基于開放式實驗教學(xué)提高學(xué)生程序設(shè)計能力的研究

【摘要】分析傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式在計算機(jī)程序設(shè)計類課程教學(xué)中缺陷和不足的基礎(chǔ)上，開展開放式的實驗教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高學(xué)生的程序設(shè)計能力。

【關(guān)鍵詞】開放式實驗教學(xué) 程序設(shè)計 創(chuàng)新能力

【基金項目】荊楚理工學(xué)院課題基金《基于開放式實驗教學(xué)提高學(xué)生程序設(shè)計能力的研究》（基金號：JX201213）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）12-0226-02

開放式實驗教學(xué)是從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識出發(fā)，結(jié)合理論課針對某項或某個領(lǐng)域有關(guān)的問題，采用科學(xué)思維方法，大膽設(shè)計，進(jìn)行開放式教學(xué)的一種模式。是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新精神、實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效途徑 ，是以學(xué)生為中心的、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力、富有個性的實驗教學(xué)模式[1-2]。實施開放性實驗教學(xué)，對于學(xué)生鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)獨立工作能力及養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)等方面具有明顯的優(yōu)越性，有利于完成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的具有創(chuàng)新素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

1.程序設(shè)計類課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是以教師為中心，教師根據(jù)教學(xué)大綱和實驗大綱的要求布置實驗任務(wù)，學(xué)生被動的執(zhí)行和完成。對于計算機(jī)的程序設(shè)計類課程，如C，C++，JAVA等，這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式所導(dǎo)致的直接影響就是學(xué)生缺乏實際動手能力，與理論學(xué)習(xí)脫節(jié)。實驗教學(xué)課普遍存在學(xué)生目標(biāo)不明確，學(xué)生對于實驗課程缺乏興趣，機(jī)械的完成形式化的實驗任務(wù)，缺乏創(chuàng)造性思維，不能從實質(zhì)上提高程序設(shè)計能力。指導(dǎo)老師往往只能針對個別有興趣學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，整體的實驗教學(xué)效果難以得到提升。在多年從事程序設(shè)計類課程的實驗教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式所帶來的問題具體體現(xiàn)在以下三個方面。

⑴實驗教學(xué)形式化，學(xué)生思維僵化

在理論課程進(jìn)行到一定階段后都會有實驗課程安排，一般按照教材配套的實驗任務(wù)進(jìn)行講解演示，然后預(yù)留時間讓學(xué)生完成指定實驗任務(wù)。配套的實驗任務(wù)設(shè)計都能很好的對階段性理論知識進(jìn)行驗證和實踐，這是這類典型實驗教學(xué)任務(wù)的優(yōu)點。但這樣很容易導(dǎo)致實驗教學(xué)的形式化，教師按照實驗步驟演示出正確的結(jié)果，學(xué)生則按部就班的去完成同樣的實驗。學(xué)生思維僵化，經(jīng)常出現(xiàn)按照教材事例、教師演示示例絲毫不差的做能得出應(yīng)該的結(jié)果，稍有偏差出現(xiàn)問題后就束手無策，要么按部就班的從頭來過，要么直接問指導(dǎo)教師，很少會主動思考為什么出問題，本次實驗的目的是什么。

⑵實驗過程被動，實驗結(jié)果唯一

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，學(xué)生在整個實驗過程中始終處于被動的地位，被動的接受，被動的執(zhí)行，學(xué)生成了機(jī)械操作者，只是對著實驗指導(dǎo)書重復(fù)一遍，就可得出很好的實驗結(jié)果，常常是實驗做完了，報告交了，一點印象都沒有，這還是學(xué)習(xí)態(tài)度比較積極認(rèn)真的學(xué)生。一部分惰性比較大的學(xué)生則是將同學(xué)做好的實驗報告一抄了事，反正實驗結(jié)果都是一樣的。在我批閱統(tǒng)計的2012-2013一學(xué)年C語言程序設(shè)計和C++程序設(shè)計兩門課程涉及六個班級（班級人數(shù)在40人左右）的數(shù)十次實驗報告中，上交實驗報告的相似雷同率達(dá)60-70%，真的是成了學(xué)生口中的“一人做完，全班不愁”。

⑶設(shè)計與實際脫節(jié)，程序與問題脫節(jié)

設(shè)計好的實驗任務(wù)往往只側(cè)重于驗證對應(yīng)的理論知識點，甚至是為了驗證而設(shè)計的實驗任務(wù)。這樣的實驗任務(wù)學(xué)生完成消化的再好，卻很難聯(lián)系到實際，所編寫的程序能夠正確無誤的運行，卻很難解決問題。例如C語言程序設(shè)計課程中講解循環(huán)時典型的累加和階乘的計算。學(xué)生可以很輕松的編寫出從1加到100，1000……的程序并且運行得到正確的結(jié)果。然而從加變到乘，同樣的程序運行得到的結(jié)果卻顯然不是預(yù)期。溢出這個知識點顯然學(xué)習(xí)過，數(shù)字位數(shù)的拆解也學(xué)習(xí)過。當(dāng)碰到了與設(shè)計的實驗結(jié)果不一樣時，顯然不是既定的程序能夠完成的。這樣的一些實際的問題顯然按照設(shè)計好的實驗任務(wù)是不會出現(xiàn)的，而一旦出現(xiàn)也是設(shè)計好的實驗任務(wù)所無法解決的。

2.開放式實驗教學(xué)改革

實驗教學(xué)是高等學(xué)校教育教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和能力的提高起著至關(guān)重要的作用。教育部把開放式實驗教學(xué)作為高校本科教學(xué)水平評估指標(biāo)體系中一個重要觀測點。

開放式實驗教學(xué)是一種有別于傳統(tǒng)教學(xué)模式的新型教革項目，是實驗方式的創(chuàng)新， 是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新精神、實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效途徑。施開放性實驗教學(xué)，對于學(xué)生鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)獨立工作能力及養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)等方面具有明顯的優(yōu)越性，有利于完成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)出適應(yīng)于社會需求的具有創(chuàng)新素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

在2013-2014學(xué)年的VC程序設(shè)計課程中，按照開放式實驗教學(xué)理念的指導(dǎo)，本著以學(xué)生為主體的思想，在課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中改變學(xué)生只是實驗操作者的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，建立開放性實驗教學(xué)模式，用開放性教學(xué)思想指導(dǎo)實驗教學(xué)全過程。經(jīng)過對學(xué)生的問卷調(diào)查以及實驗報告，課程設(shè)計的批閱統(tǒng)計可以看到開放式實驗教學(xué)模式在實際教學(xué)中取得了良好的效果。（11級計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科1-3班，1班58人，2班48人，3班45人，共計151人）

每一次的實驗任務(wù)設(shè)計均只提出所需體現(xiàn)的理論知識點而不設(shè)定具體指標(biāo)，完全由學(xué)生自由發(fā)揮，自主設(shè)計實現(xiàn)并提交相應(yīng)的實驗代碼和報告。在沒有固定套路的實驗過程和統(tǒng)一的實驗結(jié)果下，實驗報告的相似，雷同率大幅下降。學(xué)習(xí)興趣高，態(tài)度端正的學(xué)生可以充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，大膽設(shè)計并就過程中出現(xiàn)的問題與指導(dǎo)老師探討交流；部分惰性學(xué)生也因為沒有統(tǒng)一結(jié)果的實驗任務(wù)而不敢抄襲，在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)和鼓勵下進(jìn)行相對簡單的實驗任務(wù)設(shè)計和實現(xiàn)。在課程設(shè)計環(huán)節(jié)（課程設(shè)計按5人一個小組以團(tuán)隊形式組建），學(xué)生設(shè)計并提交的課題未出現(xiàn)相同。這些直觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示出開放式實驗教學(xué)模式對實驗課程環(huán)節(jié)的效果明顯。

⑴實驗教學(xué)開放化，學(xué)生自主創(chuàng)新

實驗教學(xué)的開展不再只是教師的單純演示講解然后布置實驗任務(wù)，而是結(jié)合理論課針對某項或某個領(lǐng)域有關(guān)的問題，在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生自主設(shè)計實驗任務(wù)，在實驗設(shè)計過程中驗證運用相關(guān)理論知識。這樣能夠充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識，訓(xùn)練了學(xué)生的實驗操作動手能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的思維方式和科研工作方法，為使其學(xué)會重視通過實驗來解決問題，進(jìn)行項目開發(fā)和程序設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。

⑵學(xué)生主導(dǎo)實驗過程，實驗結(jié)果多樣化

從提出問題開始，到形成概念、解決問題為止，學(xué)生始終處于獨立思考、積極探索的學(xué)習(xí)氛圍，真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心，以教師為引導(dǎo)的開放式實驗?zāi)Ｊ健＝o學(xué)生發(fā)揮自身的創(chuàng)造性和能動性提供了廣闊的空間，體現(xiàn)“發(fā)展個性、因材施教”的原則，富有個性的教育理念。這樣可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)其主動參與的熱情、變“被動學(xué)習(xí)”為“主動學(xué)習(xí)”?？梢源偈箤W(xué)生形成對化學(xué)學(xué)習(xí)的持久興趣，同時又可激發(fā)學(xué)生的求知欲。

⑶問題驅(qū)動設(shè)計，程序貼近實際應(yīng)用

計算機(jī)的程序設(shè)計類課程的一個主要目的是訓(xùn)練學(xué)生理解掌握計算機(jī)的邏輯設(shè)計，通過程序設(shè)計控制計算機(jī)來解決各類實際問題。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要以問題驅(qū)動設(shè)計，做到從問題中來，到問題中去。驅(qū)使學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的動力應(yīng)該是對問題抽絲剝繭，逐步解決所得到的成就感，而不是教師填鴨式的灌輸。程序設(shè)計要貼近實際生活應(yīng)用，而不是課堂上的理想構(gòu)建環(huán)境。當(dāng)有學(xué)生設(shè)計的ATM模擬系統(tǒng)可以輸入指定金額時，我就會問學(xué)生當(dāng)你在銀行的ATM取款時是否能夠輸入金額，如果不能使為什么，能不能實現(xiàn)輸入金額……當(dāng)有學(xué)生模擬火車購票系統(tǒng)時，我就會問學(xué)生一次可以買幾張，如何判斷；當(dāng)出現(xiàn)同時多窗口購票時誰先誰后……

3.總結(jié)

在高等學(xué)校，實驗教學(xué)由傳統(tǒng)模式向開放式模式轉(zhuǎn)化是一個必然的趨勢，是當(dāng)前信息化社會對應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出的要求。計算機(jī)程序設(shè)計這類強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造能力和實踐能力的課程對開放式實驗教學(xué)的需求更是迫不及待。當(dāng)然，開放式實驗教學(xué)的內(nèi)涵遠(yuǎn)不止本文所闡述的這些。開放性教學(xué)思想應(yīng)指導(dǎo)實驗教學(xué)全過程，要在時間空間上，課堂內(nèi)外，科研課題，聯(lián)合項目等各個方面實行多種形式、相互銜接的開放模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]金正一.建設(shè)開放性實驗室的思考與實踐[J].實驗室研究與探索，2007；26（1）：124

[2]梁桂英，王春曉.開放實驗教學(xué)提高學(xué)生創(chuàng)新能力[J].高師理科學(xué)刊，2007；27（1）：91

[3]王興邦.實驗室開放的內(nèi)涵與機(jī)制研究[J].實驗室研究與探索，2009；28（5）：11

作者簡介：

余琨（1978.09-），男，漢族，湖北漢川人，碩士，講師，研究方向為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全。