網(wǎng)絡程序設計課程實驗設計和教學模式探討

底曉強，李錦青

(長春理工大學計算機科學技術(shù)學院，長春 130022)

一、實驗環(huán)節(jié)的意義

計算機學科是一門新興的學科，僅有幾十年的歷史，但由于其發(fā)展異常迅速，因此高校本科教學計算機學科教學內(nèi)容的更新之快，是其他學科所不及的［1－2］。計算機學科是一門對科學性和實踐性要求都較高的學科，它不僅注重學生理論基礎的培養(yǎng)，更注重學生實踐能力的培養(yǎng)［3］。實驗教學可以激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力［4－5］。因此，在計算機學科的教育中，實驗教學效果直接關(guān)系著學生對知識的掌握和理解。

《網(wǎng)絡程序設計》的教學大綱在實驗教學環(huán)節(jié)的目標是培養(yǎng)學生網(wǎng)絡程序的設計和編碼能力，加深對課堂教學內(nèi)容的理解，提高學生對《面向?qū)ο蟪绦蛟O計》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《操作系統(tǒng)》《計算機網(wǎng)絡》《數(shù)據(jù)庫原理》和《軟件工程》等前導課所學知識在網(wǎng)絡程序設計方面的綜合應用能力。

二、系列化實驗題目的提出

在現(xiàn)有的實驗教學環(huán)節(jié)中，實驗題目分為演示、驗證、設計和綜合這4種類型。學生們已經(jīng)有了程序設計語言的經(jīng)驗，結(jié)合《網(wǎng)絡程序設計》這門課的特點，不宜安排演示和驗證性的題目，否則學生會覺得和程序設計時的課程實驗沒有什么區(qū)別。學生的實驗課程比較集中，而且每次實驗只有兩個學時，如果每次安排一個設計或者綜合性實驗題目，學生沒有精力去完成。如果安排一個需要幾次課程完成的設計和綜合性題目，一部分學生又會覺得偏難，無從下手，還會有一部分同學，可能因前兩次實驗效果不好而無法完成后續(xù)的實驗。長此以往，會讓學生對實驗課程產(chǎn)生畏懼情緒，失去興趣。因此，必須打破傳統(tǒng)的實驗模式，制定更加務實的實驗題目，模糊演示、驗證、設計和綜合這四種實驗題目類型的邊界，在本文中我們稱之為系列化實驗題目。

根據(jù)前面的分析，系列化實驗題目應具備如下特點:

(1)各個實驗題目是獨立的，后一次實驗不依賴于前一次實驗的結(jié)果;

(2)題目容易理解與實現(xiàn)，每一次實驗可以讓學生在2個學時內(nèi)完成;

(3)結(jié)合課程教學內(nèi)容，學生需要綜合應用前導課所學知識才能完成實驗題目;

(4)在系列化實驗進行過程中，能激發(fā)學生對相關(guān)課程領(lǐng)域知識的應用和思考;

(5)學生完成系列化實驗題目后，能實現(xiàn)課程實驗教學的目標。

三、系列化實驗題目的設計

為了達到實驗教學目標，首先要設計出符合系列化實驗特點的實驗題目。我們的實驗題目為模擬一臺ATM自動提款機。讓學生實現(xiàn):用戶登錄、存款、取款、轉(zhuǎn)賬和查看交易記錄等功能。程序架構(gòu)分為界面層、通信層和數(shù)據(jù)存儲層。

大多數(shù)學生都使用過銀行的ATM自動提款機，因此題目要求易于理解。為了體現(xiàn)系列化題目的特點，每次實驗的功能要求是完全相同的，但是每次實驗要求的界面層、通信層和數(shù)據(jù)層是不同的。下面詳細說明界面層、通信層和數(shù)據(jù)層的類型。

用戶界面層分為字符界面、AWT圖形界面和瀏覽器界面3種類型;通信層有單機通信、套接字通信和HTTP通信方法;數(shù)據(jù)層有內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫、文本文件和XML文件4種存儲介質(zhì)。從這3層中選擇不同的類型，可以組合出48個實驗題目。

不同的通信方法和數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的組合，所要運用的前導課程的知識點是不同的，如表1列出了實現(xiàn)不同的通信層和存儲層所需的前導課程知識。為了讓學生更好地領(lǐng)會《面向?qū)ο蟪绦蛟O計》和《軟件工程》這兩門課程在實驗中的作用，進一步強化學生面向?qū)ο蟮脑O計思想和軟件工程意識，我們要求在完成所有的實驗后，學生只需要修改配置文件，就可以實現(xiàn)每次實驗的界面層、數(shù)據(jù)層和通信層的無縫切換。例如，能夠?qū)TM自動存款機的字符界面更換成瀏覽器界面，也能將通信層的套接字通信方法切換成瀏覽器通信方法。同樣，系統(tǒng)也要能在不同的存儲方式之間實現(xiàn)快速切換。

表1實驗題目所涉及的前導課程

學生在開始的幾次實驗中，并不要求他們能實現(xiàn)無縫切換的目標，他們可以逐漸達到這個目標。隨著學生參加實驗次數(shù)的增多，會逐漸重構(gòu)已經(jīng)完成的代碼，逐步利用面向?qū)ο蟮乃枷朐O計ATM自動提款機，而這個過程恰恰就是一個完整的軟件生命周期。完成各個系列化實驗題目，不僅需要掌握《網(wǎng)絡程序設計》課程本身的知識，還需要應用不同于前導課程所學的理論和方法，其中面向?qū)ο笤O計和軟件工程思想貫穿所有的系列化實驗題目，從而潛移默化提高了學生的面向?qū)ο笤O計能力和增進了對軟件工程思想的理解。

四、系列化實驗的實施和教學效果

為了更好地達到系列化實驗的教學目標，我們還對學生參加實驗的方式進行了改革，學生采用“結(jié)對編程”完成實驗。與傳統(tǒng)的編程方式不同，新的編程方式是兩個學生合用一部計算機來完成代碼。“結(jié)對編程”的價值在于，在某個人思考時，另一個人就開始編碼。如果編碼的人陷入困境，兩個人可以交換位置。如果兩個人都陷入了困境，可以求助其他同學或者老師，結(jié)對工作可以讓實驗更順利地進行。更重要的是，它使得編程工作更具有互動性，可以激發(fā)學生們的學習興趣。

小組成員在共同的協(xié)作中還可以培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，沒有和諧的團隊不可能順利完成任務。在實際的實驗過程中我們發(fā)現(xiàn):實驗開始階段，因為分工并不明確，小組成員的合作并不順利。隨著不斷的磨合以及明確的分工，小組成員間的合作逐漸默契，交流更加順暢，實驗的效率不斷提高。

一般來說，學生對課堂教學中教師的演示和驗證只是被動地加以接受。想讓學生真正明白教師所講和所演示的，最好的方法是讓學生在實踐中去感受和運用所學到的知識，這樣才能將被動的接受轉(zhuǎn)化為主動的吸收。系列化實驗題目，能讓學生在實驗環(huán)節(jié)真正做到理論知識和實踐技能的融合，提高學生的綜合應用能力。

當各個小組完成了系列化的所有實驗后，我們安排了一次實驗總結(jié)答辯，而不是傳統(tǒng)的實驗報告。傳統(tǒng)的實驗報告并不能真實地反映學生的實驗水平，而以答辯的方式可以使教師更直觀準確地了解實驗效果，掌握學生對知識的掌握程度。答辯不僅可以督促學生總結(jié)實驗結(jié)果和經(jīng)驗教訓，同時也為學生提供了一個互相學習和互相交流的平臺，是對分組協(xié)作的一種補充，是培養(yǎng)學生討論機制的一種延伸。同時，以答辯作為實驗的總結(jié)對學生來講也是一種鍛煉和挑戰(zhàn)，更是對學生能力的一種提高。

在實際的實驗教學中我們發(fā)現(xiàn)，由于缺少經(jīng)驗和知識面狹窄等原因，一部分學生考慮問題不全面，如果這個時候教師不適時介入，會導致實驗不能到達預期目標。因此，教師適時以指導者的身份在實驗中出現(xiàn)十分重要。同時，教師在實驗的過程中還可以向?qū)W生傳授一些先進的編程和設計思想，這對開闊學生思路和培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)十分有利。在實驗的最后階段，教師還是學生答辯的組織者和評審者，這對教師也提出了更高的要求。

［1］ 李樹平，趙杰．基于任務驅(qū)動的探究性計算機實驗教學模式［J］．職教論壇，2010(6):53－55．

［2］ 陳克明，王春平．計算機實驗教學改革探討一得［J］．中國成人教育，2011(2):153－154．

［3］ 呂志峰，李曉峰．淺談我院計算機專業(yè)畢業(yè)設計的改革［J］．科技創(chuàng)新導報，2009(29):217．

［4］ 田燕，李貞雙，張新剛，等．計算機實驗教學改革探索與實踐［J］．長沙大學學報，2012(2):125－127．

［5］ 呂紅，任穎，李華偉，等．計算機實驗教學改革的思考［J］．中國現(xiàn)代教育裝備，2009(11):87 －89．