面向實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程序語言多元化教學模式探索

葛宏偉，孫亮，丁琦

摘要：實踐與創(chuàng)新能力在培養(yǎng)高素質(zhì)人才和發(fā)展科學技術中起著舉足輕重的作用。本文通過貫徹“厚基礎、強能力、重實踐、求創(chuàng)新”的教學理念，在教學過程中，立足學生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。結合課堂教學、實踐教學與網(wǎng)絡輔助教學，開展啟發(fā)式教學和研究型教學實踐，探索具有工科特色的操作性強的程序設計語言的課程建設模式，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，為今后深入掌握專業(yè)化的程序設計能力打下良好的基礎。

關鍵詞：創(chuàng)新能力；實踐能力；多元化；程序設計

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0210-02

一、引言

胡錦濤2011年在中共中央政治局第26次集體學習時指出“堅持能力為重，優(yōu)化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養(yǎng)，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力”。這也是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重要舉措。隨著我國高等教育教學改革的不斷深入和發(fā)展，對于理工科各專業(yè)的學生，除了掌握廣博扎實的基礎知識和專業(yè)知識以外，還要有動手編程解決實際問題的能力。程序設計課程是高校理工科大部分專業(yè)的公共基礎課，也是計算機及相關專業(yè)必修的一門非常重要的專業(yè)基礎課，學好它的作用是舉足輕重的。然而對于程序設計課程而言盡管教師和學生都付出了努力，教學效果卻總是不太理想?；诖耍疚膹恼n程的教學內(nèi)容和性質(zhì)出發(fā)，結合實際，探索培養(yǎng)學生創(chuàng)新與實踐能力的多元化教學模式，提高教學質(zhì)量，努力培養(yǎng)具備計算思維及自主編程能力，具備獨立分析與解決問題的能力的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

二、程序設計課程教學現(xiàn)狀

在國外許多國家都很重視實踐教學對學生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。美國大學的程序設計課程教學就非常注重學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新體現(xiàn)在學生自主解決問題的方法和算法上，實踐體現(xiàn)在學生解決實際問題的能力上。程序設計與訓練更強調(diào)過程、強調(diào)實踐能力，給人一種簡單、樸實、清晰的感覺，本文希望我們的程序語言設計教育也能從中有所借鑒，打好基礎。此外，我們還調(diào)研了英國的約克、愛丁堡、帝國理工、艾克賽特、伯明翰、東安格利亞及杜倫大學的計算機專業(yè)課程設置，其基礎課都開設有編程語言、程序設計方面的課程。英國計算機教育與IT行業(yè)長期以來都擁有優(yōu)良的研究和學術創(chuàng)新傳統(tǒng)，并且教學中也特別強調(diào)實踐能力。事實上，70%的國外大型投資商已與英國高校和研究機構建立了合作關系。這種合作關系反過來，也進一步地促進了學生的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。國內(nèi)傳統(tǒng)的教育模式導致了中國的教育理念、內(nèi)容與方法，創(chuàng)新學習與實踐能力嚴重不足。筆者從近幾年實際授課情況來看，教學中存在的問題主要有以下幾個方面：（1）對編程語言學習有厭學情緒，實踐能力較差，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是受阻。（2）教學過程中沒有充分調(diào)動學生學習的積極性。（3）對于實踐教學環(huán)節(jié)重視不夠，導致學生編程能力薄弱，創(chuàng)新性不強，缺乏獨立編寫程序解決實際問題的能力。

三、面向實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程序語言教學模式

教育部教指委調(diào)研報告指出：“優(yōu)化知識結構，有效地體現(xiàn)和強化能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高?！睉敳扇　袄碚摻虒W、實踐教學和科學研究三元并重”的教學模式。本文借鑒國外高水平大學程序語言教學模式，結合我國國情和實際，重點針對程序設計的課程建設和改革進行一些有益的嘗試和探索，構建一種面向實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程序語言設計多元化教學模式，努力培養(yǎng)有知識、有能力、有思想，并能夠綜合運用所學知識來發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。對于習慣于應試教育的大學新生來說是一種全新的學習方式。因此，如何通過面授引導學生學習，通過案例及項目設計將各知識點串連起來傳授給學生，如何給學生提供遭遇問題和解決問題的機會，如何最大限度地發(fā)揮實驗的作用，如何調(diào)動學生主動學習的積極性，如何在多元化模式下對學生進行考核與評價等問題都值得認真研究。

1.創(chuàng)造多種形式的交互與啟發(fā)式課堂教學，引導學生主動地去獲取知識。首先，課堂教學利用理論與實踐一體化的多媒體教學環(huán)境，實現(xiàn)師生互動、人機互動、邊講邊練，消除學生因為理論知識與實際操作的不及時而影響學習效果，從而有效提高教學效果，保證教學質(zhì)量的提高。其次，教學中應以啟發(fā)式教學為核心，啟發(fā)學生聯(lián)想、想象、分析、質(zhì)疑問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。并以此激發(fā)學生的學習熱情和求知欲，讓學生自主學習，創(chuàng)造性地學習，主動地去獲取知識。此外，教學中以程序設計為主線，以實例貫穿始終，注重對學生的算法思維的培養(yǎng)。學生學習程序設計這門課主要是掌握程序設計的思想，在這個過程中，算法是程序的核心、靈魂，語法是外殼、工具。在介紹程序設計的基本思想和方法基礎上，把程序設計領域最新、最有價值的思想和方法滲透到教學中，從多角度培養(yǎng)學生的算法思維。

2.層次化組織實踐教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的實踐能力。培養(yǎng)學生實際編程能力是本課程的核心目標，上機實踐是將理論知識轉化為實踐能力的重要方式。本課程應針對現(xiàn)有實驗教學體系，通過增加編程綜合訓練、精選項目綜合訓練、年度創(chuàng)新項目競賽，構建層次化實踐教學內(nèi)容，實現(xiàn)課堂教學與實驗教學的有效銜接和促進，實現(xiàn)課堂教學和實驗教學效果的雙贏。針對實驗教學應該每一次實驗課都應有明確的教學和實驗目的。對每個知識單元，實驗教學內(nèi)容都有演示性、驗證性、設計性等幾種類型。根據(jù)每個知識單元的教學目標，將實驗教學內(nèi)容按照這些類型進行有強有弱的組織；針對編程綜合訓練，需圍繞培養(yǎng)學生利用已有知識結構解決問題的能力而進行，重點在于問題解決過程的掌握和遷移。綜合訓練題目的難度、區(qū)分度必須符合學生認知規(guī)律；針對精選項目綜合訓練，給學生一個項目，讓他們?nèi)ッ鎸椖恐械膯栴}并在相互的討論中和教師的指導下解決問題。在團隊合作的項目設計中學習知識、增長技能、提高能力，培養(yǎng)學生解決問題的能力。針對年度創(chuàng)新項目競賽，精選帶有創(chuàng)新型的題目，鼓勵學生參加編程技能競賽，鍛煉學生運用程序設計知識解決實際應用問題的能力。通過層次化組織實踐教學，使得實踐教學深度具有層次性，這有助于拓展學生思維，擴大學習空間，培養(yǎng)學生的思維能力和實踐創(chuàng)新能力。endprint

3.融研究型教學于教學過程，逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新與探索精神。將科研工作中的一些與教學內(nèi)容有關的新技術與新成果充實到課程中，使課堂教學與科研創(chuàng)新項結合，將拓展學生視野，有利于促進研究型學習，能夠調(diào)動學生課堂積極性，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，進而有利于提高學生的創(chuàng)造力和綜合素質(zhì)。比如將一些智能優(yōu)化算法及并行處理算法作為實例進行講解，讓學生通過編程訓練進行實現(xiàn)，以激發(fā)學生的學習興趣，啟發(fā)學生進行獨立思維，激發(fā)他們的創(chuàng)新靈感，逐步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

4.借助網(wǎng)絡學習中心搭建互動平臺，常規(guī)教學與網(wǎng)絡輔助教學相結合。以常規(guī)教學滿足大多數(shù)學生的學習需求，以網(wǎng)絡課程作為補充，以適合不同的學習需求、學習習慣，并鼓勵自主學習。在保留傳統(tǒng)的教師與學生面對面答疑方式的基礎上，又借助于學校的網(wǎng)上學習中心，增加了網(wǎng)絡在線答疑方式，使答疑不受時間和空間的限制，充分利用網(wǎng)絡學習中心，搭建一個學生自學和師生互動的平臺，使其成為課堂教學和實踐教學的有益補充。學生可以從以教為中心走向以學為中心，從以教師為中心走向以學生為中心，學生根據(jù)自己的情況，在教師引導下設定學習目標和重點，利用網(wǎng)上資源推動開放式、發(fā)現(xiàn)式、創(chuàng)新式學習。

5.在多元化教學模式下進行科學合理的考核與評價。課程成績的考核是課程的重要內(nèi)容，考核方式對教學效果有很大的指導作用。本文考慮將成績與學生的主動性、創(chuàng)新能力、實踐能力相結合，制定本課程新的評價方法?？傮w上以“減少記憶內(nèi)容的考核比例，增加綜合實踐能力的考核比例；減少計算能力的考核比例，增加分析能力的考核比例”為基本原則。增加實驗環(huán)節(jié)的考核，做到不僅考理論，同時還要考實際編程能力；實施創(chuàng)新鼓勵附加分制度，對有創(chuàng)新的精選項目綜合訓練及年度創(chuàng)新項目做得比較好的學生，在考試分數(shù)中給予不大于一定分數(shù)值的適當?shù)膭?chuàng)新附加分。從只考理論知識，到注重過程考核和綜合能力測試，有利于促進學生自主學習、實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

四、結束語

本文以提高教學質(zhì)量和適應精英人才培養(yǎng)目標，從編程語言課程的教學內(nèi)容和性質(zhì)出發(fā)，構建一種面向實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程序語言設計多元化教學模式，即實現(xiàn)課堂教學、實踐教學、研究型教學及網(wǎng)絡輔助教學多種教學方法的融合。通過多元化的教學模式能夠充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性。做到理論教學要有啟發(fā)性，注重培養(yǎng)學生的思維能力；實踐教學要有興趣與熱情，注重培養(yǎng)學生的實踐能力；研究教學要有自主與探索精神，注意培養(yǎng)學生解決問題的創(chuàng)新性。

參考文獻：

[1]朱艷.制度視角下中國高等教育結構研究[D].大連理工大學，2012.

[2]華順剛，朱鳴華.圍繞編程能力培養(yǎng)實施教學改革和課程建設[C].第三屆教學管理與課程建設學術會議，2012.

[3]王盛水.從美國高等教育的特點看創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高校教育管理，2012，6（2）：65-71.

[4]李先賢.英國大學計算機教育特點與思考[J].計算機教育，2007，（7）：45-48.

基金項目：本文受大連理工大學教改基金項目（JGXM201208）支持。

作者簡介：葛宏偉（1977-），男，遼寧大連人，博士，副教授，研究方向：人工智能、機器學習；孫亮（1981-），男，吉林白城人，博士，講師，研究方向：中間件技術；丁琦（1977-），男，遼寧大連人，博士，講師，研究方向：結構數(shù)值分析、結構程序開發(fā)。endprint