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二、实施计算机分层教学的必要性
首先,学生来源地域的差异是实施分层教学的客观要求。我们的学生来自全国各地,有城市有乡村。由于各地区提供的信息技术运用环境和信息技术教育的教学水平有显著的差异,故造成学生的信息素养有一定层次的不同,所以,我们在计算机教学中有必要按学生的知识水平分成不同的层次。其次,学生学习计算机知识的环境不同(条件不同)。也就是有的学生有自己的计算机,有的没有。原因单纯,但对计算机的学习和教学影响却很大。
三、计算机分层教学的原则
根据学生的计算机知识和能力水平,分成不同的层次,确定不同的教学目标,运用分组、案例等教学策略,辅以不同的训练、考核和辅导,借助学生各层本身的力量促进每一层次的学生都得到最好的发展。
四、计算机分层次、分组教学的模式
1.分层目标教学模式。保留行政班,但在实际教学中,根据学生的计算机知识和能力水平,确定不同层次的教学目标,进行不同层次的教学、考核和辅导。首先,学生根据自身的能力决定其学习层次,然后根据努力的情况及后续学习的现状,再进行阶段的调整,给学生自主选择权。再配合“分层测试评价”体系,“分层测试评价”体系,是在承认学生有差异的前提下,对学生进行多层面的、激励性评价,对每层次学生的进步给与相应的肯定和鼓励。实施这一评价手段,对较低层次测试应当重在计算机基本操作及应用检测,较高层次的学生则侧重于计算机应用开发能力的检测。
2.分组互助、分层互动学习模式
“分组互动”既是学习模式,也是课堂教学的一种策略或方法。“分组”是在分层过程的基础上,教师通过调查、摸底考试、提问和交流,进一步掌握班级内每个学生的学习态度、知识水平,将学生按高、中、低层次均衡组合,形成一个个学习小组。利用小组成员之间的合作和互帮互学形式,充分发挥学生之间、师生之间的互动、激励,为每个学生创造发展的机会。有利于培养成员协调发展的精神。
五、计算机分层、分组教学的实施
1.计算机分层、分组教学学生分层:根据学生的计算机知识基础、智力水平和学习态度等,将学生大致分成三个层次:A基础扎实,接受能力强,学习自觉,成绩优秀;B知识基础和智力水平一般,学习比较自觉,有一定上进心,成绩中等;C计算机基础、智力水平较差,接受能力不强,学习积极性不高,成绩欠佳。
2.分层备课
在学生分层的基础上,根据教材和大纲要求,以及各层次学生的水平,对各层次的学生制定不同的教学目标,根据不同层次的教学目标,设计好教学内容,课堂提问,技能训练并注意层次和梯度。
3.分层授课
分层授课,采取“大班导学,小组议学,个别辅导”相结合的方针。根据备课要求,授课着眼于B层中等学生,实施中速推进,课后辅导兼顾A、C优差两头,努力为差生当堂达标创造条件。具体做法是:上课时合为主,分为辅;课后分为主,合为辅;实习则以小组为单位,对所选案例集体探讨、共同商议、合作互动做到对A层学生少讲多练,让他们独立学习,注重培养其综合运用知识的能力,提高其解题的技能技巧;对B层学生,则实行精讲精练,重视双基教学,注重课本上的范例和习题的处理,着重在掌握计算机基础知识和计算机基本技能上下功夫;对C层学生教学则要求低,坡度小,放低起点,浅讲多练,查漏补缺,弄懂基本概念,掌握必要的基础知识和基本技能。
4.分层训练
分层练习是分层施教的重要环节之一。为了提高课堂教学效率,教师要随时掌握学生的学习活动情况,及时帮助学生克服学习过程中的困难。因此,教师要通过学习实践对学生学习进行监督,发现问题,及时矫正。教师在设计实习或布置作业时要遵循“两部三层”的原则。“两部”是实习或作业分为必做题和选做题两部分:“三层”是指教师在处理练习时要具有三个层次:第一层次为知识的直接运用和基础练习,使全体的学生的必做题:第二层次为变式题或简单综合体,以B层学生能达到的水平为限;第三层次为综合题或探索性问题。第二、三两层次的题目为选做题,这样可使A层学生有练习的机会,B、C两层学生也有充分发展的余地,都能享受到成功的喜悦,因而提高学习的积极性。
5.分层辅导
学生训练时,要做好课堂巡视,及时反馈信息,加强A、B层次学生的辅导。对A层次的学生课后尽可能进行对面的辅导,积极组织C层次的学生开展第二课堂活动,通过开展知识讲座,开拓学生视野,丰富学生的数学知识。平时的课堂训练,难度稍低的练习课由C层次的学生帮助A层次的同学,通过生生之间的互动,促进不同层次的学生的进步。
6.分层评价
分层评价也是分层教学过程中的一个重要环节,基本做法相似于分层练习。它是根据学生的知识水平金额学习能力的差异,实施分层考核办法,测验时试卷设计为必做题和选做题两卷。必做题属检测达标的基本要求,选做题则属较高要求,为加分题。这种设计方法可使A层次学生有更多的成功机会,进而增强其学习的积极性和自信心,同时也可使B、C两层学生不易满足,激发起求知欲。
六、实施异步分层教学法的优势
1.有利于所有学生的提高
分层教学法的实施,避免了部分学生在课堂上完成作业后无所事事,同时,所有学生都体验到学有所成,增强自信心。
2.有利于课堂效率的提高
首先,教师事先针对各层学生设计了不同的教学目标与练习,使得处于不同层的学生都能“摘到桃子”,获得成功的喜悦,这极大地优化了教师与学生的关系,从而提高师生合作、交流的效率;其次,教师在备课时事先估计了在各层中可能出现的问题,并作了充分的准备,使得实际施教更有的放矢、目标明确、针对性强,增大了课堂教学的容量。总之,通过这一教学法,有利于提高课堂教学的质量和效率。
3.有利于教师全面能力的提升
通过有效地组织好对各层学生的教学,灵活地安排不同的层次策略,极大地锻炼了教师的组织调控与随机应变能力。分层教学本身引出的思考和学生在分层教学中提出来的拓展都有利于教师能力的全面提升。学生在认识计算机发展现状及认识自我的基础上,将自身的条件与阶段目标科学地联系在一起,更有利于计算机知识和能力的“因材施教”。
4.促进“个别化”学习能力的提高
“个别化”学习实际上是一种基于网络的“个别化”化教学,是设计适合各类学生的,又方便学生自主选择教学内容、教学目标、训练材料及考评资料等素材。学生利用网络进行循序渐进的分层学习,每达到一个目标就自动进入下一个知识模块。由于计算机数据库存储了大量的教学信息,学生在教师的指导下选择学习进度,都能得到相应的提高。锻炼和提高学生自主学习、信息获取能力。
5.充分发挥资源性的学习方式、教学方式。网络上有丰富的教学资源,为教师的教、学生的学提供极大的方便,充分挖掘教师和学生的潜力。教师和学生首先通过计算机和网络工具获取相应的信息,对教学内容进行及时有效的补充和改进,以便提高教学质量,优化教学过程。提高学生一定程度的信息工具运用技能,信息化教育的资源闲置时一种巨大浪费,设备到位,只是物质条件具备了真正管好、用好、发挥巨大效益,关键在人,关键在师资队伍的素质,掌握现代教育模式、现代学习模式,帮助学生建立良好的学习方法,高效的获取知识。
6.发挥案例教学、分组研讨教学法的优势,互助式教学,按照项目要求,层层推进的学习方式,提高学习效率,打通了障碍,提升了学习空间,相互研讨切磋
7.促进信息知识呈现方式、教学方式的教学评价实质性的转变,深化教育理论。
七、分层教学应该注意的问题
分层教学虽然有很多的优点,但对其工作的难度应当有充分的估计,且认真加以研究,寻找有效的对策。就目前实施的情况看,有以下一些问题:
1.分层教学要解决分层的原则与分层的办法
分层教学的目的是“因材施教”,要确定“材”的素质和水平。目前,我们对学员的分层主要依据新生摸底的结果,但测查的内容、难易的程度、考察的结果等,是否科学、客观,有没有参考价值,这是个重要的问题。其次,分层要考虑学员的“出口”与“进口”的对接,“低进高出”虽然是努力方向,但不能成为考核学校及教员的依据。分层要使不同水平、不同需求在发展中柔性衔接,使学员从分层开始,就有了信心、有了动力、有了希望。
2.分层教学的动态管理
动态管理是对传统教务管理的挑战,学员不是在班主任的监控、“保护”之下,任课教员有不能保证全员性管理,学员将需要一段时间的适应。在动态管理中,不稳定因素会增大,管理的范围会拓宽,这就要求管理者、任课教员,“教书育人”尽到责任。新的分层管理中加入了动态调控,将淘汰制变成了自我选择制。
3.分层教学使学员的思想负担和家长的疑虑
分层对学员的心理冲击表现为“自卑”,对家长来说“没面子”。可见,做好学员及家长的工作尤为重要,在分层教学的实验之前一定要客观地宣传其有利的一面,同时提醒学员或家长,做好顶住压力的思想准备。分层应以学员能否取得进步为得失的标准。
4.分层教学对教员提出了新的要求
分层教学下教员不能再“拿一个教案到底”,而要精心地设计课堂教学活动,针对不同档次的学员选择恰当的方法和手段,了解学员的实际要求,关心他们的进步,改革课堂教学模式,充分调动学员的学习主动性,创造良好的课堂教学氛围,形成成功的激励机制,确保每一个学员都有所进步。
5.实施分层后的评价方法
教员分别承担不同基础学员的教学任务,他们所接的班不同,达到的质量目标也应不同。如何判定分层教学的工作质量和教学水平是一个大问题。
八、结束语
随着智能电网、绿色能源席卷全球,电力行业迎来了蓬勃发展的新时期,电力不但要信息化还要智能化,电力企业将需要大量高水平的既精通信息技术又有电力专业背景的人才,这给电力大学计算机专业人才培养带来机会和挑战。结合电力大学的大电力特色,为培养智能电网急需的高素质复合型人才,开展计算机专业电力特色教学模式的研究和实践具有重要的意义。为了培养智能电网急需的信息人才,需要开展计算机专业的电力特色教学,首先要开设“电力信息化”课程。
一、我国电力信息化现状及智能电网的目标
电力信息化是指计算机、通讯等信息技术在电力工业各个环节应用全过程的统称。我国当今电力信息化现状是实施电力工业生产过程各个环节的信息化,包括电力工业规划、设计、施工、发电生产、输电、变电、配电、用电、电网调度、供电营销、物资及管理等各个环节。由此可见,信息技术是电力信息化的基础,各类电力资源的开发和利用是电力信息化的核心。提高电力企业的经营决策水平和经济效益是电力信息化的宗旨。智能电网将使电力信息化从数字化向智能化发展。智能电网是电力信息化的延续和飞跃。智能电网是飞速发展的信息技术与新能源变革融合在一起的产物。中国的智能电网目标是分三个阶段推进:2009年至2010年为规划试点阶段,重点开展“坚强智能电网”发展规划工作,制定技术和管理标准,开展关键技术研发和设备研制及各环节试点工作;2011年至2015年为全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术、装备实现重大突破和广泛应用并自主可控;2016年至2020年为引领提升阶段,全面建成统一的“坚强智能电网”,技术和装备全面达到国际先进水平。
通过分析我国电力信息化现状及智能电网的目标可见,各国探索智能电网建设的先行策略是信息技术应用。为实现智能电网的战略目标,电力企业将需要大量高水平的既精通信息技术又懂电力信息化业务的复合型人才,因此,对计算机专业学生开展电力特色教学是非常必要的。
二、电力大学计算机专业电力特色教学模式
面对电力行业信息化飞速发展的形势,特别是智能电网席卷全球,电力大学计算机专业的教学模式在保有原有优势的基础上创建特色,开展以计算机技术为主、电力专业背景为辅的特色教学模式。2010年学校设立了计算机专业电力特色教学模式研究和实践的教改项目,以实现计算机专业的电力特色及工程应用能力的培养。电力特色教学重点要放在计算机技术和电力专业交叉点上,电力特色教学的先行策略是由电力信息化这门课程承担此重任。2010年学校将电力信息化课程列入433门核心课程中。修改后的2008版教学大纲中电力信息化这门课程是计算机专业学生的必修课程,这不但要求电力信息化这门课程的内容不断优化,同时也要求对电力信息化课程的教学进行改革。
电力大学计算机专业电力特色教学模式的后行策略是在电力信息化这门课程改革和研究的基础上进行课程群建设,开设代表计算机技术和电力专业最新技术交叉点的“电力云平台”、“电力物联网技术”等课程,并将“电力信息化”、“电力云平台”及“电力物联网技术”三门课程纳入到一个课程群来建设。可见电力大学亟待探索并建立适合计算机专业的电力特色及工程应用能力的培养模式。
三、电力信息化课程特点与教学现状分析
1.电力信息化课程的特点
电力信息化这门课程具有如下特点:
(1)涉及面广。电力信息化这门课程内容涵盖电力工业生产发电、输电、变电、配电、用电、电网调度等全过程的信息化与智能化。课程内容包括发电企业的信息化与智能化、变电站的信息化与智能化、电力调度中心信息化与智能化、配用电生产管理信息化和智能化、电力信息安全技术及物联网在智能电网中的应用等。
(2)技术先进前沿。电力信息化这门课程内容涵盖当今信息和电力领域的前沿技术、热点技术。如在讲解变电站的信息化与智能化这部分内容时要详细分析电力领域的热点技术IEC61850。在讲解电力调度中心信息化与智能化这部分内容时要详细分析信息领域的热点技术SOA和电力领域的热点技术CIM及其在电力调度的应用。在讲解物联网在智能电网中的应用这部分内容时要详细分析当今信息和电力领域的前沿技术物联网、智能电网及云平台。
(3)与电力行业实际工程紧密结合。在讲解课程的各部分内容时紧密结合实际工程。如在讲解发电企业的信息化与智能化这部分内容时紧密结合发电企业的实际工程,如水电站厂级监控系统、火电站的DCS系统、发电厂?SIS系统、发电厂智能管理信息系统等。
(4)多学科的交叉。电力信息化课程是计算机技术、通讯技术、控制技术、电力系统背景知识的融合与交叉。在讲解课程的各部分内容时处处是多学科的交叉,如在水电站厂级监控系统中涉及计算机的网络通讯技术,涉及控制领域的PLC技术和现场总线技术,涉及水力发电特性专业背景知识等。
(5)电力信息化课程的教学内容是动态的,是与时俱进的,随着电力信息化和智能化的发展而不断地补充新内容,没有现成的教材。当今世界电力信息化和智能化发展非常迅速,如国家电网公司已经开展广域全景分布式一体化的电网智能调度技术支持系统研制。在讲解电力调度中心信息化与智能化这部分内容时就必须补充这部分新技术。
2.电力信息化课程教学现状分析
(1)没有现成的教材,课程难度大,师资紧缺。从上述分析的电力信息化这门课程的特点可见,要求老师具备丰富的知识储备及电力工程经验。
(2)课程内容与电力实际紧密结合,学生没有现场工程概念,又是多学科的交叉,学生感觉课程难度大且抽象,学习兴趣不足。很多学生很想学好这门课,但他们中只了解信息技术,没有其他学科技术知识的积累。本课程开设在大三的第六学期,很多学生感觉困难后就放弃了,准备考研复习。
四、电力信息化教学改革的思想和方法
电力信息化这门课程是综合应用课程,教学思想和方法的改革是必要的,具体措施如下:
1.组建一支优秀的教学团队
通过引进发掘培养人才,组建一支优秀的教学团队。吸纳不同学科的拥有前沿的信息技术、丰富的电力背景和工程经验的老师进入团队,可以根据老师的特长安排讲解相应的章节。电力信息化这门课程可由若干老师共同完成。由于国内市场几乎没有相关专著和教材,已经组织讲课团队老师撰写并出版电力信息化教材。教材包含当今电力信息化和智能化最新技术并提供老师们的最新研究成果。该团队的老师需要及时了解电力行业的信息化和智能化最新动态的最新技术。除了合作项目途径外,老师要利用一切机会参加合作、进修和交流。通过团队的力量来解决没有现成的教材、课程难度大的问题。
2.补充课程中需要的其他学科知识
鉴于计算机专业学生的知识结构比较单一,在学习电力信息化课程时先为学生补充必需的计算机控制与通讯基础技术知识,包括计算机控制通道接口技术、PLC技术、串行通讯技术、现场总线技术及工业以太网技术等。在学习电力信息化的具体相关内容时为学生铺垫必需的电力背景知识和工程背景内容,如讲解水电站厂级监控系统时要先补充水力发电厂相关内容。通过利用一定的学时补充课程中需要的其他学科知识来降低学生课程学习的难度,使学生能快速全面地了解并掌握电力信息化技术。
3.新技术、新理念的引入
由于没有现场工程概念,学生在学习电力信息化课程时会感觉抽象、难以理解,老师有必要与时俱进地将新的技术和理念引入课堂中。例如可以引入当今电力行业流行的先进仿真培训软件,比如三维变电站仿真培训软件,让学生在软件上仿真漫游变电站并模拟各种操作。通过仿真软件让学生模拟接触电力工业现场,建立对电力工业现场的感性认识,提高学生的学习兴趣。
为了加强学生课后巩固教学环节,帮助学生消化和应用所学知识,可以将新的理念引入课堂中。借鉴西方本科教学及我国研究生培养的经验,本课程课后作业巩固环节可以尝试不同于常规计算机专业课程的方法。本课程要求学生在课后查阅大量的文献资料。每章的作业是查阅与本章相关的文献资料并撰写提交小论文,期末每个学生制作PPT文件并开展讨论。
在学生课后巩固教学环节中老师起着重要的引导作用。指导本科学生查阅相关文献资料时,首先要教会学生如何在海量信息中查找到需要的优秀文献,如何充分利用校图书馆提供的优质库资源,然后指导学生如何读文献,如何写小论文。要求学生在每章节后阅读15篇以上相关文献资料并提交小论文。教师要认真批阅学生的小论文,总结学生容易出现的普遍性问题,在下次写小论文时提醒学生注意。
4.实施案例教学
根据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《大学计算机基础课程教学基本要求》,同时针对不同专业类别对计算机基础教学的要求不同,结合我校实际情况将大学计算机基础课采用“必修课程+限选课程”的设置方案,如图1。其中,必修课属于通识型(基础类)课程,它主要服务于学校公共基础教学和基本素质教育的培养目标,以培养对计算机系统的基本理解、信息素养为主要目标,同时也培养基本的计算机应用能力。限选课包括技术型课程和交叉型课程,学生可根据自己所学专业选修其中一门课程。技术型课程围绕不同的计算机技术来组织课程内容,根据不同专业类别的需要,深入讲解一种具体的计算机技术。例如:程序设计基础、多媒体技术与应用、计算机网络技术与应用等,培养学生掌握应用特定计算机技术解决问题的能力和方法。交叉型课程则是随着计算技术在各专业领域应用的不断深入而产生的一类课程,这些课程在内容上以相应专业为背景融合计算机技术,同时也可能反映出了各学科领域新的发展方向。
一、 教学内容的改革
“程序设计基础”是大学计算机基础教学的核心课程,授课学生:电化、电气、水电、动科、生工、食科等。教学学时:课程总学时32学时,其中理论课16学时,实验课16学时。主要讲授Visual Basic语言基本知识和编写程序的方法与技术,具体内容:Visual Basic语言的基础知识、数据类型、程序控制结构、函数、指针、文件、类和对象的概念及使用、模板及异常处理、输入/输出流、常用控件、窗体及属性、控件对象的事件和方法、程序调试以及软件工程和数据结构基础等。对算法教学内容采用类讲解,分为:计算类算法、穷举类算法、递归类算法、查询类算法和排序类算法。
1.计算类算法。该类算法是为各种数学问题的数值解答研究提供相对有效的手段,主要由累加求和算法和累乘算法。累加形式:V=V+e,其中:V是变量,e是递增表达式。累加一般通过循环结构来实现。注意:需在执行循环体前对变量V赋初值。一般的,累加时置初值0。连乘形式:V=V*e,其中:V是变量,e是递增表达式。连乘一般通过循环结构来实现。
2.穷举类算法。穷举算法又称枚举算法。枚举法:按问题本身的性质,一一列举出该问题所有可能的解,并在逐一列举的过程中,检验每个可能解是否是问题的真正解。在列举的过程中,既不能遗漏也不应重复。
3.递归类算法。递归算法是把问题转化为规模缩小的同类问题的子问题。然后递归调用函数(或过程)来表示问题的解。
4.查询类算法。主要教学内容包括:顺序查找、二分法查找、分块查找和索引顺序查找。
5.排序类算法。主要教学内容包括:冒泡排序、比较排序、选择排序和插入排序。
通过本课程的学习,使学生充分掌握程序设计中算法的基本思想和方法,较为熟练地使用Visual Basic高级语言,具备上机调试程序的基本能力。
二、采用多种教学方法,促进掌握教学内容
根据程序设计课程内容的不同,采用边讲边练、翻转课堂等多种教学方法,加强实践教学。
(一)边讲边练
教师利用计算机的多媒体点播系统将每次实验项目要求、内容发给学生,同时教师再对实验中所遇到的重点、难点问题在计算机上进行讲解,学生出现问题,可以通过多媒体点播系统客户端向教师提问,在教师机上指导学生解决困难。学生按要求完成每个实验内容,将实验作业上传到教师机上,教师可以随时批改、点评,对学生进行及时辅导、答疑。
(二)翻转课堂
依托校园网络,构建数字化教学平台,该平台主要由课程学习和讨论、交流两大模块组成。在课程学习部分,可以提供MOOC资源,学生课后可以根据自己的需要,在任意时间、任意地点自主学习,成为课堂教学的延伸和必要补充;讨论、交流部分,以QQ讨论群及时答疑,了解学生学习情况、收集学习过程中存在的任何问题,如图2。
三、测评体系的构建
不同的教学环节,采用不同的形式考核方式和成绩评定方式,理论考试将原来采用纸介考卷形式变成电子试卷,并由计算机来完成此任务。在线教学的考核方式较为灵活,可以采用程序项目设计、专题内容讨论、小论文等作为考核方式。
采用新的教学内容和多种教学方法对程序设计课程进行授课,通过测评体系验证,目前已经取得明显效果,但还需要我们不断在实际培养学生利用计算机语言能力中总结经验,不断探索。
参考文献:
[1]伍丁红.高校计算机教育教学改革研究[J].计算机教育,2005,(11):40-42.
17岁少年小新,沉浸在网络里,学习成绩陡然下降。初中还没有毕业便辍学。因担心儿子整天沉迷于网吧,家里不再提供上网的钱,于是小新就想到了偷。2017年6月上旬,小新偷了爸爸2000多元在网吧呆了一个星期。父亲的一顿打骂对小新来说已经起不到任何作用。仅仅几天后,上网的欲望又像虫子一样噬咬着他的心。他想起爸爸曾给过爷爷4000块钱,就想去偷爷爷的钱。晚上,看爷爷奶奶都已经睡了,就去翻,可一想怕把奶奶吵醒了,竟然将奶奶当场砍死,将爷爷砍成重伤。
多么令人毛骨悚然!这是为了上网,居然能做出这样的事!所以,我们在了解这把双刃剑时,不仅要发现好的一面,也要留意它的弊端:
1. 网络信息良莠不齐
2.沉迷于网络,影响学习,工作和生活
3.个人隐私容易被侵犯
再来看看近来备受关注的华为天才少年。姚婷,来自湖南益阳,现在是华中科技大学计算机系统结构专业直博五年级学生,即将完成论文答辩离校,现入选华为“天才少年”项目,年薪达156万,是颠覆人们认知的“天才少女”。在高中学习时,姚婷就对计算机很感兴趣,高考成绩出来后,她毫不犹豫地选择了计算机专业。她参加过全国大学生数学建模大赛、全国物联网大赛。2018年、2019连续两年获得国家奖学金,2017-2018年在美国天普大学访问学习。
0.引言
近年来,众多专家学者关注计算思维,研究如何把它引入到大学计算机基础教育课程中,认为计算思维是近十年来计算科学和计算机学科中最具有基础性、长期性的重要学术思想。同时,国家提出了深化高等教育改革应该走以提高质量为核心的发展道路。为此,我们将计算思维融入计算机基础教学,努力构建“素质培养-思维训练-拓展创新”课程体系,形成教学整体解决方案,新的计算机基础教学计划已在北京交通大学全面实施。
1.“1+X”的计算机基础教学课程体系
1997年高教司155号文件《加强非计算机专业的计算机基础教学的几点意见》明确提出高校要将计算机课程纳入学校基础课程范畴,确立了计算机基础教学的必修课和入门课地位。教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006年了计算机基础教学白皮书――《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》,据此构建“大学计算机基础”课程和6门典型核心课程的“1+X”的设置方案。“1+X”课程体系强调课程知识体系的完整性,内容涉及知识面广,理论内容较深,但由于实践体系不完善,因此难以达到教学目标。在教学实践中我们发现该体系课程内容设置忽视了非计算机专业对计算机知识的需求,没有充分体现计算机公共基础课程的特征,同时缺少完善的教学实践系统。经过多年的教学改革,我们积累了从线上虚拟实践系统到机房和硬件实验室的线下实验环境,我们整合这些资源,提出了“重文化-强能力-求创新”的计算机基础教学新模式(以下简称“新模式”),如图1所示。
实践育人是目前我国大学教育面临的新问题。尽管多年来大学教育一直强调教学实践,但是如何完善实验环境,使实践教学与课堂教学有机融合,是我们面临的问题。新模式注重实践教学体系,从计算机技术的产生、发展以及发展过程中里程碑式的人和事,使学生对计算机技术影响人类文明发展有了全面系统的了解;突出计算机技术在相关专业和交叉学科中解决问题的思维方式与科学方法,进而激发学生的思维与创造力;拓展学生的自我学习空间,构造多层次创新人才成长环境,使学生充分感受到计算机科学与技术的渗透力,面对未来敢于挑战。
基于新模式构建的课程体系突出公共基础课程的特点,从单纯的技能培养上升到强调通识知识、文化的学习和对学生计算机思维能力的培养。围绕新模式我们开展了一系列教学实践,构建以资源整合为基础的实践训练平台。
2.以计算思维为导向的计算机基础教学课程新体系
计算机基础教学课程新体系以学分制为基础实施目标管理,设定总体学分要求,学生可据此自主构筑知识结构。新的课程体系内容包括如下3层:
(1)素质培养层。通过大学计算机基础培养大学生所必须具备的计算机文化基本素质,在计算机基础知识与综合能力方面打基础,为后继课程作准备。
(2)思维训练层。以培养学生计算思维的基本方法和运用计算机的基本能力为目标。计算机程序设计作为大学计算机基础课程后的一门重头课,教学内容针对不同专业领域,覆盖面向对象的C++、Java、VB、Web等不同的实践环境,支持实现分类分层教学,满足学生的学习要求。
(3)拓展创新层。该层目标是开拓学生视野,提升学生综合应用计算机的能力,使学生具有基本的创新意识。通过一组选修课程(如与专业结合的计算机课程、前沿技术的计算机课程等),进一步培养学生的计算机综合应用能力和创新能力,满足专业需求和信息化社会对人才的需求。
3.以培养思维创新能力为核心的实践教学体系
3.1多层次人才培养的实践教学平台
按照新的教学体系,以文化修养熏陶和基本操作技能训练为基础,以计算思维素质培养为核心,以综合应用和创新能力培养为主线,构建新的实践课程体系(以下简称“新体系”)。新体系横向划分为4个层次,重视操作型和技能验证型实验,普及设计型和综合型实验,鼓励研究型和创新型实验。
第1层次为文化修养熏陶。学生通过计算机认知学习平台了解和认识计算机,注重计算机在人类发展历史上的作用和新的发展趋势,加深对计算机的学习与理解。该层次要求学生掌握计算机基本操作,如文字处理以及通过网络进行信息检索。学生可通过立体化学习资源以及课外辅导自行完成。
第2层次为基本技能实验。以操作型和技能验证型实验为主,注重基本的实验原理、实验方法和实验技能,初步培养学生的创新意识和综合素质。以计算机基本操作和基本应用为主,如掌握信息获取、数据处理、信息展示等相应软件的使用。学生可以通过选修课、实训等方式在开放的软件实验环境完成。
第3层次为计算思维素质实验。以设计型和综合型实验为主,训练学生的计算机程序设计能力,重在培养学生计算思维,主要包括C++语言程序设计、Java语言程序设计、VB语言程序设计、Web程序设计和网站与网页设计等课程。不同专业方向的学生根据专业需求进行选择。本层实验强调提高软件应用能力,培养应用所学知识解决工程实际问题的综合能力。
第4层次为综合应用与创新实验。本层次包括计算机硬件、数据库、计算机网络、多媒体等课程,以创新型、新技术和高层次应用实验为主,重在启发和培养学生的研究兴趣和动手能力,提高学生综合素质和研究能力。本层次的教学结合大学生创新项目,强调将教师的研究成果应用于教学中。教师根据自己的研究工作和科研项目实验项目内容。学生选择相应实验项目后,在教师指导下,自主地对实验项目进行分析和设计,以小论文或软件形式给出结果。
3.2“以学生为主体,以教师为主导”的实践教学模式
在教学实践中,我们发现提高教学效果的一个根本问题是如何提高学生的计算机应用能力,这需要通过大量的实验实践来实现。学生在课外练习中,经常遇到课堂上不曾讲授过的知识和问题,由于不能尽快获得教师的指导,使得一些疑难问题得不到解决,严重影响学生的学习兴趣和学习效果。为此,结合大学计算机基础课程的教学改革,我们对教师工作进行重新配置,保证线上和线下都能参与辅导。同时,安排高年级研究生进行实时线上辅导,安排教师在实验室值班,承担起学生课外计算机应用技能的辅导。我们构建以能力为主导的课程考试机制,检验学生是否掌握计算机知识和技术,即学生如何应用计算机解决实际问题。考试机制将提高计算机实测比例,根据解决问题的实际效果客观评判。总成绩为“基础知识+综合实验+教学参与”,占比为5:4:1。
建立学习奖励机制,即成绩结构中的教学参与成绩,对学习拓展模块和参与创新型实验的同学,综合其实验报告、实验结果演示、答辩等环节,对他们的学习主动性进行评价。在课程的总成绩中,实验成绩所占比例由20%提高到40%,对其别优秀的,经过答辩组老师的评议,其成绩可直接作为该课程的成绩,免予期末考试。
3.3“惠及大众,培育冒尖”的创新人才培养模式实践
ACM-ICPC(ACM International Collegiate Programming Contest)是世界上公认的规模最大、水平最高的国际大学生程序设计竞赛,是当代信息技术相关专业的大学生展示其创新实践能力和国际竞争力的高端平台。为此,我们构建了以ACM程序设计竞赛为基础的拓展创新训练平台,坚持“惠及大众,培育冒尖”的主导思想,践行“赛课结合,赛练互动”的执教方法,重视“训练平台,管理机制”的建设环节,获得了良好的实践效果。
ACM程序设计竞赛是少数精英型学生参与的活动,但是也不能曲高和寡、脱离大众。根据学生的实际需求,结合国内、国际不同层次的计算机竞赛要求,在重点培养拔尖人才的同时,充分利用优势资源,面向全校开设讲座以及校内竞赛,达到鼓励一般、重点培养的目的。
4.差异化教学实践模式
4.1基于学科差异的分类教学
好的教学体系需要一个操作性强的教学模式来支持。计算机基础教学面对全校不同专业的学生,每个专业的计算机能力要求差异较大。在对北京交通大学各学院调研的基础上,我们对专业需求进行分析、归类和总结,根据“学科专业、知识结构、培养层次”构建如下的计算机基础课程分类、分层和模块化的教学模式。
学科专业分为3个大类:理工类、人文/外语类、经济/管理类。
知识结构分为3个模块:大学计算机基础、程序设计基础和计算机技术与应用。
培养层次分为2个层次:基本能力培养和创新能力培养。
4.2基于学生个体差异的分层教学
根据学生个体差异,构建“强基础,重技能,鼓励创新”的层次教学结构,强化对理论知识的掌握和对实践能力的培养,如图2所示。
理论知识分为基础知识、专项应用和综合应用3层;实践能力分为基本技能、应用技能和创新技能。
新课程体系在教学实践中考虑学生的个体和专业差异,培养方案面向全体学生。如图2所示,基础教学强调对基本的概念、原理和方法的掌握,目标定位在使绝大部分学生通过学习能够掌握该课程领域的基本知识和技能。学生在学习过程中可以根据各自的基础选择学习或免修。个体培养而向优秀学生(如思源班、卓越工程师计划班、国际班等),该部分教学与学校的大学生创新活动和学科竞赛相结合,使学生有机会进一步拓展视野,提高能力。
4.3基于过程的模块化课程教学
在分类、分层次教学体系中,每门课程采取“重基础、强实践、过程考核”的模块化教学。每门课程包括基础知识模块和研究拓展模块。基础知识模块为本课程所有学生必须掌握的基础理论和基本技能;拓展模块为根据授课对象构建的该课程的专项应用知识和技能。我国中学计算机教育状况不均衡,为满足不同水平学生的求知欲望,考试采用阶段性过关考核方式,每学期安排至少2次考试,对于已学习过相关内容的学生可以参加第一次考核,通过后进入优秀学生培养过程的学习,进行拓展模块知识的学习。拓展模块由任课教师根据所在教学班的具体情况进行安排,充分发挥教师的优势,体现个性化教育。
4.4实践教学新体系
建立与理论教学并行的,既相对独立,又相互联系的实践教学新体系。新体系加强基础,拓宽专业知识面,培养学生综合实践能力,全面提高学生的实验知识、实验技能、工程素质和创新能力,加强学生的社会适应能力。新体系压缩了课内教学时数,增加实验时数,同时精选知识点和技能点。
教师在课堂上讲出内容的精髓后,让学生在计算机上练习实验相关的技术和方法。教学和实验时数一般达到1:1甚至1:2,如C语言程序设计课程,24学时上课,24学时实验教学,再加上24学时的课外实践。
5.教学实践与成果
5.1新课程体系应用
2012北京交通大学新教学计划规定非计算机专业计算机课程选修学分为4学分。根据计算机基础教育的指导思想与教育理念,大学本科学生入学后先学学计算机基础课程,然后选修1门程序设计课及相应的课程设计,如表1所示。
5.2教学实践成果
新课程体系经历了“研究-实践-调研-修改”的螺旋式发展过程,我们从教学实践中找问题,发现新方法,不断完善课程体系。
1)开展能力培养与思维训练相结合的实践教学。
利用自制的立体化教学资源,突出实验教学中的分类、分层的分级实践教学模式,以满足不同基础不同层次不同专业学生对教学的需求,实现因材施教和个性化培养。新课程体系在2010年选择了3个学院、4个课堂进行试点,2011年开始在新生范围内试运行,2012年在全校范围内试行新课程体系。
2)突出过程考核与理论考试相结合的能力检查机制。
利用自主研制开发的在线考试系统和试题库构建灵活的考核机制。自2008年以来每届新生的大学计算机基础课程考试全部采用“实验作业+课程设计”方式,强调对学生实践动手能力和计算机综合应用能力的培养;C语言程序设计课程采用笔试和上机编程相结合的模式,其他系列课程则分别采用开卷、半开卷等模式进行考核。
3)探索“惠及大众,培育冒尖”的创新人才培养模式。
开放式实验教学模式最早出现在部分国外知名大学,这些学校的实验室采取24小时对外开放的运营模式,学生和老师可以随时进入实验室进行实验活动。这种模式得到了国内很多高校的借鉴与推广,开放式的实验教学模式也是计算机实验教学改革的重要方向,是提高教学质量和培养应用型创新人才的关键。目前,国内的教育部门已经出台了一系列鼓励开放式计算机实验教学改革的政策和制度,从体制角度为开放式实验教学的发展提供了条件。哈尔滨师范大学积极响应学校培养应用型人才的号召,在分析总结实验教学经验和教训的基础上,对开放式实验教学进行了深入的研究和探索,总结了开放式计算机实验教学改革的策略和具体内容。
1 计算机实验教学现状分析
计算机实验教学是计算机应用类课程必不可少的补充课程,它的教学目标是深化理论学习、提高学生的动手能力和综合素质。目前,我国高校计算机实验教学存在一些问题,主要体现在6个方面:
1)课时不足,学生上机和思考的时间不足;
2)综合性内容少,实验内容大多是验证和重复性的,综合性和研究性的内容较少;
3)教学模式缺乏灵活性,计算机实验教学的形式单一、方法呆板,缺乏激发学生兴趣的要素;
4)设备落后,计算机技术的高速发展导致硬件需要不断更新换代,学校的实验环境已经不能适应技术发展的要求;
5)实验教学管理体制不完善,缺乏统一的科学化管理制度,实验资源很难得到统筹调配和综合利用;
6)实验教学师资力量薄弱,很多学校甚至没有专门从事实验教学的教师队伍。
2 开放式实验教学建设思路
开放式计算机实验教学的核心思想是让学生突破时间空间的限制,把灵活掌握理论知识、亲自动手操作、培养创新意识作为实验的根本目标。由此可见,开放式实验教学是非常有利于培养应用型和创新型人才的,可以极大地激发学生的学习积极性,有效地利用教学资源,提高教学质量。开放式实验教学改革的前提是转化教学观念,教师应该从知识传授向能力培养进行角色转化,学生则应该从被动学习向主动学习进行角色转化。这里以计算机网络课程实验教学的建设思路为例来介绍开放式实验教学改革的策略。
哈尔滨师范大学计算机网络课程主要有“计算机网络基础”、“网络工程”和“网络管理”等课程。从课程结构上看,这几门课是前后连贯和延续的,并且每门课程都有与之对应的实验教学要求。从知识连贯性和技能延续性的角度出发,把网络基础实验项目、计算机网络工程实验项目和网络管理实验项目整合起来,形成一个综合性的开放式设计实验项目。开放式计算机网络课程实验教学要突出综合能力和工程实践能力的培养。实验教学的内容除了要涵盖这几门课程中所有的计算机网络基础和网络管理课程的知识点外,还要把网络工程课程的工程思想融入项目中。整个实验项目基于建构主义理论,采用开放式的实验教学形式,由学生自主选择题目、制定方案和具体实施,最终提交能体现创新性和能力培养的科研小论文。
3 开放式实验教学改革实践
3.1教学观念革新
传统的实验教学是一种验证教学,即以重复课上的知识和技能为主,教师提供实验指导书和实验步骤,学生只能被动地接受实验内容,机械地重复每个步骤然后提交实验报告。在这种教学模式中,教师是教学的主导,学生处于被动地位,这样很难调动学生的学习积极性。另外,由于设备和课时的限制,实验教学一般采用分组的形式进行,这样就很难保证小组内的每一个学生都亲自操作和掌握教学内容。开放式实验教学可以为学生提供充足的设备和时间,教学不再围绕教学指导书展开,学生要融入实验项目中积极思考和认真操作,突出了动手能力和思考能力的培养。
开放式实验教学模式改革的核心就是观念的转变,教师和学生都要走出以往教师主导的教学模式。开放式的实验项目是没有固定的解决方案的,学生要自己去思考、分析和选择解决方案,方案设计、实现和测试都是提高学生实践创新能力的重要过程。开放式实验教学之所以会比传统的实验教学效果好,就是因为进行了角色转换,教师要把培养实践能力和创新意识作为教学目标,把问题留给学生,让学生主动思考和学习,自主完成实验内容。
开放式实验教学改革要求教师转变观念,从教师演示授课、学生重复验证的陈旧教学模式中走出来。开放式实验教学提倡学生为主、教师为辅的教学形式,不仅调动了学生的积极性,还可以有效地培养学生分析问题、解决问题的能力。开放式实验教学是在教师观念革新后展开的,同时教师在实践开放式实验教学的过程中也要不断积累经验,提高自身素质。
3.2实验环境革新
开放式实验教学有利于激发学生的学习积极性和个性化发展,对于教学质量的提高有很大帮助。为了保障开放式实验教学的顺利进行,必须要构建与之配套的软硬件实验环境,形成一套完善的管理制度和保障体系。哈尔滨师范大学的计算机网络课程综合实验,使用了拥有先进技术设备的网络实验室,由专人负责实验室的维护和管理。实验室由路由器、交换机、防火墙、网管平台和学生用机组成,学生可以在实验室内完成实验内容、复习课上内容、研发项目。网络实验室采用完全开放式的管理制度,对学生24小时开放,可以作为课程实验、课程设计、网络竞赛、项目开发等活动的专业实验室。开放式网络实验室的结构如图1所示。
3.3买验内窨革新
开放式实验教学的内容从形式上可分为操作型、设计型、研究型和综合型4种。根据哈尔滨师范大学应用人才培养教学改革的要求,网络课程实验的教学内容应精简操作型实验,加大研究型、设计型和综合型的实验比重。实验教学内容要参考国内外知名院校的课程内容和权威性学术成果,保持每年20%以上的更新率,并在不断补充和完善过程中形成网络课程实验教学库。开放式实验教学内容要为教学目标服务,教师要在教学过程中不断完善教学内容,挖掘出可以深入思考或创新提高的内容,去除陈旧过时的内容。实验教学内容要有针对性,突出综合性、设计性和创新性,要循序渐进地展开,寻求课程之间的关联点,这也是培养学生应用能力的关键。根据不同课程和项目分类确定计算机网络课程实验的教学内容,如表1所示。
3.4考核方式革新
实验考核是实验教学效果的主要体现形式,现行的实验考核方式一般由一名老师负责学生的上机检查。学生完成实验提交实验报告,任课教师根据学生的上机情况和实验报告完成情况来给出实验成绩,这种考核形式不利于培养学生的实践创新能力。开放式实验教学突出设计类、综合类和研究类的实验内容,不能使用传统的考核方式进行结果评价,必须采用与实验内容相匹配的考核方式。
奖;2006年5月参加苏州市首届小学科学青年教师五项基本功评比获一等奖第一名;2004年10月参加苏州市首届小学科学优质课评比活动一等奖;2005年5月参加苏州市吴中区青年教师评课选优获一等奖;2003年参加全国“信息技术与学科整合综合能力竞赛”苏州吴中赛区获一等奖。参赛的历练,缩短了我的学科成长周期,为今后的发展奠定了基础。因此,我要借今天述职的机会,感谢学校领导给了我多次的锻炼自己和提升自己的机会,当然更要感谢在我的成长道路上给过我帮助和为我付出的人。
辅导学生方面,先后指导张健、徐晨骁同学获全国“小探索者”科学小论文竞赛获一、二等奖;辅导的徐嘉、方马炯、吴熠昊、等14位学生获得由省教育厅、省科技厅、省科技协会组织的“金钥匙”科技竞赛一、二、三等奖;指导的学生方马炯、陆巍彬、姚悦辰获得第十五届江苏省青少年科技创新大赛二等奖,吴中区、苏州市一等奖。
分管工作方面,在各位老师的信任与帮助下、在学校领导的器重下,2005年11月进入了学校教科室办公。分管学校部分教育教学科研、教育技术以及团支部工作,在各位老师的积极配合
以及共同努力下,能正常开展各项教科研活动,不断壮大教科研队伍,努力提升教科研水平;为学校构建的校园网志以及学校网站在吴中区的评比中分别获一、二等奖;为迎接苏州市教育现代化学校验收创办的网站获得苏州市教育局以及其它兄弟学校领导的好评;个人创办的小学科学教学研究『伟峰工作室两次被教育部中小学计算机研究中心授予:全国优秀教育特色主题网站的荣誉称号;对于学校的团支部工作,我能团结好每一位团员青年,努力开展团青活动。如果在分管工作中取得了一点成绩,都是学校各科室领导们的关心以及老师们的支持而获取的。
中图分类号:G642 文献标识码:A
1引言
计算机专业是一个最具实践性的学科,实践教学贯穿计算机专业教学的始终,与理论教学相比,其同样具有非常重要的地位和作用。21世纪以来,计算机行业的新技术、新产品、新设备、新思想层出不穷,许多高校的计算机专业由于种种原因还在传统教学模式上徘徊不前,极大地影响了教学质量和效果,培养的学生不能适应新技术的要求,从而不被企业接纳,直接影响到了计算机专业学生的就业率。
2传统实践教学模式的不足
哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院成立于1993年,在建系之初的十几年时间,只有计算机科学与技术一个师范类的专业,初期的培养目标是为黑龙江省培养合格的计算机师资。十几年来,我院为黑龙江省及全国培养了2000余名计算机教师,充实到了全省各地的中学、中职及大专院校。
近年来,随着我国经济、科技的快速发展,随着社会结构的变化,高校毕业生这一特殊产品由原来国家计划招生、高校生产、国家分配这一培养模式逐步走向市场化,毕业生已经完全自主择业。许多高校所肩负的精英教育的任务也已经逐步转到大众教育。在这样一种浪潮的影响之下,许多高校的专业设置、培养模式、课程设置等都已经严重偏离市场需求,导致毕业生就业困难,甚至造成本科毕业生的就业率不如专科以及职业中学的情况。
(1) 空间封闭,学生视野狭窄
多数高校多年来形成的较为封闭的办学模式及教学模式,使高校养成了关门办学、关门实验的习惯。尤其是计算机专业,实践及实验课程完全在学校的实验室中完成。从教师设计实验题目,到学生选择题目、设计实验,再到完成实验的整个过程,都没有跳出“实验室”这个封闭的空间。学生在学习的过程中,视野得不到开阔,看不到企业的需求、看不到市场的需求,自然目标不明确。
高校培养的学生最终要到社会上生存,然而传统的办学模式和理念却和社会及企业严重脱轨,甚至毫无关联。关门办学培养出来的学生几乎完全不能立即投入到企业工作,IT行业尤其如此。
计算机专业相当数量的学生不得不选择在毕业前或毕业后,到社会上的学习班花高价学习企业需要的技术,然后才能顺利就业。企业需要的技术我们高校用四年的时间却没有教会学生,这是我们关门办学带来的后果。
(2) 内容陈旧,脱离就业市场
毋庸置疑,许多高校计算机专业的实验课程内容过于陈旧,有的甚至还停留在20世纪80年代的水平。教师设置的实验题目,本身就已经是十分落后的技术与方法,内容也已经严重落后。这样的实验实践教学安排,严重脱离企业与社会的需求,学生的积极性不高,即使完成实验也没有成就感。实验实践内容的陈旧严重影响了实验实践教学效果。
(3) 师资薄弱,实验设备落后
2000年高校扩招以来,高校的教师队伍也得到扩大。而近几年来,随着计算机专业新技术的不断推出,广大计算机高校教师的业务水平也已经大大落后于企业和社会所需要的主流技术,从而导致教学水平不高。一些教师在高校学习的就是当时已经过时的知识,走向工作岗位后又不能及时更新,造成了教给学生的知识必然是从“陈旧”走向“陈旧”的结果。
设备资金投入不足也是制约高校计算机专业实验实践教学发展的重要因素,众所周知,计算机专业知识更新快、技术更新快、产品更新快,这就要求高校计算机专业实验设备的更新也要快。学院的办学经费主要来源于学校的投入,受多方面因素影响,许多高校不能做到及时更新实验设备,设备的落后及老化使得许多实验无法开展,这也严重影响了实验实践的教学水平,严重束缚了专业的发展。
(4) 题目肤浅,学生缺乏兴趣
封闭的空间、陈旧的内容、落后的设备,再加上技术落后的教师,必然导致实验的题目及内容肤浅、枯燥。甚至有的实验题目就是已经讲过的例题或其翻版,丝毫没有创新和难度可言。没有创新、没有难度,对学生也就失去了兴趣,久而久之实验实践教学也就流于形式,学生也就不可能学到新知识。
3实行校企合作,积极探索实践实验教学改革
对于计算机专业来说,要想提高毕业生的就业率就要培养符合社会需要、符合企业需要的合格的有竞争力的毕业生;要想培养有竞争力的毕业生必须加强实验实践教学改革,与社会、与企业无缝对接;要想与社会、与企业无缝对接,必须实行校企合作。
哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院早在2004年就已经意识到上述问题,几年来,领导班子积极转变思想、多方探索解决渠道、努力提高办学水平、运用科学办学理念、实时跟进市场需求,本着“要以就业和社会需求为导向,加快高等教育教学改革,科学合理地调整学科专业结构,切实提高高等教育质量”的指导思想,通过校企合作、共建实习基地、“3+1”办学模式、派教师进驻企业学习等措施,针对实验实践教学改革,开展了一系列工作,已初见成效。
3.1开门办学、多方寻求校企合作
学院领导班子利用各种机会多次外出参观、调研、访问,几年来,陆续访问了北京昊海融星技术有限公司、北京德亿方科技开发有限公司、北京国信贝斯软件有限公司、北京东方博元科技发展有限公司、北京科瑞尔斯有限公司、加拿大达内IT培训集团、沈阳东大阿尔派软件公司、大连东软集团等多家企业。通过参观、调研,逐步开阔了视野、统一了思想,制定了一系列改革方案,并逐步得到实施,从目前情况来看,取得了丰硕的成果。
3.2调整课程设置,重视实践实验教学
社会企业所需求的人才多是实用型、应用型人才,所以以往“重理论”的课程设置越来越显得不适应新形势的需要了。过去的课程设置注重“大而全”,从而忽略“精和专”,学生什么课程都学了,但又什么都没学会,对多数知识只知道概念,不懂得如何应用。学校的教学过程中,各门课程之间的耦合度低,缺乏必要的衔接及过渡,学生学到是离散的、相互之间无关联的知识,不能综合运用。
针对以往课程设置上存在的问题,学院领导班子多次研究,制定方案,进行改革,已初步探索出一条课程设置的新路。
(1) 首先,压缩公共课程课时,减轻学生学习压力。例如计算机导论、计算机英语等课程,可适当采取集中授课或者讲座式授课的方式,考试方式采取大作业、写小论文、小报告的方式考核成绩,大大减轻了学生的学习负担。
(2) 其次,对C++程序设计、数据结构、数字电路等专业基础课程,学院大力加强了实验教学的建设。增加了学时、提高了要求、组织相关教师编写专门的实验教材,并额外在学完本门课程的下一个学期增开了课程设计课。在实验及课程设计教学过程中采用建构主义教学理论,以学生为中心,采用任务驱动式教学方法,让学生在自学中、在同伴学习中、在研究型学习中、在解决问题的学习中、在老师的辅助下完成知识在大脑中的构建。运用这种学习方法,学生学习的主动性提高了,学习兴趣提高了,学习效果自然就好了。
3.3校企联合,共建实验室
资金不足是困扰学院领导的一个难题,技术落后也是制约教学发展的一大因素。实行校企联合培养的模式以后,学院与企业共同联合建立实验室,企业派工程师到实验指导实验教学。这既解决了资金,又带来了最新技术,使得学院的实验实践教学立即与企业接轨。
3.4选派教师到企业学习、提高师资水平
为了实现技能人才培养目标,高素质的“双师型”教师队伍是必不可少的必要条件,如何来建设高职院校的“双师型”师资队伍是首要问题。办学的实践证明,良好的师资队伍是培养合格实用人才的有力保证。
为了提高我院教师的专业水平,我院有计划的选派教师及研究生到企业学习、工作,参与企业的项目开发与建设。这一措施有力地促进了教学工作、提高了教师的专业能力、加快了教师的知识更新。努力做到企业需要什么,我们的教师就精通什么,我们的学生就会什么。
教师参与企业技术服务和项目开发,以提高教师的实践能力,高职院校的“双师型”教师,是实现人才培养的前提。何谓“双师”,既能从事理论教学,又具备较强的实践能力,能够完成对学生技能培养的教师加工程师或技师的一体化教学人员即为“双师”。因此,学院要鼓励教师参加企业的项目开发与技术应用,使教师的新技术学习和实践技能得到提高。在参与企业技术服务和项目开发中,教师获得实践技能的训练,使教师成为真正意义上的“双师型”教师。
例如,2006年度选我院派2名教师及5名研究生到哈尔滨奥利科技有限公司在岗学习半年,参与了公司的软件产品的研发、销售以及售后服务的各个环节。
今年下半年我院还将继续选派教师及研究生到公司学习,并把这一制度始终贯彻下去。
3.5建立实习实训基地、实行“3+1”培养模式
企业为学院提供了舞台。合作培养的模式解决了学院资金不足的问题,学院选择企业做为实习实训基地,既解决了大量学生实习困难的难题,又使学生的实习经费真正发挥了作用。学院选择企业作为“3+1”培养模式的第四年培养地,既为企业输送了大量的预备人才,节约了大量生产成本,又为学生搭建了良好的培训舞台,为学院节省了大量实习费用,一举多得的举措使得企业满意、学生满意、学校满意。校企联合培养给学院带来了巨大的经济效益和社会效益。
3.6校企合作,开发应用软件
结合不同企业的特点,在与企业合作办学的过程中,我院与企业达成了合作开发应用软件的协议。充分发挥企业及学院的各自优势,各自发挥力量,共同承接社会上的应用软件设计项目,既可以得到经济效益,解决办学经费不足的困扰,又可以为我院教师及学生提供实战舞台,极大地提高我院教师及学生的专业水平。
4结束语
综上所述,校企联合是一项于企业和学校都有利的事业,是使计算机教育步入可持续发展的良性循环的必经之路。我院与企业进行合作,不只是停留在引入学生实习、实训和认证课程方面,而且从专业设置、课程设置开始,充分考虑到企业和社会的需求,在整个教学过程中,利用先进的教育理念、教育方法和手段进行教学改革,探索培养实用型人才新的办学模式和学生培养模式。
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Study on College-Enterprise Cooperation in Practical Teaching of Computer Majors
YU Yan, WANG Jian-hua
中图分类号:G642.3 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.17.099
1 引言
《离散数学》是电气信息类专业的核心课程,在我校是计算机科学与技术、软件工程、信息管理与信息系统、电子商务、信息与计算科学5个专业的专业基础课,不仅为后续课程提供必要的数学知识,更重要的是通过学习离散数学,培养和提高学生的抽象思维和逻辑推理能力,为学生今后继续学习和工作打下坚实的数学基础。
在传统的教学模式下,离散数学往往被当作一门纯数学课程来上,多年来这门课程的特点是用“粉笔+黑板”的方式来上,注重概念和理论的讲解和推理。这对于数学专业的学生或许还可以接受,但对于电气信息类专业的学生来说,却形成强烈的反差。因为与其它应用性很强的专业课相比,学生普遍认为该课程枯燥难懂,对计算机编程用处不大,导致学生在学习过程中参与性和主动性不高,缺乏学习兴趣。上述问题已成为高校离散数学课程亟待解决的共性问题,北京大学、天津大学等多所重点高校已开展离散数学教学改革方面的研究,但其研究成果仍侧重理论教学,目前面向应用型人才培养的改革成果未见相关资料。
根据我校人才培养目标以及离散数学课程定位,针对实际教学中存在的问题,在课程负责人带领下,离散数学课程组率先开展了一系列改革探索,将如何提高学生的学习兴趣,进而提高学习的主动性作为改革研究的重点,采取了强化学生编程能力、加强师生互动、通过课程资源平台建设加大课后辅导等多种举措,本文正是课程组进行改革实践的成果体现。其中,将离散数学实验作为课程的内容是针对离散数学课程改革的一个创新,对提高学生学习兴趣和主动性效果显著。
2 主要内容
2.1 注重实际应用的课程内容改革
在课程内容上,课程组首先从如何提高学生兴趣着手,重点对那些滞后于当前信息技术发展的内容进行整改,将解决当前实际工程问题所涉及的有关先进理论和技术融入现有的课程内容中,并在充分调查和分析当前大学生学习习惯和心理特征的基础上,采用不同的方法将新的课程内容进行深化,根据不同专业学生的特点探讨和开发相应的个性化课程内容和教学组织方式,并尽可能的采用具有教师自身教学特色的高质量的课件。
课程内容注重理论联系实际,从提高计算机编程思想的角度对学生展开教学,教师在讲解理论的同时,注重从实际应用的角度进行描述。例如针对图论部分的Dijkstra算法,在讲解单源最短路径的基本思想时,课程组教师不是直接描述算法的执行过程,而是从应用的角度首先通过实际问题举例:阐述算法多应用在交通网络中路径的查询中,两地之间是否有路径以及如果有多条路径时找最短路径等,再通过求解的动画演示,模拟算法执行过程,验证算法的正确性。最后再对算法进行扩展解决单目标最短路径问题、单顶点对间最短路径问题等,扩展学生对算法的理解,进一步自己动手编程实现算法并进行改进。
课程内容的改革除了包括课件建设以及内容组织方式的改革以外,最关键是从应用的角度重新组织了课程题库,重点建设了应用性强、学生参与度高的开放性问题。以往的教材在每章之后均附有大量练习题,但实际上能把这些题目都做完的学生寥寥无几,甚至有些学生连教师课堂上布置的题目都不想做(存在互相抄写的现象)。所以,如何引导学生自动完成相当数量和相当难度的题目是重要的。为此,课程题库的建设思路是:从实用性和成就感中培养学生的学习兴趣。目前,课程组对离散数学大量习题进行了整理分级,可以具有针对性地给学生选择相应难度的题目。特别地,为一些枯燥的推理证明题设置了与实际应用、日常生活密切相关的情境,让学生做题的过程就是一个解决实际问题的过程,从而激发了学生挑战难题的好奇心、兴奋度和成就感。
2.2 强调自主学习的教学方式转变
教学方式上,课程组教师突出互动性,强调学生自主学习、创造性学习。课程组教师在对于离散数学课程学生培养的目标方面形成了以下共识:首先,课堂教学不可能教授学生未来需要用到的全部的知识,学思想、学方法,培养思维能力才是关键,其次,学习知识的出发点是培养数学建模能力,解决实际问题的能力;第三,注重离散数学内容与学生们感兴趣的信息技术前沿的联系,与后续专业课的联系,以使学生学习有动力有方向,有广度也能了解一定深度。因此,在教学方法上,在分析各种教学方法的优点和缺点后,课程组以先进教学理论为基础,开发新的教学方法,以“项目驱动,案例教学,学生参与”作为创新,是课程组在教学方法转变上的重要举措,在教学实践中注重与学生课堂上的互动,在提高学生学习兴趣、学习主动性有其独到的优点。学生参与到课堂问题讨论中独立思考,是他们总结自己的知识、表达自己观点的有效的途径,进一步促进了学生在自主学习能力上的提高。
一方面,在课堂教学方法中,运用探讨式研究性教学方法。这种方法的特点是,经常设计一些讨论题目、需要查找资料的课题供学生研究,以培养学生的研究能力、表达能力和解决问题的能力、创造能力,以及对科学的理解、对问题的认识。学生以小组为单位对这些题目进行讨论,进一步强化了学生自主学习的能力,从而达到理论联系实际的目的。
另一方面,利用各种方式延伸课堂教学,启发学生合理利用课后的时间主动学习,加大课后辅导。尤其是对于讨论题目,学生往往非常感兴趣,实际应用性也比较强,在教师的指导下,学生们利用课后的时间精心准备,讨论效果非常好,甚至能够就某个问题开展深入辩论,对自己感兴趣的内容撰写小论文。
2.3 培养实践能力的实验课程体系
让学生了解离散数学在现实生活中的主要应用,有意识地引导学生运用所学理论去分析问题、解决问题,从而让学生充分感受到离散数学这门课程的魅力和实用价值,这是课程组注重培养学生主动实践能力的出发点。课程组全体教师在课程的开始就引导学生建立“计算思维”,鼓励学生形成良好的思维习惯:发现问题,然后构思一个可能求解该问题的算法过程,再设计算法并将其实现,最后评价这个程序,考查其作为一种工具去求解其它问题的潜能,锻炼学生数学建模能力,提高分析问题,解决问题的能力。
为了能进一步深化对学生实践能力的培养,课程组打破传统离散数学教学环节中不涉及实验课程的现状,深入挖掘课程内容,建立了基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次的实验体系,各实验项目分布如表1所示,主要目的是培养学生的数学建模能力、算法设计能力、编写程序能力和应用创新能力,使学生养成良好的数学素质。
表1 离散数学层次化实验项目分布
[[\&基础性实验\&综合性实验\&设计性实验\&集合论\&4\&2\&1\&数理逻辑\&5\&1\&1\&关系代数\&4\&2\&1\&图论\&6\&5\&5\&]]
第一,基础性实验包含离散数学四个部分的一些基本问题,要求学生利用所学基础知识,完成相应的算法设计和程序实现。如在数理逻辑部分,设计逻辑连接词定义实验,要求学生用程序设计语言完成“否定”、“析取”、“合取”等命题变元的基本运算。使得学生学会基本操作,巩固程序设计基本调试方法的掌握。
第二,综合性实验包含一些比较复杂的离散数学问题,要求学生综合运用所学章节知识完成问题的分解与求解、综合和整体实现。
第三,设计性实验属于较高层次的要求,针对那些学有余力、兴趣浓厚的学生,要求他们自行设计问题描述模型和实验方案,编程实现。教师检查实验现象和实验结果。学生对实际程序的运行结果应能进行分析并提出改进方法,每完成一个实验,都要求写一份实验报告,演示代码进行答辩。
2.4 促进师生互动的开放教学环境
为进一步培养学生的实践能力,课程组在计算机专业08级、信管09、10级的学生中,挑选了学有余力、兴趣浓厚的学生组建了学生编程团队,先后有11名学生参与到课程软件和平台建设中。课程组老师每周都与编程团队的学生们进行例会,组织他们进行算法的分析、代码编程的讨论。课程组教师积极引导学生参加科技活动,提高他们主动实践的意识和能力。积极争取校级大学生的科技立项。2012年,编程团队的成员就有5名同学在本科生科技立项中承担课题,1人获得校级学科竞赛奖项。同学们在编程团队中,通过各种任务、竞赛培养和磨练自己,更重要的是团队协作精神也得到了培养。既有竞争、又有合作的编程团队中,整体牵引学生自主实践水平迅速提升。
3 应用效果
3.1 学生满意度调查
离散数学的教学改革于2010年起在电气信息类专业实施, 学生反映良好。在对2010级5个班(计算101-103、信管101-2)中的183名同学进行的教学效果调查中,绝大多数学生对离散数学以应用为目标、实践为手段的教学效果表示满意和很满意。
图2 学生满意度调查结果
此外,教学资源平台的使用,使得教师能够从细微处入手,深入地了解学生的真实水平,有步骤有条理地引导学生实践。算法演示软件的使用,使得高年级的学生看到自己亲手调试的代码,能够被低年级的学生演示使用,受到很大鼓舞。低年级的学生在使用演示软件时,也不断以高年级同学实现的算法和算法优化改进为目标,调动了主动参与的积极性。
3.2 教师学评教情况
教师学评教的情况同样反映了教学改革的实施成果。课程组成员在近几年《离散数学》课程的学评教分数均为优秀(5分满分),详情如表2所示。
表2 《离散数学》主讲教师近两年学评教成绩
[[姓名\&2011年\&2012年\&姜老师\&4.79\&4.96\&谭老师\&4.81\&4.87\&王老师\&4.77\&4.77\&]]
其中,课程组负责人姜老师在2012年《离散数学》课程的学评教分数高达4.96,位居全校第一。“老师的讲课方式很好,很灵活,很有自己思维的空间,越上越喜欢,这是一门很有用,对我们发展很重要的课”,“将思考及时的传达给了我们,让我们在第一时间更好的发散思维,老师生动的授课方式,我能集中全力听取,收获非常大”,“紧密联系专业内容与实际”,“对学生要求严格,善于拓展学生的知识面”,从上述学生的评价中也可以看到改革对于教学效果的正面影响。
4 总结
本文研究成果打破离散数学传统以理论教学为主的体系框架,根据我校人才培养目标和规格,以激发学生的实践能力为引领,将离散数学理论与计算机科学、信息科学相关应用有机地融合起来,在课程内容、教学方式,实验课程体系,开发平台建设、成绩考核方式等方面取得了创新突破。
参考文献:
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摘 要:文章结合西北工业大学的实际和操作系统课程的特点,提出“厚基础、重实践、强能力” 的操作系统课程培养目标,着重论述操作系统课程在教学理念、教学内容、教学方法方面的研究和实践。
关键词:计算机操作系统;精品课程;能力培养
西北工业大学于20世纪70年代后期组建了计算机应用专业,开设了计算机操作系统课程。经过30多年来的教学实践和研究,几代教师的共同努力,结合本校的实际,我们在教学目标、教学理念、教学内容、教学方法等方面积极改革、锐意进取,形成了自己的特色。
1 制订教学目标
西北工业大学作为一所国内一流、国际知名的研究型大学,其计算机科学与技术专业是陕西省的名牌专业,同时二级学科计算机应用技术专业是国家重点学科之一,培养高水平研究与工程兼备的复合型人才是学校的重要目标之一[1]。
操作系统是计算机专业重要的专业基础课程,它的任务是要使学生理解现代操作系统的基本原理、主要功能和相关设计技术,掌握当今主流操作系统的应用模式和管理方法,了解其运行环境和实现细节,对学生在计算思维,算法分析,系统软件分析、设计与实现,计算机软硬件系统的认知、分析、设计与应用等方面的能力的培养具有重要作用[2-3]。
为此,结合学校人才培养的目标和操作系统的特点,我们制订了“厚基础、重实践、强能力”的操作系统课程培养目标。
2 革新教学理念
为了保证课程的教学质量,在教学理念上,我们推行研究性教学、注重学科方法论,培养学生的创新意识和理性思维;根据操作系统课程内容和学生特点,设置多层次的实践教学环节,同时利用两个课堂、建立多种考核方式,激发学生学习积极性、促进学生学习能力的发展和创新能力的提高。经过多年努力,收到了良好的效果。
1) 推行研究性教学,培养学生创新意识。
在传授操作系统理论知识的同时,通过介绍相关知识的来龙去脉,将知识的发现过程和大师的思维过程展现出来,引导学生提出问题、激发学生求知欲望;并利用现代多媒体技术模拟知识发现的过程,使学生能够感受知识的创新过程,培养他们的创新意识。
2) 注重学科方法论,培养学生理性思维。
在讲授经典知识的同时,通过实例分析,将学科最基本的方法和在实现操作系统软件时通常应该考虑的问题要点、研究思路和方法介绍给学生,加大对学生抽象思维能力和逻辑思维方法的培养,强化对学生进行计算机软、硬件系统的理解、设计、实现能力的培养,从而提高学生的理性思维能力。
3) 强化实践性教学,培养学生动手能力和团队精神。
通过设置“体验型、验证型和创新型实验”的实验体系,我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。结合科学研究,教师从科研课题中提炼创新题目,或通过参加高水平的全国课程竞赛,吸引学生进入开放实验室,在主讲教师和实验教师共同的指导下,学生以分组形式进行创新研究实验,并在此过程中不断提高自身的动手能力和团队协作精神。
4) 利用第二课堂,激发学生学习积极性。
在确保课堂内授课质量的同时,充分利用第二课堂(课外)时间。鼓励并引导学生开发操作系统教学软件,不但加深了学生对教学内容的理解,而且还提高了学生综合运用软件工程、数据结构、程序设计方法等课程知识的能力,同时还激发了学生学习的兴趣,可谓一举多得。邀请国内外知名学者和国际著名IT公司的研究人员为本科生讲解操作系统相关技术的发展和研究现状,激发学生学习积极性。
5) 建立多种考核方式,科学评判学生能力。
调整考试方法,采用多种形式,注重对过程及能力的考核。理论课教学将期末考试成绩权重降为70%;增加实验能力与日常素质考查,权重为30%;同时鼓励、引导学生结合课程内容,通过查阅相关文献资料撰写专题小论文、实验报告和平时表现综合评定考查学生成绩。
3 更新教学内容
3.1 教学内容的设计思想
根据课程的作用与任务,精心设计教学内容。教学内容设计的指导思想是:保持教学内容的先进性,提高教学内容的实用性,重视教学内容的相关性,强化教学内容的实践性。
3.2 强化能力培养的教学内容
更新教学理念,加强学生实践能力和创新思维能力培养,理论教学和实验教学相互结合,同时强化实践环节,设制单独的实践课程。为此,我们设置了三个阶段的教学内容:理论教学、课内实验和课程设计。
1) 理论教学:分成13大模块,操作系统概论;进程的描述及控制;线程;进程的调度;进程间通信;死锁及处理;基本的存储管理;虚拟存储管理;设备管理;文件管理;保护及安全;操作系统实例分析;操作系统新知识选讲。
2) 课内实验:设置与理论教学同步进行的课内实验,以体验型实验为主,辅以验证型实验。
3) 课程设计:独立设置了课程设计1门,以验证型实验为主,辅以创新型实验。
3.3 层次化的实践教学内容
计算机操作系统是一门实践性很强的课程,一般性地阐述其工作原理,很可能使本来具体生动的内容变得十分抽象、枯燥并难以理解。解决好理论与实践相结合的问题是提高操作系统教学质量的关键。操作系统上机实践环节是操作系统课程的重要组成部分,对于理解操作系统课程中的相关理论和知识点有着非常重要的作用。我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则,并依据实验的深度,将实验内容分为三个层次。
1) 体验型实验:使用操作系统的相关工具或编制简单的程序,观察程序的运行,了解操作系统的各种行为,从而体会操作系统的相关概念。
2) 验证型实验:通过分析有关操作系统的源码,修改相关的程序或实现教科书(参考资料)上的相应算法,验证操作系统中的原理和算法。
3) 创新型实验:结合具体操作系统源码的分析,针对操作系统的某些算法的不足,对其进行改进或提出新的算法并实现。
4 创新教学方法
1) “课程理论教学”与“课程实践链”相结合。
针对操作系统课程的特点,教学中始终坚持理论与实践的统一,二者相互促进。学生通过“课程实践链”上多个连续环节的实践,分析及解决遇到的问题,促进他们对相关知识点的理解;同时在“课程理论教学”上,改变过去教学中“老师台上讲,学生埋头记”的“满堂灌”模式,调动学生的学习积极性和主动性,构建学生的主体地位,使学生能在教师的引导下自主地、主动地、创造性地学习。
2) “教学”和“科研”相结合。
我们教学团队老师都是一直从事(嵌入式)操作系统、系统软件科研与开发工作,主持或参加了多项国家或省部级项目、863项目、自然科学基金项目等,取得了多项科研成果。我们深深懂得教学与科研相长的道理,以及教学和科研相结合的重要性。所以始终把在科研中取得的成果,如进程实时调度算法、快速文件系统等,不断的融入到教学当中。提升了教学内容的先进性。
3) “中文”与“英文”相结合。
为适应当前教学与国际接轨,培养国际化复合型人才的要求,在教学中采用了双语教学。参考了大量的国内外相关的资料,特别是国外权威的经典教材,制作了电子教案。针对学生对全英文电子教案不能完全适应的现实,采用部分内容中英文并举的方式,取得了良好的教学效果。
2011年起,我们采取了“特生特教”的方法,通过自主报名、教师优选,从每个班级选取了2~3名英语通过六级的学生组成一个纯英语操作系统教学班。近半学期的教学实践表明学生主动性较高、效果良好。
4) “主题教学”与“专家讲座”相结合。
在做好核心主题和基本知识单元教学的同时,积极聘请国内外知名学者和国际著名IT公司的研究人员开展操作系统相关研究的前沿学术讲座,使学生了解学科发展的最新动态,获取大量的专业信息,启发学生对课程的兴趣。
5) “大班授课”与“小组讨论”相结合。
“大班授课”侧重核心知识单元的讲解,老师针对教学中的难点、疑点设置问题,启发学生的思维,引导“小组讨论”。学生根据问题,通过查阅相关文献和上机实践,提出解决方案或思路,学以致用,从而激发学生学习的兴趣和积极性。
6) “综合考核”与“素质培养”相结合。
改革考核方式,注重学生的实践能力。采取以测试学生基础理论知识为主的理论考核;以测试学生实际动手能力及基本技能为主实践考核。同时引入“课程实践链”表现评价体系,依据各环节和其相应权重考核学生的综合表现,强调创新意识和想象力的培养。
5 突出课程特色
1) 有机结合的课程体系。
由操作系统原理、Windows操作系统核心技术(微软精品课程)、操作系统课程设计(教育部-微软精品课程)、系统级程序设计(引自美国卡内基•梅隆大学)、高级操作系统等组成了课程群。形成了循序渐进地、涵盖原理、技术、设计、编程实践的课程体系。几门课程相互衔接、相互补充、有机配合共同打造操作系统教学的课程体系。
2) 多层次渐进式实验设置。
形成了体验性、验证性和创新性实验的实验体系,确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。
3) 广泛的国际合作。
我们积极与微软、SUN、Intel等国际著名IT公司展开了广泛的合作,及时把这些公司最新的操作系统技术融入到教学当中,站在巨人的肩膀上,学习他们的先进技术和教学手段是提高我们教学质量的捷径,取得了很好的效果。
6 结语
西北工业大学的操作系统课程在2010年被评为国家级精品课程。我们会加倍努力,深化教学改革、强化精品意识,强化学生综合能力的培养,进一步拓展理论教学和实践教学的内容和方式,不断研究适合中国国情的教学之路,使我校的操作系统课程百尺竿头、更上一层。
参考文献:
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Research on Exquisite Course of Operating System in NWPU
GU Jianhua, ZHOU Xingshe, ZHANG Yu
0 引言
经过十几年的发展,目前我国已有几十所高校相继设立了智能科学与技术专业。作为国家民委直属的民族高校,为顺应学科交叉和未来技术发展的趋势,中南民族大学计算机科学学院近年来申请并设立了智能科学与技术本科专业。在对智能专业新生培养的过程中,教学团队借鉴其他高校先进经验并结合计算机科学学院现状,针对智能科学与技术专业学生的特点,探索和尝试一种多元化专业启蒙教育模式,其目标是通过对大一学生进行专业启蒙教育调动学生学习专业的主观能动性,激发学生研究专业知识的兴趣,帮助学生认清自己的优势与不足,制订出适合自己的专业学习规划和职业规划。
我国的传统教育一向重视启蒙教育,宋代朱熹就曾著有《易学启蒙》一书。启蒙是教育永恒的使命,针对个人的启蒙通常是教育活动的主要形式。专业启蒙教育是大学专业教育的起步,对学生的专业学习及职业发展具有基础性意义。
1 专业启蒙教育的现状’
当前一种较普遍的观点认为专业启蒙教育就是对新生进行“专业百科知识”的启蒙,通过专业导论课程教学实现。传统专业导论课程的教学一般可以分为专业概况介绍、专业培养体系与学习目标讲解、学习方法与兴趣培养、该专业的社会需求和就业前景等4个部分。与其他许多理工科专业一样,智能科学与技术专业的教学计划中也会有在第一学期开设智能科学与技术导论课程,但由于智能专业具有交叉性、综合性并且受到传统教学体系等诸多因素的影响,智能专业导论课在实际课堂讲授过程中遇到一些困难。例如,由于受教学计划制订规则的限制,包括平均的周学时数、学分数以及专业课程前后衔接等,教师在学生大学4年的第1学期甚至第1学年很难安排其他专业课教学。
根据笔者对一些开设智能科学与技术专业院校的教学计划和大纲的调研情况看,许多学校和中南民族大学计算机科学学院目前的情况相似,在第一学期安排的专业课是C语言程序设计,在第二学期安排数字逻辑和(或)C++程序设计等专业基础课。这就导致在智能专业第一学年中,智能科学与技术导论课“独挑”专业启蒙教育重担的结果,可能出现的问题主要体现在以下几个方面。
1.1 专业的“点、线、面”难以顾全
1)有限的课时数与丰富的内容难以匹配。
智能科学与技术专业集计算机软硬件、自动控制、网络等现代科技于一身,是一门多学科交叉的综合性学科,因此其内容之丰富、难度之深、应用面之广可想而知,而导论课能安排的学时很有限。这使得教师在上导论课时很难兼顾知识面与知识深度,要想完整并系统地在新生面前展现该专业的前沿性内容非常困难;许多学生听完导论课后难以从宏观角度理解和认识智能专业,常常会产生“雾里看花”、不知所云的感觉。
2)专业导论课与专业理论课衔接不紧密。
万事开头难。大一新生由于知识结构不完整并缺乏认知能力,难以从整体上把握学科形态,对导论所涉及知识的理解和掌握程度有限,然而等到高年级再接触大量专业课时,学生已基本忘记了入学时学习的导论课基本内容。由于缺乏对该专业的宏观把握,学生在后来的专业课学习中常常是孤立地学习某一门专业知识,很少会主动并且有意识地将相关课程联系起来学习。这就妨碍了学生综合运用所学知识能力的提高,不利于学生发散性和创造性思维的养成。
1.2 学生普遍缺乏对未来的规划
1)对专业产生片面性认识。
按照现行的教学计划安排,智能专业的新生多半从计算机类课程开始进行专业课学习。专业启蒙教育中也特别强调计算机技术的重要性,再加上新生易受“先入为主”效应的影响,一些学生在和笔者座谈时就流露出只要学好计算机课程,掌握几门编程语言,今后就能够胜任智能系统开发设计工作的想法,这种想法在以技术至上为学习理念的学生中很具有代表性。
2)对专业的学习兴趣难以维持。
教师在上导论课时都会精心准备一些课件和素材,以便新生一开始就能产生对该专业知识的好奇,但随着时间的推移并且较长时间没有深入到专业学习与研究中,很多学生对该专业的学习兴趣下降,有的甚至将兴趣转向其他专业。笔者在跟踪抽样走访中发现有一些学生已流露出厌学情绪和转专业的想法,对自己的未来也缺乏规划。
1.3 专业认知度与相互沟通能力有待提高
通过对计算机科学学院2012级智能专业新生进行走访和座谈,笔者了解到很多学生特别是来自于民族地区的学生在上大学前很少或者根本没听说过这个专业,许多学生的专业志向是家长或教师帮忙填的,还有相当一部分是专业调剂。这就造成整个年级中,第一志愿报考智能科学与技术专业的学生比例低于50%,也就是说有一半以上的新生是“被智能”。
就民族院校自身而言,少数民族学生的比例超过汉族学生,有较多的学生来自土家、壮、苗、回、畲、朝鲜等民族,即使是汉族学生,他们也多半来自于各地的自治县或自治乡,因此这些学生除了具有一般大学新生的特质,如由于在初高中阶段一心准备高考,而缺乏对社会的了解,对所报考的专业知之甚少外,还受到基础弱、底子薄、知识面窄、见识不多、思维不够活跃、羞于表达、汉语表达能力较弱等因素的困扰。这就势必导致一些学生对智能专业的认知度低,对即将开始的专业知识学习也没有准备,兴趣不高,得过且过,与教师间的相互交流也存在一定障碍。
2 多元化专业启蒙教育模式与实施步骤
在对计算机科学学院当前专业素质教育存在的问题进行探讨后,笔者认为从大一开始就应采用多元化的策略开展智能专业启蒙教育,着手培养学生对学科的认知感,在学习方法和创新思维上给予启蒙和引导,帮助学生形成自己的专业视角和学科分析架构,为今后专业学习打下良好基础。
2.1 制订教改计划。促进专业启蒙教育
刚入学的新生对于学校的学习和生活环境比较陌生,加上不同民族学生在生活习惯、风俗、待人接物观念上有差异,新生之间渴望相互交流对新学校和新专业的看法,但苦于交流渠道的欠缺。根据以往的观察发现,能否有效地融入班级和团队,是影响学生未来专业学习的一个非常重要的因素,因此笔者在新生专业启蒙教育中将如何解决学生与人沟通的问题放在第一位考虑。只有先解决了学生思想和交流方面的问题,才能为他们解开心锁,为专业学习营造一个良好的氛围。
从2012级智能科学专业的学生进校开始,我们就在新生中开展放飞梦想的“云帆计划”。选派优秀专业课教师担任智能科学各小班的班主任。各班主任从新生踏入大学校门的那天起,就从各民族学生自身的特点人手,通过定期个别谈话、班委会、各民族学生宣介会、专业学习规划讨论会等形式有计划、有目的地帮助他们增进彼此了解,加深其对智能专业的认识,引导和强化班级学风建设。这种目的明确、有计划性的活动形式极大地提升了班级凝聚力,使得班上新生之间的关系更加融洽,同时为后续科研兴趣小组和学科研讨小组活动的顺利推进奠定基础。
2.2 建立专业教师辅导访谈制
为了进一步提高学生对智能专业的认知和学习兴趣,智能专业教学团队作为辅导教师组织了多次师生访谈。在访谈过程中学生提出很多他们关心的问题,如大学课程学习和高中课程学习有什么不同?与同班同学和同寝室同学间的关系该如何处理?C语言学习的重要性体现在哪些方面?除了专业书籍之外,还有哪些书籍是学生在大学阶段需要了解的?考研和找工作的关系该如何处理?机器人与智能专业有何关系?智能专业毕业生的就业趋势怎样?少数民族学生如何学好智能科学与技术专业课?
针对这些问题,辅导教师不是只进行简单的说教,而是本着“授人以鱼不如授人以渔”的教育宗旨,尽量从客观、专业的角度阐述自己的观点和看法,通过介绍案例、科技信息动态及教师自我学习的亲身体会,引导学生就自身关心的问题进行思考和探索。此外,教师还特别提出学生要学会根据自身的情况对前人的成功经验有所取舍,批判地继承前人的观点,力求探索出一条适合各民族学生的求学成长道路。
2.3 改进教学模式
在师生间关系更为融洽的基础上,笔者采用“纵、横”结合的方式进行新生专业启蒙教育。“纵向”方面主要是从课程配套与衔接上进行改革尝试,以智能专业导论课为专业启蒙先导,以各专业骨干课程的宣介为后继,让新生既了解将要学习的内容,又在第一时间找到和认识相关教师,为其早日进入专业学习作好铺垫。
“横向”则是将课堂教学与对学生的平时管理相结合,营造出思想与专业教育相互结合和相互促进的教育氛围,在学生的感性世界和理性世界之间搭好桥梁。具体做法有:为了激发学生的学习兴趣,该教学团队抓住智能科学与技术导论课开设的时机,摒弃一贯的说教方式,在导论课教学中引人技术宣讲会、专题报告会、教学实践环节,请不同研究方向的教师就各自研究领域的研究动态和应用前景介绍前沿技术和最新动态,让学生既感到智能的有趣,又了解智能专业的一些重点和难点。
另外,我们还在课余时间通过组织新生参观开放实验室和教师研究室、与课题组中的研究生座谈、鼓励新生与高年级优秀学生组成同民族和同乡学习互助组等活动,让学生在脑海中初步建立起知识、技术、专业和学科间的联系。同时,从大一开始就安排新生参加大学生电子设计比赛、大学生创新比赛、机器人设计比赛等一系列学科竞赛,激发学生的好奇心和求知欲,帮助他们逐步了解智能专业学习和研究的基本方法。
2.4 组建兴趣小组,实现自我引导
在发挥学生自主积极学习的诸多因素中,兴趣爱好尤为关键。为了使得兴趣成为促进学生进一步学习的直接推动力,从新生入学之初,笔者就有意识地引导和协助新生自发组成兴趣小组,以小组为单位参与各类学科竞赛和班级活动。最初的分组情况表明新生在早期更倾向于以寝室为单位参与各类活动,如在专业规划演讲比赛、电工实习、竞赛科目选择等班级活动中,学生更多地以寝室为单位进行分组,原因在于同一个寝室学生的作息时间比较一致,方便大家统一行动。
然而,随着学习的深入,寝室的界限渐渐模糊,将学生联合在一起的更多的是共同兴趣和爱好。这种方式建立起来的关系更加牢固,并且在这样的兴趣小组中每个学生的分工更加明确,团队中的每个成员都希望能为小组作出贡献,因而更能激发出学生的创作灵感,提高学习积极性。这一点在后续开展的机器人创新比赛中得到了很好的证明,如2012级智能专业的学生通过联合、分工、协作,利用课余时间完成了选题、分析、搭建构型、软件编程、报告撰写、视频拍摄上传等流程,最终顺利地完成了预定任务,向组委会提交自己的设计作品。通过兴趣小组的成功运作,各个兴趣小组已开始成为优秀学生专业启蒙教育的宣传站,成为吸引新生钻研科学知识的“吸铁石”。
2.5 设立多层次考评模式
传统的考评体系主要偏重于学生的卷面考试成绩,这种考评模式过于片面,不利于创新型学生的发展。为了适应当今社会对复合型、创新型人才的需求,结合智能科学与技术的多学科交叉性、融合性、综合性很高的学科特点,我们在专业启蒙教育别注重综合考评体系的建立。
我们将专业导论课的考评分为多个层次:(1)卷面考试。期末考试仍然采用书面形式,注重对学生掌握基本概念和基础内容情况的考查。(2)讨论报告。针对导论课教学内容,组织学生进行专业知识认知的专题讨论会,学生以小组为单位进行选题、资料查阅、PPT制作和小论文撰写,最后进行答辩讨论,从而训练和培养新生分析问题、逻辑推理、书面及口头表达的能力。(3)实践环节。教学实践环节会让新生实际动手制作小型简易的微控制装置,增强感性认识,锻炼动手能力。
教育教学业务上,我始终将做一个研究型教师作为孜孜以求的目标而不懈努力。为了激发学生的兴趣,优化课堂的氛围,提高课堂效率,我深入地解读了新课程标准的相关理论,不断更新自己的教学理念,并在自己的课堂教学实践中充分地展现。经过多年的课堂教学的实践与研究、探索和积累,我对小学科学教材有了比较深入的理解,逐渐形成了自己的教学风格。5年来,我多次参加全国、xx省、xx市以及吴中区的评优课活动,10多次承担校、区、市、省级对外公开教学以及研讨观摩课任务。所上的公开课,受到学校老师的好评,给省、市、区教研室的领导都留下了深刻的印象。特别是XX年9月在xx市小学《科学》(三下)教材培训执教的《马铃薯在水中是沉还是浮》得到了来自全省的科学教师、教研员以及中央教科所郁波教授的一致好评。其中,XX年6月参加中央教育科学研究所全国科学优质课(教科版)评比获二等奖;XX年11月参加xx省第二届科学教师教学能手比赛评比获一等奖;XX年5月参加xx市首届小学科学青年教师五项基本功评比获一等奖第一名;XX年10月参加xx市首届小学科学优质课评比活动一等奖;XX年5月参加xx市吴中区青年教师评课选优获一等奖;XX年参加全国“信息技术与学科整合综合能力竞赛”xx吴中赛区获一等奖。参赛的历练,缩短了我的学科成长周期,为今后的发展奠定了基础。因此,我要借今天述职的机会,感谢学校领导给了我多次的锻炼自己和提升自己的机会,当然更要感谢在我的成长道路上给过我帮助和为我付出的人。
教育教学科研方面,5年来,先后承担xx省“十五”电教课题、参与学校的“十五”、“xx”主课题研究工作,今年又成功申报了全国“xx”现代教育技术课题。平时,勤于笔耕,撰写的《毛巾、枯树枝和网络》、《小学科学网络教学的实践研究与思考》、《马铃薯在水中是沉还是浮》、《让学生经历典型探究过程培养和发展学生科学素养》等13篇文章在《信息技术教育》、《科学课》、《现代化教学》、《xx教育研究》、《吴中教学》等全国、省、市、区各级各类杂志上发表,《小学科学课教学中需要更多的人文性》、《注重实验要求发挥实验效应》、《基于网络环境下的小学科学教育》等28多篇文章在全国、省、市、区论文评比中获一、二等奖。此外,在xx市教科院胡春娜老师的帮助下,参与了小学科学同步探究的编写工作以及教科院承担的中央教科所子课题研究工作。指导的本校青年教师郁群燕在吴中区青年教师评课选优活动中获得说课一等奖,在学校的“新苗杯”教学比武中获得一等奖。