非計算機專業(yè)程序設(shè)計實驗教學(xué)改革

孫 霞，張玉生

（常熟理工學(xué)院 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

計算機程序設(shè)計課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握、運用一種計算機高級語言進(jìn)行相關(guān)的程序設(shè)計和開發(fā)，并為以后解決實際問題做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。因此，充分發(fā)揮實驗教學(xué)的作用，培養(yǎng)、提高學(xué)生的動手能力和綜合技能顯得尤為重要。但是目前在程序設(shè)計的實驗教學(xué)過程中還存在著許多問題，導(dǎo)致實驗教學(xué)效果不理想。本文對高校非計算機專業(yè)程序設(shè)計實驗教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和探討，提出了程序設(shè)計實驗教學(xué)的改革方案。

一、程序設(shè)計實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）非計算機專業(yè)學(xué)生不重視程序設(shè)計課程

程序設(shè)計課程作為非專業(yè)課，學(xué)生不清楚、也不了解學(xué)習(xí)了本課程后能夠解決哪些專業(yè)領(lǐng)域方面的問題，認(rèn)為本課程在以后的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作中沒有實際的應(yīng)用價值。同時由于實驗課時安排時間較少，因此學(xué)生大都是把程序設(shè)計課程當(dāng)做一門公共基礎(chǔ)課來學(xué)習(xí)，對課程的重視度不夠，認(rèn)為學(xué)習(xí)本課程只是為了應(yīng)付期末考試，在學(xué)習(xí)時還是死記硬背，對程序設(shè)計的一些基本編程知識和應(yīng)用掌握的不深入；在實驗環(huán)節(jié)中，實際動手能力較差，進(jìn)行程序設(shè)計的邏輯思維能力較差。另外，大部分學(xué)生的課余時間都用在了專業(yè)課程的學(xué)習(xí)上，而分配在程序設(shè)計課程上的學(xué)習(xí)時間很少，更不會花時間進(jìn)行上機操作，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。

（二）程序設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容安排不合理

在程序設(shè)計課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師在選取實驗內(nèi)容時沒有充分考慮全班學(xué)生的基礎(chǔ)差異和學(xué)生在程序設(shè)計能力方面的差異，實驗課上通常布置相同的實驗內(nèi)容要求全班同學(xué)完成［1］。對于基礎(chǔ)好、動手能力較強的學(xué)生，能夠在較短的時間內(nèi)完成，從而會認(rèn)為實驗內(nèi)容較簡單，體會不到分析問題、解決問題的樂趣，感覺課程沒有挑戰(zhàn)性，因此學(xué)習(xí)本課程的積極性會有所降低。而對于基礎(chǔ)稍差的學(xué)生，要求他們在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成實驗則會有一定的困難，遇到的問題不能得到及時的解決，長此以往也會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（三）實驗教學(xué)資源不足，教學(xué)形式單一

目前，大部分教師在進(jìn)行程序設(shè)計實驗的教學(xué)時，都是首先布置實驗內(nèi)容，講述實驗?zāi)康摹⒅攸c與難點，然后要求學(xué)生按照給定的內(nèi)容進(jìn)行操作。這樣的實驗教學(xué)方式存在很多弊端［2］。一方面，隨著招生規(guī)模的不斷擴大，高校學(xué)生的數(shù)量逐年增加，再加上機房資源的局限性，存在著多個班級、不同課程同時上課的現(xiàn)象，因此上機時學(xué)生人數(shù)過多，教師在講述一些注意事項時，學(xué)生的注意力不集中，導(dǎo)致在實驗時又會出現(xiàn)教師提醒過的各種錯誤。由于班級人數(shù)多，教師也無法詳細(xì)了解每個學(xué)生的操作情況，不能全面掌握全班學(xué)生的實際編程能力。另一方面，實驗教學(xué)的內(nèi)容大多是驗證性實驗，而開放性、綜合性實驗較少［3］，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生根據(jù)實驗內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一、機械地操作，長期下去將會導(dǎo)致學(xué)生思維呆板，表現(xiàn)在做程序設(shè)計題目時不會舉一反三。如果對于實驗指導(dǎo)書上的題目進(jìn)行修改，在題目稍有變化的時候?qū)W生就不能獨立的編程實現(xiàn)。這樣的教學(xué)模式無助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。第三，學(xué)生習(xí)慣了按照教師布置的實驗內(nèi)容進(jìn)行操作，勢必造成對教師的依賴性和學(xué)習(xí)的枯燥性，一旦教師沒有布置實驗內(nèi)容，他們將無所適從，不知道上機要做些什么。

二、程序設(shè)計實驗教學(xué)改革措施

（一）結(jié)合專業(yè)制定實驗教學(xué)內(nèi)容

對于非計算機專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的主要目的是能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域。因此教師在教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生講述學(xué)習(xí)本課程可以解決專業(yè)領(lǐng)域中的什么問題，并講授一些學(xué)科現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)自己感興趣的東西。另外教師在設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容前，還要結(jié)合專業(yè)方向?qū)嶒灤缶V和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)的分析研究，精心設(shè)計實驗項目，除了驗證性實驗外，教師還應(yīng)安排一些設(shè)計性實驗，在一定條件下加入能夠解決具體專業(yè)問題的實驗內(nèi)容［4］。

例如化學(xué)學(xué)院的學(xué)生在學(xué)習(xí)VB程序設(shè)計課程時，教師可以設(shè)計一個實例，讓學(xué)生編寫VB程序來計算酸堿中和反應(yīng)的PH值，并顯示在該PH值條件下各酸堿指示劑的顏色。該實驗一方面需要用到化學(xué)專業(yè)知識，另一方面需要在VB中設(shè)計界面，并且使用VB中的一些控件及其相應(yīng)的屬性、方法和事件將結(jié)果顯示出來。在程序設(shè)計好后，學(xué)生只需要輸入酸、堿各項數(shù)據(jù)，就能很方便地得到中和反應(yīng)后的PH值，大大減輕了計算量，并且能夠直觀地查看在一定PH條件下各酸堿指示劑的顏色。學(xué)生在完成此實驗的過程中可以掌握知識、方法，提高技能，并且能夠清楚的認(rèn)識到使用程序設(shè)計工具在專業(yè)學(xué)習(xí)中的實際應(yīng)用價值。

（二）分層次設(shè)計實驗內(nèi)容，進(jìn)行課堂教學(xué)總結(jié)反思

教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時，針對學(xué)生的基礎(chǔ)差異及實際動手能力的差異，設(shè)計出不同難度的實驗內(nèi)容，使學(xué)生根據(jù)自身的情況選擇相應(yīng)的題目。例如對于VB程序設(shè)計中的“循環(huán)控制結(jié)構(gòu)”知識點，可以設(shè)計三級難度的題目：基本題目（如九九乘法表、水仙花數(shù)）、提高題目（如兔子產(chǎn)子、猴子吃桃問題）、挑戰(zhàn)題目（如角谷猜想、哥德巴赫猜想），這些難度不同的題目能夠解決一些實際問題，又有一定的趣味性和挑戰(zhàn)性?；A(chǔ)較差的學(xué)生要求完成基本題目，并鼓勵做一些提高題目，基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以鼓勵他們完成提高題目以及難度比較高的挑戰(zhàn)題目。這樣可以提高學(xué)生的動手操作能力，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)的潛能，全面提升學(xué)生的綜合能力與素質(zhì)。

在每次實驗課結(jié)束前，教師還需要對本次實驗過程中所出現(xiàn)的情況進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)學(xué)生在編程中遇到的問題、分析問題產(chǎn)生的原因，并指出解決問題的方法，以便使學(xué)生掌握正確的編程方法。另外教師可以將優(yōu)秀學(xué)生的程序展示給全班同學(xué)，也可以讓優(yōu)秀學(xué)生對自己的編程思路及方法進(jìn)行講解分析，這樣可以讓全班同學(xué)都學(xué)習(xí)到不同的編程方法，有利于改善實驗中學(xué)習(xí)的枯燥與依賴心理，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。教師在每次實驗教學(xué)結(jié)束后還需要對實驗的整個過程進(jìn)行反思，反思本次實驗教學(xué)的成功與不足之處，提出需要進(jìn)行改進(jìn)的地方，并且根據(jù)反思結(jié)果修改實驗大綱、實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容，以便更好地進(jìn)行實驗教學(xué)。

（三）引入綜合性實驗或課程設(shè)計，加強學(xué)生解決實際問題的能力

綜合性實驗是涉及程序設(shè)計課程的綜合知識實驗，是在學(xué)生掌握了程序設(shè)計課程的理論知識且具備一定實驗技能的基礎(chǔ)上開出的綜合性實驗環(huán)節(jié)。綜合性實驗?zāi)軌虺浞峙囵B(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，能夠考察學(xué)生對本門課程前后知識的融會貫通能力，還可以充分提高學(xué)生的動手能力，極大地帶動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外，出于激發(fā)學(xué)生興趣的需要，可以在課程結(jié)束后安排一些結(jié)合實際的課程設(shè)計題目，讓學(xué)生分成小組選做，以加深和鞏固學(xué)生對已完成的程序設(shè)計課程的掌握，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。

例如對于化學(xué)學(xué)院的學(xué)生，可以設(shè)計一個關(guān)于化學(xué)實驗室信息管理系統(tǒng)的課程設(shè)計題目。指導(dǎo)教師可以先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實地考察，然后由小組成員進(jìn)行討論、分析，整理歸納出實現(xiàn)該課題所需要的功能，如系統(tǒng)要求能夠?qū)τ脩簦ü芾韱T教師、普通教師和學(xué)生用戶）、化學(xué)儀器設(shè)備、化學(xué)藥品等信息進(jìn)行管理，并且能夠提供一個供用戶和管理員進(jìn)行溝通交流的平臺。然后由小組長根據(jù)上述功能進(jìn)行任務(wù)分配，將具體的功能模塊分配給相應(yīng)的小組成員。接下來，各成員對自己的功能模塊進(jìn)行深入分析，采用VB程序設(shè)計課程中的相關(guān)控件進(jìn)行界面設(shè)計，編寫代碼，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

以化學(xué)儀器設(shè)備管理模塊的實現(xiàn)為例，首先需要建立儀器設(shè)備的檔案庫，然后要提供設(shè)備的各種信息的多元化分類查詢，并提供各種儀器設(shè)備詳細(xì)的操作使用手冊和相關(guān)儀器的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫，以幫助用戶正確的使用儀器，并能準(zhǔn)確的對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。本模塊需要用到VB中的數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)信息，使用SQL語句進(jìn)行信息查詢，這就要求學(xué)生熟悉VB中的數(shù)據(jù)庫控件及其屬性、方法和事件的使用，才能正確編制出程序以實現(xiàn)功能。

對于這樣與專業(yè)相關(guān)的綜合性課程設(shè)計題目，學(xué)生在實現(xiàn)的過程中深入了解了程序設(shè)計工具在專業(yè)學(xué)習(xí)中的實際應(yīng)用價值，加深了對程序設(shè)計課程的鞏固和掌握，提高了學(xué)生解決實際問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，鍛煉了團隊的配合能力。

（四）加強實驗教學(xué)管理

教師在進(jìn)行實驗教學(xué)的過程中，可以通過如“極域電子教室”等軟件加強對學(xué)生實驗的管理和監(jiān)控，讓學(xué)生不能做與教學(xué)無關(guān)的事情。通過在學(xué)生機和教師機上安裝這樣的“電子教室”管理軟件，使用多媒體的廣播教學(xué)、監(jiān)控、搖控輔導(dǎo)等功能，教師能夠直接遠(yuǎn)程監(jiān)看學(xué)生機上的具體操作，查看學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)。教師在進(jìn)行屏幕監(jiān)看時，如果發(fā)現(xiàn)有學(xué)生在做與實驗無關(guān)的操作，則可以發(fā)出警告或強制結(jié)束程序。另外，該軟件還可以設(shè)置關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)等功能，從而能夠有效的避免學(xué)生上網(wǎng)、玩游戲、聊天等行為。

（五）改革實驗考核方式

實驗教學(xué)考核是教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，以往的考核是以理論考核為主，忽略了實驗考核的環(huán)節(jié)，這樣會造成學(xué)生輕視實驗的思想，因此在實驗考核方式上也需要進(jìn)行改革。實驗考核可以采用“平時成績+階段測試+期末機試”的模式來進(jìn)行。平時成績是學(xué)生每次實驗課完成的作業(yè)，教師可以設(shè)計一個電子報告的模板，設(shè)置一些如學(xué)習(xí)疑問、心得體會等問題，每次實驗課學(xué)生在完成實驗內(nèi)容后需提交程序和電子報告，教師能夠有效的檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和作業(yè)的真實性，并能夠及時將結(jié)果反饋給學(xué)生。階段測試考查學(xué)生階段性的學(xué)習(xí)成果，可以反映學(xué)生相關(guān)知識點的掌握程度和靈活應(yīng)用能力。期末上機考試可以設(shè)計幾套不同的程序設(shè)計題目，按照一定的規(guī)則讓學(xué)生選題，然后根據(jù)學(xué)生的操作過程和操作結(jié)果進(jìn)行評分。同時加大實驗考核在整個程序設(shè)計課程考核中所占的比例，如可以設(shè)置理論占60%，實驗占40%，這種考核方法能夠增強學(xué)生對實踐操作重要性的認(rèn)識，反映學(xué)生課程的真實成績。另外，還可以鼓勵學(xué)生參加非計算機專業(yè)的等級考試。如江蘇省大部分高校要求理工科的學(xué)生參加省計算機二級考試，考試通過的學(xué)生由江蘇省發(fā)二級考試證書。這樣可以從另一方面全面檢測學(xué)生的實際學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

三、小 結(jié)

程序設(shè)計實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維方面起著非常重要的作用。本文針對VB程序設(shè)計實驗教學(xué)過程中存在的實驗教學(xué)內(nèi)容安排不合理、實驗教學(xué)資源不足、學(xué)生自我約束能力差等問題，提出了分層次設(shè)計實驗內(nèi)容、引入綜合性實驗、改善實驗環(huán)境、改革實驗考核方法等具體改革措施。近幾年的教學(xué)實踐表明，這些改革措施有助于增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)生的實際應(yīng)用能力，有效提高了實驗教學(xué)的質(zhì)量。

［1］丁美榮.基于綜合設(shè)計性實驗項目的計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)［J］.實驗室研究與探索，2009，28（3）：118-130.

［2］張俊玲，劉鴻波.非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索［J］.實驗室研究與探索，2009，28（11）：126—128.

［3］王勇，宋萬年.改進(jìn)綜合性、設(shè)計性實驗考核辦法，提高學(xué)生實驗?zāi)芰Γ跩］.實驗技術(shù)與管理，2006，23（4）：106-107.

［4］楊樹元.基于“任務(wù)驅(qū)動”的計算機實驗教學(xué)模式探討［J］.河北師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2008，10（10）：138-140.