面向化學(xué)專(zhuān)業(yè)新生的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

鄭 重， 譚立湘， 王 雷， 白雪飛

（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) a.微電子學(xué)院；b.信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，合肥 230026）

0 引 言

計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)今人類(lèi)生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要工具，在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。培養(yǎng)既熟悉本專(zhuān)業(yè)知識(shí)又熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的高水平人才，是新時(shí)代人才培養(yǎng)的目標(biāo)，也是未來(lái)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)［1］。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)系列中的核心課程，主要講授結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。作為配套實(shí)驗(yàn)課程，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是我校公選基礎(chǔ)必修課，面向全校所有專(zhuān)業(yè)的大一新生，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維及利用計(jì)算機(jī)解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力［2-3］。

多年的教學(xué)實(shí)踐表明，不同院系的新生對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的重視程度不同，在同一教學(xué)模式下，教學(xué)效果差別較大。相比信息、機(jī)械等工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，一些化學(xué)、生物等純理科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)利用程序設(shè)計(jì)求解專(zhuān)業(yè)問(wèn)題缺乏深入的體會(huì)，導(dǎo)致對(duì)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的重要性認(rèn)識(shí)不足。在他們看來(lái)，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)只是一門(mén)計(jì)算機(jī)類(lèi)必修的基礎(chǔ)課程而已，與自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)關(guān)系不大。部分理科生覺(jué)得自己將來(lái)主要是在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)，不會(huì)去編寫(xiě)程序，缺乏學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果不佳［4-5］。

面對(duì)不同專(zhuān)業(yè)背景的學(xué)生，如何提出有針對(duì)性的教學(xué)策略，激發(fā)他們對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)兼具專(zhuān)業(yè)技能及程序設(shè)計(jì)能力的復(fù)合型人才，成為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的一項(xiàng)新要求［6］。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究思路

以本?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)為例，開(kāi)展面向大一新生的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，教學(xué)研究路線如圖1所示。首先通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、座談等形式，從“教”和“學(xué)”兩方面開(kāi)展課前調(diào)研：①與教師交流。根據(jù)化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的培養(yǎng)方案，與專(zhuān)業(yè)課程教師深入交流，了解程序設(shè)計(jì)在化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中的重要應(yīng)用，聽(tīng)取他們對(duì)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)建議。②與選課學(xué)生交流。了解他們的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和對(duì)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)期望?；趶V泛調(diào)研，充分掌握化學(xué)專(zhuān)業(yè)新生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，為程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)［7］。

圖1 教學(xué)研究路線示意圖

基于以上調(diào)研結(jié)果，結(jié)合程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)生正在學(xué)習(xí)的化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)中提取與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)相關(guān)的典型問(wèn)題，貫穿到程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中；組織多樣化的教學(xué)形式，多方位展現(xiàn)程序設(shè)計(jì)在化學(xué)學(xué)科中的廣泛應(yīng)用；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上都著力融入化學(xué)背景，建立既符合計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)要求，又能反映學(xué)生專(zhuān)業(yè)需求的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［8］，并根據(jù)課后學(xué)生對(duì)教學(xué)效果的反饋，不斷優(yōu)化改進(jìn)。

2 以解決化學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)主要涉及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程本身的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，如迭代算法、排序和查找等，內(nèi)容較為抽象，學(xué)生興趣不大。根據(jù)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱，在原有程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分考慮大一學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合。在程序設(shè)計(jì)案例的講解中植入化學(xué)背景，讓學(xué)生體會(huì)利用計(jì)算機(jī)解決本專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的思路和方法；編制與大一新生正在學(xué)習(xí)的化學(xué)課程緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)習(xí)題，讓學(xué)生通過(guò)上機(jī)實(shí)踐進(jìn)一步鞏固所學(xué)的程序設(shè)計(jì)方法。教學(xué)實(shí)踐證明，以解決化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題為導(dǎo)向的程序?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，可以引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)算機(jī)特有的處理方法應(yīng)用到所學(xué)專(zhuān)業(yè)中［9-10］，是解決他們學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課程動(dòng)力不足的有效途徑。

無(wú)機(jī)化學(xué)是本?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)新生開(kāi)設(shè)的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。表1 列出了與無(wú)機(jī)化學(xué)課程相結(jié)合的程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)典型案例。

表1 與無(wú)機(jī)化學(xué)相結(jié)合的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

2.1 迭代法求解離子濃度

迭代算法是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程要求掌握的基本算法之一。用二分迭代法和牛頓迭代法來(lái)求解一元方程的近似解是經(jīng)典的上機(jī)實(shí)驗(yàn)題。通常是給出一個(gè)一元多次方程，求某個(gè)區(qū)間或某點(diǎn)附近的一個(gè)近似解。題目的描述一般沒(méi)有特定的專(zhuān)業(yè)背景，學(xué)生只把它當(dāng)作單純的程序設(shè)計(jì)練習(xí)來(lái)對(duì)待，不了解它的具體應(yīng)用，理解不夠深刻。

將迭代算法和無(wú)機(jī)化學(xué)課上求解弱酸溶液中的氫離子濃度的問(wèn)題結(jié)合，設(shè)計(jì)上機(jī)習(xí)題：已知某一元弱酸溶液的濃度為C（mol／L），求該溶液中的氫離子濃度及溶液的pH值。設(shè)該溶液中的氫離子濃度為x，由化學(xué)中的溶液平衡理論，可得：

式中：ka為弱酸的電離常數(shù)；kw為離子積常數(shù)。

對(duì)于方程（1）可用二分迭代法來(lái)求方程的一個(gè)近似解。二分迭代法的原理是：對(duì)一元方程f（x）＝0，先取兩個(gè)粗略解x1、x2，若f（x1）·f（x2）＜0，則原方程在區(qū)間（x1，x2）中至少有一個(gè)根；若f（x）在（x1，x2）內(nèi)嚴(yán)格單調(diào)，則在該區(qū)間中僅有一個(gè)實(shí)根。取x3＝0.5（x1＋x2），并在x1與x2中舍棄函數(shù)值與f（x3）同號(hào)者，則x3與剩下的粗略解組成一個(gè)新的含根小區(qū)間。如此重復(fù)便可以構(gòu)造出一個(gè)序列：x1，x2，…，xn-1，xn。當(dāng)xn與xn-1之差小于給定誤差，如10-6時(shí)，xn便是所求的近似解，如圖2（a）所示。

圖2 二分迭代與牛頓迭代示意圖

牛頓迭代法有更高的收斂速度：設(shè)xk是方程f（x）＝0 的精確解x*附近的一個(gè)猜測(cè)解，過(guò)點(diǎn)Pk＝（xk，f（xk））作f（x）的切線。該切線方程為

其與x軸的交點(diǎn)方程為

解為

式（2）即為牛頓迭代公式。方程（1）經(jīng)過(guò)更少的迭代次數(shù)后，也可以求得符合誤差要求的近似根，如圖2（b）所示。求出氫離子的濃度x后，根據(jù)式：pH ＝-1 ×lgx即可求出該弱酸溶液的pH值。

2.2 定積分計(jì)算氣體等溫膨脹體積功

積分運(yùn)算在各個(gè)學(xué)科都有重要的應(yīng)用。在化學(xué)專(zhuān)業(yè)的很多實(shí)際問(wèn)題中，被積函數(shù)的原函數(shù)不是初等函數(shù)，或者即使是初等函數(shù)但表示形式非常復(fù)雜，不能利用Newton-Leibniz 公式求解，只能用數(shù)值積分的辦法來(lái)求積分的近似值。

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，介紹數(shù)值積分的梯形法，其基本思想是求。如圖3 所示，先將（a，b）區(qū)間進(jìn)行n等分，分別以a ＝x0＜x1＜…＜xn＝b表示各分點(diǎn)，h ＝（b -a）／n，再用直線段分別連接點(diǎn)（xi，f（xi）），（xi＋1，f（xi＋1）），i ＝0，1，…，n -1。

圖3 數(shù)值積分梯形法示意圖

函數(shù)y＝f（x）在（a，b）之間的定積分，可以用n個(gè)高為h的梯形面積之和近似表示：

程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中介紹一元函數(shù)數(shù)值積分的梯形法時(shí)，一般采用正弦函數(shù)、余弦函數(shù)和指數(shù)函數(shù)等。由于專(zhuān)業(yè)應(yīng)用背景并不明確，學(xué)生并不清楚這種利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的近似計(jì)算的用處。對(duì)于化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，可以在教學(xué)中把程序設(shè)計(jì)里的數(shù)值積分梯形法和氣體等溫膨脹做功聯(lián)系起來(lái)，編制如下的上機(jī)實(shí)驗(yàn)習(xí)題：已知某氣體的狀態(tài)方程為（p＋a／V2m）Vm＝RT，1 mol該氣體由體積V1恒溫可逆膨脹到V2，求此過(guò)程中氣體所做的體積功W。根據(jù)

即可利用數(shù)值積分梯形法近似求解。

2.3 拉格朗日插值處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在化學(xué)分析測(cè)試中，得到的通常是一組離散的數(shù)據(jù)（i＝1，2，…，n）。由于測(cè)試儀器或試劑昂貴，或是樣品難以獲取，導(dǎo)致只能獲得有限個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，造成實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的空缺和信息量的不足。插值計(jì)算是根據(jù)已得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)造出一個(gè)近似的函數(shù)關(guān)系式來(lái)描述這些數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)驗(yàn)點(diǎn)空缺的問(wèn)題。

最簡(jiǎn)單又充分光滑的函數(shù)是多項(xiàng)式，所以常取多項(xiàng)式作為近似函數(shù)。拉格朗日（Lagrange）插值法是其中的一種方法，其構(gòu)造出來(lái)的多項(xiàng)式P（x）可表示為

稱(chēng)為拉格朗日多項(xiàng)式，其中L0，L1，…，Ln是多項(xiàng)式的一組基底，稱(chēng)為拉格朗日基底，

次數(shù)n較高時(shí)，拉格朗日多項(xiàng)式會(huì)出現(xiàn)計(jì)算不穩(wěn)定及上下振動(dòng)現(xiàn)象，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。常用的是一元三點(diǎn)拉格朗日插值：以經(jīng)過(guò)三點(diǎn)（xi-1，yi-1），（xi，yi）和（xi＋1，yi＋1）的二次多項(xiàng)式作為插值函數(shù)，

用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)去實(shí)現(xiàn)一元三點(diǎn)拉格朗日插值的步驟如圖4 所示：首先讀n個(gè)數(shù)據(jù)，以合適的數(shù)據(jù)類(lèi)型存儲(chǔ)在內(nèi)存中；然后對(duì)這n個(gè)數(shù)據(jù)以橫坐標(biāo)的值排序；再讀入求值點(diǎn)，通過(guò)查找尋找一元三點(diǎn)拉格朗日插值所需的3 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而得到所求的多項(xiàng)式（5）；最后進(jìn)行多項(xiàng)式求值，獲得所需函數(shù)值。

圖4 一元三點(diǎn)拉格朗日插值流程圖

結(jié)合大一無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，設(shè)計(jì)上機(jī)習(xí)題：已通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得某氟化酮液體在不同溫度下的密度值如表2 所示，請(qǐng)推算該液體在其他非表中實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)溫度下的密度。

表2 不同溫度下某液體的密度測(cè)定值

在這道實(shí)驗(yàn)題中，學(xué)生可以練習(xí)程序設(shè)計(jì)中的排序、二分查找、多項(xiàng)式的計(jì)算、數(shù)組、鏈表及文件等多項(xiàng)技能。

訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域獨(dú)特的思維方式去解決化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的重要抓手［11-12］。創(chuàng)設(shè)結(jié)合化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例，可以讓學(xué)生體會(huì)程序設(shè)計(jì)在解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題中的作用，領(lǐng)悟?qū)W習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的必要性與重要性。學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手解決這些專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，不僅提高了程序設(shè)計(jì)技能，也深化了對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。

3 以展現(xiàn)化學(xué)應(yīng)用為目標(biāo)的教學(xué)形式

除了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中融入化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)之外，還組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)室參觀、高年級(jí)同學(xué)分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、基于化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽等多樣化的教學(xué)活動(dòng)，充分展現(xiàn)程序設(shè)計(jì)在化學(xué)中的重要應(yīng)用，提升化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的熱情。

3.1 參觀化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

本校的化學(xué)學(xué)科是雙一流A ＋學(xué)科，具有很強(qiáng)的科研實(shí)力。帶領(lǐng)學(xué)生有針對(duì)性地參觀化學(xué)-計(jì)算機(jī)交叉類(lèi)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生切身體會(huì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)在化學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的重要應(yīng)用。如我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院楊金龍?jiān)菏空n題組和計(jì)算機(jī)學(xué)院安虹教授課題組合作，在“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)首次實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)核心并行第一性原理計(jì)算模擬。這項(xiàng)重大研究成果是2021年5 月，習(xí)近平總書(shū)記在兩院院士大會(huì)和中國(guó)科協(xié)第十次全國(guó)代表大會(huì)上，提到的近年來(lái)我國(guó)在戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域取得的10 項(xiàng)新跨越之一，充分說(shuō)明了計(jì)算機(jī)軟、硬件在尖端研究領(lǐng)域所起的重要作用［13］。讓學(xué)生觀看計(jì)算機(jī)模擬的化學(xué)反應(yīng)中人類(lèi)肉眼所看不見(jiàn)的分子或原子的微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程，能自主進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家機(jī)器人等［14-15］，用生動(dòng)實(shí)例展示計(jì)算機(jī)是推動(dòng)化學(xué)領(lǐng)域研究進(jìn)步的重要工具。通過(guò)這些參觀幫助學(xué)生開(kāi)拓眼界，充分認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)對(duì)其專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的重要性，激發(fā)他們內(nèi)在動(dòng)力，從而主動(dòng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)這一學(xué)科研究中不可缺少的基本技能。

3.2 高年級(jí)同學(xué)分享經(jīng)驗(yàn)

開(kāi)課伊始，邀請(qǐng)本專(zhuān)業(yè)高年級(jí)同學(xué)和新生座談：分享他們學(xué)習(xí)本門(mén)課程的經(jīng)歷，交流學(xué)習(xí)時(shí)曾遇到的困難，以及如何解決困難等學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)；通過(guò)親身實(shí)例講述計(jì)算思維及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)在他們現(xiàn)今的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和研究中所起的重要作用。實(shí)踐表明，來(lái)自同專(zhuān)業(yè)高年級(jí)同學(xué)作為“過(guò)來(lái)人”的“經(jīng)驗(yàn)貼”很受大一新生的歡迎，為尚處迷茫狀態(tài)的新生們起到了導(dǎo)航的作用。他們?cè)?jīng)的“共同經(jīng)歷”讓新生們產(chǎn)生了共鳴，他們的“肺腑之言”增強(qiáng)了新生學(xué)好程序設(shè)計(jì)課程的信心。此外，高年級(jí)同學(xué)的“暢言”對(duì)教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方式也提供了重要的信息參考。

3.3 基于化學(xué)問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)比賽

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)理論課堂教學(xué)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練，大多是一些驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，采取統(tǒng)一化的教學(xué)，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)區(qū)別；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也較為孤立，對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性缺乏關(guān)注，綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)較少。這種較為單一的練習(xí)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的訓(xùn)練不夠，且很容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。為此，將程序設(shè)計(jì)課程中的若干知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，設(shè)計(jì)融入化學(xué)背景的綜合性編程題，舉辦基于化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽。如表3 所示的教學(xué)流程：首先發(fā)布比賽題目，學(xué)生可以自由選擇教師設(shè)置的編程題，也鼓勵(lì)他們從專(zhuān)業(yè)課程中自主選擇化學(xué)問(wèn)題；學(xué)生自由組成小組，以小組為單位共同完成這些編程題；主講教師和助教老師作為指導(dǎo)老師，分別指導(dǎo)各個(gè)小組；完成以后，以小組為單位進(jìn)行作品展示，教師與同學(xué)同為評(píng)委，評(píng)價(jià)各小組完成的質(zhì)量。為了提高學(xué)生的積極性，比賽結(jié)果在課程考核中占一定比例。比賽結(jié)束后，師生共同討論總結(jié)，為后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)改進(jìn)提供建議。

表3 基于化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽

實(shí)踐表明，基于化學(xué)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽，可以引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的同時(shí)，主動(dòng)結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體積極性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)［16］。

4 教學(xué)效果

以往化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)班的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核結(jié)果，和信息、工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)班相比，通過(guò)率和優(yōu)秀率一直較低，主要原因之一是該專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)課程的重要性缺乏正確認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠。自從實(shí)行與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以來(lái)，化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)班的課程測(cè)評(píng)通過(guò)率和優(yōu)秀率都有了明顯的上升，達(dá)到甚至超過(guò)了信息、工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)班的平均值，學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的滿(mǎn)意度也達(dá)到了“非常滿(mǎn)意”的最高等級(jí)。根據(jù)近兩屆學(xué)生的反饋，以化學(xué)問(wèn)題解決為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式讓他們對(duì)程序設(shè)計(jì)的重要性有了新的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性明顯提高，程序設(shè)計(jì)能力和計(jì)算思維能力不斷增強(qiáng)，為后續(xù)學(xué)習(xí)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題打下了基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，在教學(xué)過(guò)程中緊密聯(lián)系學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景，從中提取問(wèn)題并合理引入到計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，創(chuàng)設(shè)融入化學(xué)背景的程序設(shè)計(jì)案例，引導(dǎo)學(xué)生探討其算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；挖掘多種教學(xué)資源，組織豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生深刻感悟計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)在化學(xué)中的重要應(yīng)用，從而激發(fā)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們利用程序設(shè)計(jì)解決專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題的能力和計(jì)算思維能力，克服傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景相脫節(jié)的問(wèn)題，有效提升了課程的教學(xué)效果。