基于内容优化的分层次实验教学改革与实践

张安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海电力学院 计算机科学与技术学院,上海 200090)

基于内容优化的分层次实验教学改革与实践

张安勤, 田秀霞, 彭 源

(上海电力学院 计算机科学与技术学院,上海 200090)

在《电子处理系统》实验教学环节中存在着实验内容单一、重复、学生实验积极性没有充分调动等问题。随着实验教学改革的深化，对现有的实验教学中的不足之处，提出了相应的改革措施，主要体现在优化重组实验内容、规范化实验环节、注重过程和能力以及结合竞赛的合理化考核制度等。实践表明，以上措施与方法有效地提高了《电子处理系统》实验教学效果。

电子处理系统; 内容优化；分层次; 实验教学

电子处理系统是笔者所在学校国际交流学院开设的计算机程序设计语言类的基础课程，目前主要使用的是C++程序设计语言。程序设计是一门实践性非常强的课程,其知识的掌握与能力的培养在很大程度上依赖于上机实验。通过实验教学, 可以帮助学生巩固课堂教学所传授的基本知识, 掌握程序设计的基本方法和常用算法, 掌握程序调试的基本技能, 掌握面向对象的程序设计、应用程序编程接口等。使学生具有使用计算机解决实际问题的初步能力, 也为今后通过计算机编程解决本专业课程的问题打下良好的基础。

1 实验教学存在的问题

目前，由于受传统的教学模式的影响，电子处理系统实验教学存在的不足之处，主要表现在以下四个方面。

1.1 实验内容不完备

实验内容更新较慢，以验证课堂讲授内容为主，为单一的基本验证型实验，学生机械地按照实验指导书上的步骤操作，不能激发学生学习的兴趣。综合设计型的实验相对较少，联系实际应用的实验更少。在实验教学过程中，过于重视程序设计语言的语法规则，忽略思维模式的培养，不利于提高学生的综合分析能力，也不利于挖掘学生的潜力。

1.2 实验教学方法简单[1]

采用统一的实验教学培养模式，学生完全被动地实验，实验目的、实验内容、实验方法和实验步骤都由教师指定。这样进行的实验教学，虽然在培养学生的观察能力与记忆能力等方面有着一定积极的作用，但限制了学生的思考与创新，抑制了学生的思维能力与想象能力。

1.3 实验考核形式单一[2]

指导教师对学生实验成绩的评定，常以实验报告作为唯一的评价依据，往往造成评价结果的不完全准确, 实验考核形式单一,不能充分调动学生的积极性。

1.4 缺乏实际应用

电子处理系统的传统实验教学，无论在实验内容、实验教学方法还是考核形式上都存在缺乏实际应用的情况。

2 分层次实验教学的改革

对于程序设计语言，只有通过实验教学与上机实践，学生才能学会编写程序、调试程序，才能掌握相应的理论知识，才能培养学生分析问题和处理问题的思维模式。因此，为了促使学生能运用程序设计语言解决一些问题，具有较强的程序调试能力，学以致用，我们从实验内容优化重组、实验环节、考核制度以及联系实际应用等方面进行改革。

2.1 实验内容的优化整合

实验内容的设置非常重要，不但要涵盖基本概念、基础知识，还要有实用性、可操作性和适当的难度。可操作性保证学生都能完成实验，从而促进学生学习信心，以提高学生完成实验的积极性，而适当的难度有助于激发优秀学生进一步钻研。在实验教学改革中，要对原有实验内容进行优化整合。非计算机专业学生主要是利用计算机作为工具解决本专业领域问题，根据应用型本科生知识结构和能力培养的要求，对实验进行调整更新，减少演示性、验证性实验，增加设计性、综合性实验和应用型实验。具体做法是将原有实验内容规整到基础验证型实验和设计开发型实验之中[3-4]，同时新增应用型实验，充实相应的实验内容。

2.1.1 基础验证型实验[5]

要求学生掌握程序设计语言的基本原理、主要技术与方法。实验目的是让学生掌握编程的基本知识和操作使用的基本能力。

基础验证型实验是指学生按照实验指导书的实验目的、实验内容和实验步骤完成的实验，以促进学生对基本知识、基本方法和基本技能的掌握。例如：熟悉当前主流开发平台，声明类和对象，定义类成员等实验[6]。

2.1.2 设计开放型实验

本实验教学阶段，即在本课程课堂知识讲授完后，由教师或学生给出综合性实验项目，设计实验项目主要考虑课本基础知识的适当延伸及相关知识点的综合运用，目的是深化编程思想，接触程序设计的整个过程。实验教学方法采用“任务驱动和分组教学”相结合的方式，学生分组进行实验，对不同组给出不同的实验项目。组内相互协作、相互学习，收集相关资料，并制定出实验的总体设计解决方案，编写实现各个功能的代码，在项目的驱动下完成整个实验。在这个过程中，教师的角色发生变化，教师不再起主导作用，而是以学生为主体，教师辅助学生完成实验项目。例如，给出实验项目：设计一个程序，用于学生成绩管理系统，要求可以对学生的成绩情况进行修改，用成员函数实现对成绩信息的录入和显示，同时输出学生的成绩信息。

一个程序的开发是在一个团队的相互配合、相互协作的条件下完成的。该综合性实验项目训练阶段培养学生在分工协作和互相配合的情况下接触一个简单程序开发的过程，以此让学生对编程思想及程序开发有进一步的认识。设计开发型实验可以多安排学时，同时给出实验要点、涉及的知识点以及参考的解决方法。

2.1.3 结合实际应用型实验

实际应用型实验的内容涉及本课程的综合知识，以及与本课程相关课程知识，它要求学生能以某种编程方法为主线，结合多种技能，综合运用相关的知识点，针对某一具体实例的若干问题，综合设计并开发出一套程序。这个阶段的实验内容由教师或学生给出，实验内容应源自现实生活中接触的事例。实验教学方法采用“任务驱动和分组教学”相结合的方式，让学生自主进行总体设计，实现各个功能设计，编写代码，通过编译调试，最后写出程序文档。

例如，给出实验题目：客户售后服务管理系统。设计内容：编写一个简单的客户售后服务管理程序，帮助管理客户售后服务信息。要求具有客户售后服务信息处理的功能。其中，包括售后问题的录入、删除、查询和修改等功能；包括对售后问题的处理意见的录入和售后情况的查询。

这个阶段的学习，教师起引导作用，引导学生完成程序设计的整个过程。一个经由自己设计并实现的程序出炉，学生会获得前所未有的满足感，极大地调动学生再次深入学习的积极性、主动性，培养学生团队意识及创新意识。通过这个阶段的实验训练，让学生真正了解C++语言的实用性及其强大的程序设计空间。

2.2 加强实验环节的管理[7]

实验环节包括上机前预习、上机实验和上机报告三部分。要求在实验课前每一名学生都充分做好预习工作，真正了解本次实验“做什么、怎么做、为什么这样做”，并在纸质上撰写预习文档和编写相应源代码。每次实验课前，教师严格检查学生预习情况，凡未预习或预习不充分的学生，教师可责令其充分预习后再进行上机实验。这样可督促学生对相关知识内容进行认真的预习和思考，实验教学效果显著。

在实验过程中，教师根据实验内容有启发地进行指导，由于程序设计的答案并不唯一，引导学生们积极思考，让学生在实践中百花齐放，使学生真正掌握实验内容、方法和技能，让学生们真正体会程序设计中“没有最好，只有更好”的理念。同时，由于学生的基础和背景存在着一定的差异性，我们组织建立学习小组，每组2～4人，组长由计算机基础相对较好者或者班干部担任。学习小组的任务是上机实验过程中的互帮互学，并且合作完成研究创新型实验。教师组织好学习小组后，主要抓好2项工作: 一是在上机实践时重点解决各小组共同存在的问题;二是鼓励学得好、实验完成快的学生做小教师，协助教师辅导同学。这种方法有效地激发了学生学习的自信，有助于学生积累经验，明显提高了学生对于基本概念的理解以及概念之间关系的掌握。

2.3 结合竞赛的注重过程与能力考核的制度

考核作为检验学生学习效果的手段，在整个教学过程中占有重要的地位，对于学生的学习态度起着一定的导向作用。以前的考核制度，实验结束后，每名学生只需要演示程序功能，并上交实验报告。这样造成了有部分学生拷贝别人的代码，实验报告也不是独立完成的情况。为了保证实验教学质量，准确评价学生能力，需要建立一套适合程序设计语言实验教学特点的考核制度和对学生成绩的评价方法。具体措施是:实验前，教师要求学生预习实验内容，撰写预习报告； 上机时，学生以小组形式坐在一起上机实验，教师巡回指导，了解学生编程能力，及时纠正错误，认真记录每个学生的实验情况；实验结束后，要求学生上交实验报告，要求学生回答老师针对实验内容提出的问题，写出自己对本实验的认识和理解，讨论和思考本实验的难点和疑点，回答老师针对实验内容提出的问题，教师根据其完成的质量和回答情况给出成绩。对学生实验成绩的评定不仅根据完成的基础验证型、设计开放型的实验情况，还要兼顾应用型实验中学生的表现来进行综合评价。这种考核方式有效地提高了学生对待每个实验的态度，调动了学生参与每个实验的积极性，有利于创新人才的培养。

为了提高学生的学习兴趣、学习效率、学习能力、实践能力和评价机制，笔者在教学的后期利用周五下午的时间，举行班级内的程序设计竞赛。编程竞赛能展示大学生创新能力、团队精神和在压力下编写程序、分析和解决问题能力[8]。竞赛题目多数是实际需要解决的问题，教师可构建一些出自实际生活中又与教学知识相关的竞赛题目。这样不仅可以巩固和复习课堂上的基本内容，还可以加强学生解决实际问题的能力，提高学生的学习兴趣。

在编程竞赛中，要求3人组队共用一台计算机在指定的时间内完成比赛。这个竞赛既有时间的限制，也有资源的限制。这就要求参赛的学生除了有良好的知识储备外，还需要良好的团队协作能力，这也是现代社会非常注重的能力之一。

3 结束语

笔者实施上述教学改革措施三年, 学生普遍反映效果比较好, 编程能力整体上有了较大提高, 一个良好的实验教学模式是提高学生计算机应用能力的重要手段。今后,如何把培养学生的综合分析设计能力、动手能力与创新能力相结合, 这还需要我们不断探索。

[1] 谭生龙.程序设计类课程的实验教学方法探讨[J].湖北经济学院学报,2012(4): 192-193.

[2]刘群,李坚. C++程序设计实验教学中若干问题探讨[J]. 实验科学与技术, 2012,10(6): 95-98.

[3]侯孟书, 廖建明, 刘辉. 计算机实验教学体系探讨[J].实验科学与技术, 2008, 6( 5): 78- 80.

[4]毛范海.改革实验教学内容和教学方式, 培养学生创新能力[J]. 实验技术与管理, 2005，22(4): 88-90.

[5]魏小琴，祝元仲，冯元元. C++程序设计开放性实验教学的探索与实践[J]. 信息与电脑, 2012(3):79.

[6] 田秀霞，彭源，张安勤.C++高级程序设计实验与习题指导[M].北京：清华大学出版社,2012.

[7] 孔德昭, 卞长弘.高校实验教学方法改进探究[J]. 实验技术与管理, 2007,24(8): 128-130.

[8]孙大烈，车万翔. ACM 竞赛与学生综合实践能力培养[J]. 计算机教育, 2009(19):12-14.

Reform and Practice of Hierarchical Experiment Teaching Based on Content Optimization

ZHANG Anqin, TIAN Xiuxia, PENG Yuan

(School of Computer Science and Technology, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)

There are some problems in the experiment teaching of the electronic processing system course, such as the single, repeat experiment content, lack of fully arousing the studying enthusiasm of the students, and so on. With the experiment teaching exploration, we find out the shortage existing in the experiment teaching and put forward the corresponding reform measures. These measures mainly manifested in the following aspects: optimizing and reconstructing experiment content, standardizing experimental procedures, reasonable assessment system which focus on the process, ability and the competition. The practice indicated that these measures effectively improved the effect of experiment teaching of the electronic processing system course.

electronic processing system; optimizing experiment content; hierarchical; experiment teaching

2013-10-28；修改日期: 2013-12-13

上海市教委重点课程项目(20115308)资助；上海电力学院实验教学改革项目(20121808)资助。

张安勤(1974-)，女，硕士，讲师，研究方向：数据挖掘。

G642.0；G648.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.036