學分制下程序設計課程實驗教學的實施與創(chuàng)新

胡安明　諶頏

摘要：學分制與實驗教學的結合發(fā)揮了教育實踐性的作用，并彌補現(xiàn)階段的教學缺陷。文章通過闡述學分制下實驗教學的內涵，聯(lián)系實際，提出了創(chuàng)新實驗教學內容，變革實驗教學方法及手段，規(guī)范實驗教學的考評方法等設想。關鍵詞：學分制；實驗教學；實施與創(chuàng)新

實驗教學是隨著近代自然科學的發(fā)展興起的，現(xiàn)代科學技術和實驗手段的飛躍發(fā)展，使實驗教學發(fā)揮越來越大的作用。

通過實驗，既可以把知識與技能相結合，又能夠培養(yǎng)學生的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究興趣?？v觀實驗教學所具有的開發(fā)平臺多元化、開源創(chuàng)新、課程參與自主性高等優(yōu)點，它需要一種更為靈活的學分制來適應計算機專業(yè)教學改革。對于程序設計實驗教學而言，學分制具有靈活、創(chuàng)新激勵、尊重主體等特點。從這一意義上講，學分制更有利于實驗教學應用于計算機專業(yè)課程的發(fā)展與創(chuàng)新教學模式。

1學分制概述

1871年，學分制最初出現(xiàn)在哈佛大學，查爾斯·W艾略特校長實行自由學分制。學分制改革給了學生更多課程選擇權，提高了學生學習的主動性以及自由度，學生可以更好地規(guī)劃學習課程以及控制學習進度。實驗教學作為程序設計課程教學中的重要一環(huán)，其實施與創(chuàng)新深刻影響著學分制的改革。

實行學分制以來，由于教學班級由不同學科，不同專業(yè)以及年級的學生組成，客觀上給程序設計的實驗教學帶來許多新問題，主要有：知識結構各異的學生，如何實施實驗教學；針對不同專業(yè)學生的教學目標，如何設置實驗內容；分層制定考核標準能更加真實反映出不同層次學生的學習效果。

2實驗教學的實施

實驗教學的實施是教育課程改革的重要內容，是貫徹新課程標準和課程計劃的基本要求。教師、實驗教師、學生、實驗教材、實驗儀器設備構成了實驗教學的基本要素，這些要素的集合與相互作用就構成了實驗教學過程。其中，程序設計實驗教學，是指學生在教師的指導下，在軟件工程實驗室里，使用一定的開發(fā)環(huán)境，軟件和平臺，通過文本編輯器進行程序代碼輸入（可以增加，刪除，修改），編譯（將程序代碼按一定規(guī)則變換成機器可以識別的可執(zhí)行代碼序列），連接（將編譯的代碼序列與必須的啟動代碼，用到的庫文件按規(guī)則組合連接成可執(zhí)行程序），執(zhí)行的過程，學生能夠在調試程序的實驗中觀察變化，并從中獲取新知識或驗證知識的教學方法。

長期以來，程序設計類課程實驗教學被師生公認為是較難入門的，究其原因主要有：語法結構多，函數(shù)內容厚重，學生不能很快適應計算機解決問題的思維方式；課堂實驗單元學時不足，很難向項目開發(fā)進行拓展；由面向過程過渡到面向對象的程序設計實驗，學生思維較難轉變；尤其是實驗班人數(shù)多（約50人），實驗指導任務繁重。

事實上，程序設計類課程實驗教學是計算機專業(yè)核心技術課程。通過實踐，學生不僅可以學會用某種計算機語言去表達自己的思維，領會程序設計的基本思想和方法，運用計算機求解實際問題，還能提高學生分析問題的能力，有利于培養(yǎng)邏輯思維能力。由此可見，開展實驗教學，讓學生進行探究性學習，對訓練學生的動手操作能力、觀察檢測能力、數(shù)據(jù)處理能力、獨立思考能力，培養(yǎng)和提高學生的科學精神和創(chuàng)新思維具有極為重要的意義。

3學分制下實驗教學的創(chuàng)新思路

3.1合理制定分級式實驗教學計劃

以培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力為前提，根據(jù)實驗單元內容，實驗類別，實驗類型，實驗要求進行合理規(guī)劃實驗人數(shù)，實驗時間以及實驗地點。并合理制定分級式實驗教學計劃，主要包含基礎驗證實驗教學，綜合設計實驗教學，研究創(chuàng)新實驗教學的教學計劃。

（1）基礎驗證實驗教學?；A實驗教學旨在鞏固學生的基本知識，技能和方法，通過一系列的基礎實驗訓練，一是深化學生的理論知識；二是學會把基礎理論融會貫通應用到平臺進行簡單應用；三是在扎實實驗基礎上提升專業(yè)基礎，為專業(yè)實驗以及綜合實驗積累知識以及方法技能。創(chuàng)新基礎實驗教學，如教師應適當?shù)匕鸦緦嶒炛R（C語言程序設計的知識）遷移到學習VC++面向對象程序設計，引導學生在已有知識上較易地過渡到新知識，實現(xiàn)新舊基礎知識在實驗教學中融會貫通。例如：在C語言程序設計中定義變量，初始化變量的方法與在VC++中的理論基礎一致，都是接受程序運行中變化的量，但是其設置方法和思路不一樣，在VC++面向對象程序設計中，一般都是為對象（如編輯框控件）關聯(lián)變量，一旦關聯(lián)變量，系統(tǒng)就會主動地根據(jù)變量的類型初始化值（如整形變量初始化為0，字符串變量初始化為空串）。

在基礎實驗中，由于學生慣性理論接受性思維的形成，教師應適當講解實驗的方法和步驟，針對難點難題，應提供反復多次的實驗演練，尤其是容易出錯的地方，應多次強調引起學生的注意。盡可能化繁為簡，使學生熟悉實驗的基本方法，實驗規(guī)則，針對不同編程語言的學習正確地選擇并使用開發(fā)環(huán)境，如（vb.net，VC++，C#，J#等程序的開發(fā)應選擇微軟提供的Visual Stdio2010/2012/2015以上的開發(fā)平臺）。完成實驗后，學生應能寫出較為完整的實驗報告。其中，實驗報告除了反映實驗結果之外，還要有學生的實驗思考以及實驗領悟，不斷提高學生實驗能力以及實驗思維。

（2）綜合設計實驗教學。綜合設計性實驗的突出特點是綜合性強，覆蓋面廣，具有代表性。學生在已經掌握了一定的實驗基本知識和實驗基本方法后，就能在教師的引導下，自主確定實驗方法和步驟，鍛煉自己的技能。

此階段，需要注意轉變實驗教學理論過于繁、透、細的做法，應培養(yǎng)學生主動學習能力，鼓勵學生多思考，多調試，多遷移。把基礎驗證中掌握的實驗知識結合編程思路設計實驗。

（3）研究創(chuàng)新實驗教學。創(chuàng)新性實驗是高等學校教學質量與教學改革工程的重要組成部分，通過開展實施，帶動廣大的學生在專業(yè)實踐上得到科學研究與發(fā)明創(chuàng)造的訓練，轉變目前高等教育培養(yǎng)過程中實踐教學環(huán)節(jié)薄弱，動手能力不強的現(xiàn)狀，改變灌輸式的教學方法，推廣研究性學習和個性化培養(yǎng)的實驗方式，形成創(chuàng)新教育的氛圍，建設創(chuàng)新文化，提高教學實驗質量。

研究性實驗一般結合課程設計或者學生的畢業(yè)論文進行，可選范圍是教學方面的有關理論探討，或者科研方面的某一專題研究，也可以是游戲開發(fā)程序。研究實驗教學主要培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力，在前期基礎累積的基礎上，由學生一人或者小組設計實驗方案，自行確定實驗方法，完成一項開發(fā)。

3.2運用混合式課堂實驗教學模式

針對不同專業(yè)，不同年級組成的教學班，傳統(tǒng)實驗教學模式顯然不能滿足實驗教學需求，采用“多媒體課件+編輯器+語言環(huán)境+屏幕錄像軟件”相結合的混合實驗教學模式能較好解決這一矛盾。該模式的基本構成是：教師授課以多媒體課件為主線，運用文本編輯器實現(xiàn)程序的設計，運用語言環(huán)境編輯/編譯/調試并運行程序，運用錄屏軟件把課堂上演示的實驗過程錄制下來，為學生實驗提供輔助學習，實現(xiàn)課堂內容的重復再現(xiàn)學習，提高實驗以及知識轉化能力。

多媒體課件主要用來反映實驗教學的主要內容，課件力求簡明扼要，突出概念/語法/算法表示，程序設計思想，包含實例以及注釋。

3.3創(chuàng)新程序設計教學與實訓平臺

應用互聯(lián)網技術和服務器技術打造一個開放的實驗平臺，為實驗教學改革提供了較好的技術支持。使得師生可以無時空限制，通過教室、實驗室、宿舍或其他地方的互聯(lián)網接入點都能進行實驗。

目前市面推出的OpenLab實訓平臺，是一款用于程序設計教學、日常練習、上機實驗、單元測試、期中期末考試的綜合性的教學管理和實驗平臺。平臺目前支持C語言、C++，Java，C#和數(shù)據(jù)結構5門課程。平臺分成管理員、教師、學生3個端口登陸。管理員進行平臺數(shù)據(jù)定義和維護；教師通過平臺開設課程，安排學生參加實驗，通過統(tǒng)計功能全方位監(jiān)控和了解學生的學習進程；學生通過平臺參與學習、實驗和考試。該實訓平臺的推出大力支持基礎實驗教學與設計實驗教學，實現(xiàn)專業(yè)基礎理論與專業(yè)技術的有機結合，提高學生的編程開發(fā)能力。

3.4完善學分制下實驗教學的考評方法

（1）完善開放平臺的評分機制。教師端可以設置學分制下多種實驗評分績點，包括：設置不同難度題目的得分；設置日常練習、單元實驗、期中考試、期末考試的權重；學生完成實驗后，能及時得到反饋，了解實驗做得正確與否。平臺根據(jù)測試結果和評分機制，自動給學生打分。通過自動評分機制，在不增加教師工作負擔的情況，有效地加強了教學管理。

（2）優(yōu)化在線考試平臺。在線考評平臺的設計使得教師能從班級（整體）、學生（個體）、實驗3個角度全方位了解學生的學習進度和掌握程度。

平臺不僅僅只是完成傳統(tǒng)實驗任務，還能將整個教學過程融為一體，將開課、選課、日常練習、單元測試、期中期末考試、補考、重新多個環(huán)節(jié)統(tǒng)一到該平臺上，并根據(jù)學生的成績累加學分。老師還可以通過平臺自動生成試卷并安排考試，不及格的學生可以方便安排進行補考等等。