基于隨機(jī)進(jìn)入思想的計算機(jī)實驗教學(xué)設(shè)計新探

趙越 杜麗英 吳磊

摘要：伴隨計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)實驗教學(xué)急需通過教學(xué)改革探索新的人才培養(yǎng)方式。將隨機(jī)教學(xué)思想引入計算機(jī)實驗教學(xué)當(dāng)中，通過分析高校計算機(jī)實驗教學(xué)的特點、目標(biāo)和實驗教學(xué)中應(yīng)遵循的原則，完成了基于隨機(jī)進(jìn)入理論的計算機(jī)實驗教學(xué)設(shè)計任務(wù)，以此進(jìn)一步豐富隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想在一線教學(xué)中的應(yīng)用實踐。

關(guān)鍵詞：隨機(jī)進(jìn)入;實驗教學(xué);教學(xué)設(shè)計;高等學(xué)校

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）49-0173-02

由于計算機(jī)軟件、硬件技術(shù)發(fā)展迅速，計算機(jī)是一門知識更新非常快的學(xué)科，這也給計算機(jī)實驗教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。教學(xué)設(shè)計的任務(wù)是將已有教學(xué)理論和方法轉(zhuǎn)化為教學(xué)活動的系統(tǒng)化實踐過程。好的教學(xué)設(shè)計能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，它以現(xiàn)代教學(xué)理論為依據(jù)，是用于解決現(xiàn)有教與學(xué)問題的方法和手段。

一、高等院校計算機(jī)實驗教學(xué)的特點

由于現(xiàn)有知識體系和實驗設(shè)備更新快，高等院校計算機(jī)實驗教學(xué)內(nèi)容非常繁雜。而實驗教學(xué)學(xué)時卻不多，因而時間比較緊張，需要完成的教學(xué)任務(wù)也很重。同時，由于知識點隨時間推移不斷增減，這使得實驗教學(xué)內(nèi)容更新速度較快。近年來，高校計算機(jī)學(xué)科主要分為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程等方向。就實驗教學(xué)內(nèi)容而言，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方向包括數(shù)字邏輯、計算機(jī)組成原理、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計等科目的實驗課程。軟件工程方向有C語言、Python語言、圖形圖像技術(shù)、軟件工程等數(shù)十門科目的實驗課程。網(wǎng)絡(luò)工程方向包括數(shù)據(jù)通信原理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、路由器配置與管理、網(wǎng)站設(shè)計與架構(gòu)、應(yīng)用密碼學(xué)等科目的實驗課程。

二、高等院校計算機(jī)實驗教學(xué)的目標(biāo)

高校計算機(jī)實驗的教學(xué)目標(biāo)是多元的，具體包括學(xué)生專業(yè)知識的掌握和深化、團(tuán)隊意識的培養(yǎng)以及動手能力的發(fā)展，而并非僅僅完成教學(xué)內(nèi)容的講授。正因如此，以往的“填鴨式”課堂教學(xué)無法完成所有以上教學(xué)任務(wù)。從知識的建構(gòu)和理解出發(fā)，隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想有助于學(xué)生更好地掌握計算機(jī)實驗教學(xué)內(nèi)容，同時進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的動手和實際操作能力。自主學(xué)習(xí)和合作模式相結(jié)合也使學(xué)生獨立思考和團(tuán)隊合作意識均得到有效鍛煉。正因如此，基于隨機(jī)進(jìn)入的計算機(jī)實驗教學(xué)模式能夠擺脫傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，達(dá)到提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的目的，因而能夠更好地實現(xiàn)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)。

三、完成計算機(jī)實驗教學(xué)應(yīng)把握的主要原則

為完成基于隨機(jī)進(jìn)入思想的高校計算機(jī)實驗教學(xué)過程，結(jié)合個人實踐，筆者認(rèn)為需要把握如下原則。

整個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)以學(xué)生為主體。教師僅作為指導(dǎo)、答疑和解惑的角色，而學(xué)生才是整個教學(xué)過程中的主體。學(xué)生在教師協(xié)助下制訂學(xué)習(xí)計劃，完成預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

尊重個體發(fā)展和學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過程中注重學(xué)生的個人專業(yè)發(fā)展方向和學(xué)習(xí)興趣。基于隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想的引入有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)也因而最大限度地調(diào)動起來。注重吸收隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想的核心理念。隨機(jī)進(jìn)入思想的特點在于同一個知識點的多情境重現(xiàn)，以此達(dá)到多角度重構(gòu)知識點，提升學(xué)習(xí)效果的目的。這與過去傳統(tǒng)教學(xué)中對于知識點的順序式講授存在理念和實現(xiàn)方式上的不同，強(qiáng)調(diào)合作意識的培養(yǎng)。

四、基于隨機(jī)進(jìn)入理論的高校計算機(jī)實驗教學(xué)設(shè)計

（一）計算機(jī)實驗教學(xué)流程設(shè)計

由以上討論可知，基于隨機(jī)進(jìn)入思想的計算機(jī)實驗教學(xué)是與傳統(tǒng)教學(xué)相異的教學(xué)方式，它改變了以往以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)方式。它強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，根據(jù)不同學(xué)習(xí)個體制訂合理的學(xué)習(xí)計劃，完成教學(xué)任務(wù)，最終達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果和專業(yè)素質(zhì)的目的。據(jù)此，計算機(jī)實驗教學(xué)流程如下：

1.預(yù)熱相關(guān)實驗知識。在實驗前，學(xué)習(xí)者應(yīng)根據(jù)教師在課前提供的參考資料、背景知識或電子課件等對實驗進(jìn)行預(yù)習(xí)，以此對接下來要完成的實驗有一個整體性的把握。學(xué)習(xí)者在此過程中可以對涉及的理論知識重新進(jìn)行梳理和整合，在此基礎(chǔ)上提出接下來的學(xué)習(xí)目標(biāo)或針對實驗內(nèi)容產(chǎn)生的疑問，并在實驗過程中重點解決。

2.自主選擇實驗。學(xué)生自主選擇實驗是本實驗教學(xué)設(shè)計的一大特色。學(xué)生根據(jù)個人學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)方向選取要完成的實驗內(nèi)容，這一過程可通過個人電腦或下載手機(jī)APP完成。不同實驗對應(yīng)不同的學(xué)分，在學(xué)分滿足的前提下，學(xué)生將本人的學(xué)習(xí)計劃提交給實驗教師，由教師批準(zhǔn)符合要求的學(xué)習(xí)計劃。不符合要求的計劃將返回給學(xué)生做進(jìn)一步的修改和完善。在完成一個實驗以后，學(xué)生可以根據(jù)個人的認(rèn)知和意愿合理安排自己接下來要完成的實驗內(nèi)容。

3.學(xué)生自由選擇成組方式，靈活完成實驗任務(wù)。學(xué)生制訂好學(xué)習(xí)計劃后，選擇相同實驗的同學(xué)可以選擇按組協(xié)作完成實驗內(nèi)容，也可視實驗內(nèi)容獨立完成，其他同學(xué)則需獨立完成所選計算機(jī)實驗內(nèi)容。由于每名同學(xué)都需完成多個實驗以拿到本門課程所需學(xué)分，所以每人都有機(jī)會獨立或多人協(xié)作完成實驗，以此培養(yǎng)學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力和協(xié)作學(xué)習(xí)能力。

4.教師指導(dǎo)與意義建構(gòu)。實驗過程中，學(xué)生針對實驗中存在的疑問和所得實驗結(jié)果進(jìn)行分析和研究。該過程可以獨立完成，也可組內(nèi)討論完成，該過程由老師負(fù)責(zé)答疑解惑。在此基礎(chǔ)上提出下一步的研究內(nèi)容。

5.循環(huán)學(xué)習(xí)過程。重新回到第2步，直到所有的實驗結(jié)束。

6.團(tuán)隊討論與分析總結(jié)。實驗教學(xué)任務(wù)完成后，要求學(xué)生獨立或以組為單位統(tǒng)一進(jìn)行討論和總結(jié)，以此得出結(jié)論，總結(jié)經(jīng)驗。

（二）教學(xué)設(shè)計要點與重點

1.實驗內(nèi)容、實驗方式的多樣化。教師在發(fā)布可供學(xué)生選擇的實驗內(nèi)容前，可將實驗內(nèi)容分為必修和任選兩部分。這樣可以在保證必修實驗內(nèi)容基礎(chǔ)上，給學(xué)生一定的靈活度，讓其能夠按照個人興趣和發(fā)展方向合理安排自己的實驗任務(wù)。對于每一個實驗，教師可根據(jù)其自身的特點和實驗內(nèi)容靈活安排實驗方式。例如，有的實驗需要借助多媒體演示完成，有的實驗需要高性能計算機(jī)完成，而有的實驗可以通過虛擬現(xiàn)實的方式完成等。

2.整個實驗教學(xué)過程以學(xué)生為主體。改變以往的教學(xué)模式，發(fā)揮好老師的輔助作用，注重學(xué)生在整個實驗環(huán)節(jié)的主體地位。教師對學(xué)生自己確定的實驗安排把關(guān)，同時對學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)進(jìn)程做大方向上的把握和跟蹤，并適時給予合適的指導(dǎo)。

3.充分利用先進(jìn)的媒體與網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生互動。隨著互聯(lián)網(wǎng)與通信方式的不斷升級和發(fā)展，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間在課前和課后的溝通變得更加便捷。教師在課前為學(xué)生提供教學(xué)大綱、電子教案，以及參考書和背景材料，以此方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)和了解要完成的實驗內(nèi)容。在實驗課堂，利用這些媒體工具，整個實驗過程也將不再枯燥。在教師教學(xué)過程中，可以拍攝和制作一些多媒體視頻教學(xué)內(nèi)容，方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)和有疑難時查閱。

4.注重把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)的場景重現(xiàn)頻率。在基于隨機(jī)進(jìn)入思想的實驗教學(xué)中，通常需要多次的不同情境來凸顯同一個知識內(nèi)容。由于實驗教學(xué)學(xué)時有限，因而所謂隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)的場景重現(xiàn)次數(shù)并不是無限的，因此應(yīng)當(dāng)合理把握好這個度。此外，教師應(yīng)把握好整體實驗進(jìn)度，根據(jù)學(xué)生掌握程度合理安排實驗內(nèi)容，以保證教學(xué)效率。

5.構(gòu)建氛圍良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。作為隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想的重要組成部分，實驗教學(xué)中安排了一定數(shù)量的學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。自主學(xué)習(xí)有其優(yōu)勢，但其最大的不足是容易受到干擾。因而構(gòu)建氛圍良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提升教學(xué)效果。在教學(xué)過程中，可以通過協(xié)作組的方式，讓選擇同樣實驗題目的學(xué)生彼此協(xié)作。

五、結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及社會對于人才需求的急劇變化，通過計算機(jī)實驗教學(xué)改革探索新的人才培養(yǎng)模式很有必要。筆者的研究表明，作為一種嶄新的教學(xué)理念，隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想能夠促進(jìn)計算機(jī)實驗教學(xué)過程順利完成。通過分析高校計算機(jī)實驗教學(xué)的特點、任務(wù)和實驗教學(xué)中應(yīng)遵循的原則，本文完成了基于隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想的計算機(jī)實驗教學(xué)設(shè)計，以期進(jìn)一步豐富隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)思想在一線教學(xué)中的應(yīng)用實踐。

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