔn)確的資料的對(duì)照，達(dá)到動(dòng)手能力強(qiáng)和理論能力強(qiáng)的同學(xué)互相取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。

3.1.4集成、測(cè)試

這個(gè)階段是非常重要的一個(gè)階段，因?yàn)楸倦A段是系統(tǒng)的高可靠性、正確性的保證，但往往被大多數(shù)同學(xué)們忽視。很多自稱動(dòng)手能力強(qiáng)的同學(xué)也缺乏系統(tǒng)測(cè)試能力，因此，在實(shí)踐教學(xué)中，首先要告訴學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)按照一定測(cè)試方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，然后通過(guò)教師的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試(及相應(yīng)的調(diào)試)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步完善。

這種分階段的教學(xué)，既能使學(xué)生掌握了系統(tǒng)開發(fā)的基本過(guò)程，更重要的是它能夠使學(xué)生在充分鞏固理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，動(dòng)手能力有很大程度的提高。

3.2以提高學(xué)生理論研究能力為導(dǎo)向

在實(shí)踐教學(xué)中，雖然以提高動(dòng)手能力為導(dǎo)向的分階段教學(xué)有較好的教學(xué)效果，但仍然存在一部分同學(xué)側(cè)重于理論研究，他們有較強(qiáng)理論研究興趣。對(duì)于這部分同學(xué)，為充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，我們順應(yīng)學(xué)生的偏好，采用不同的教學(xué)方法，以提高理論研究為導(dǎo)向?；谶@種導(dǎo)向的教學(xué)方法我們也將其分為不同的幾個(gè)階段。下面以操作系統(tǒng)課程中的磁盤調(diào)度算法[3]研究為例進(jìn)行說(shuō)明。

3.2.1問(wèn)題分析

對(duì)所需研究的問(wèn)題做深入分析，通過(guò)查閱資料了解問(wèn)題的研究意義、背景與現(xiàn)狀。例如對(duì)磁盤調(diào)度算法的研究，分析該算法對(duì)當(dāng)前海量信息存取的意義、主要有哪些相關(guān)的算法以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)、時(shí)間復(fù)雜度等。包括一些經(jīng)典調(diào)度算法先來(lái)先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、掃描算法、LOOK算法[4]、循環(huán)掃描算法、磁盤性能模型的優(yōu)化調(diào)度算法[5] 以及智能網(wǎng)絡(luò)磁盤調(diào)度算法[6]。

3.2.2理論創(chuàng)新

在完成問(wèn)題的背景、現(xiàn)狀分析后，引導(dǎo)學(xué)生從某一個(gè)角度去對(duì)現(xiàn)有的理論進(jìn)行修改或合并等，以達(dá)到新的調(diào)度算法在時(shí)間性能或空間性能上的優(yōu)化，也可以對(duì)算法性能結(jié)果作理論推導(dǎo)研究。如對(duì)于磁盤調(diào)度算法，我們可以從基于平均尋道時(shí)間的角度去分析現(xiàn)有的算法，綜合應(yīng)用SSTF和LOOK算法的優(yōu)劣[3]，給出新的算法優(yōu)化策略。

3.2.3正確性驗(yàn)證

對(duì)于理論創(chuàng)新的結(jié)果需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐過(guò)程)驗(yàn)證其正確性。如果是理論推導(dǎo)，則需要清晰的證明，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試算法所涉及到的各個(gè)參數(shù)在不同情況下的數(shù)值;如果是對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行修改或合并，使時(shí)間性能或空間性能有所提高，則需要做詳細(xì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)以圖形等形式明確給出性能提高的比例。

通過(guò)這種教學(xué)方法，在保證學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯孔黠L(fēng)的基礎(chǔ)上逐步提高理論研究能力。

4結(jié)語(yǔ)

文章根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，分析了計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問(wèn)題:教師對(duì)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的階段控制問(wèn)題。并提出以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為導(dǎo)向和培養(yǎng)學(xué)生理論研究能力為導(dǎo)向的新型教學(xué)方法，該方法可有效避免學(xué)生在面對(duì)實(shí)踐課程時(shí)的心理懼怕問(wèn)題，并給出基于兩種導(dǎo)向的階段目標(biāo)控制方法，在實(shí)踐教學(xué)中取得較好的效果。

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Exploring Guiding-based Teaching Methods in Computer Professional Practice

ZHANG Shun-xiang， ZHU Guang-li

(Institute of Computer Science and Engineering， Anhui University of ScienceTechnology， Huainan 232001，China )

Abstract: Start from several basic aspects of practice teaching such as role， characteristics， through deep analysis of these characteristics， we present the main existing problem in computer professional practice teaching. To solve this problem reasonably， this paper proposed a novel teaching method of stage target controlling which is based on two different principles of teaching guiding. Dynamic integration of these principles can effectively develop student’s speciality， mine student’s potentiality. It has achieved better effect in practice teaching.

Key words: practice teaching; teaching effect; teaching methods; teaching guiding; stage target controlling

(編輯:彭遠(yuǎn)紅)