計算機軟件系列課程教學(xué)方式研究

1、 計算機軟件系列課程教學(xué)方式研究 彭晏飛，崔彩峰(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105)Reference：本文針對計算機軟件系列課程傳統(tǒng)教學(xué)方式中以教師講解為中心的“注入式知識教育”存在的弊端，提出了基于任務(wù)驅(qū)動、基于案例驅(qū)動以及基于項目驅(qū)動的教學(xué)模式，該模式采用以學(xué)生主動思考為中心，引導(dǎo)學(xué)生探索新知識為主，理論與實際相結(jié)合的“研究式素質(zhì)教育”方式，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，增強學(xué)生創(chuàng)新意識。Keys：計算機軟件；任務(wù)驅(qū)動；案例驅(qū)動；項目驅(qū)動計算機軟件系列課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式一般是學(xué)生在學(xué)習(xí)某個知識點之前，首先需

2、要熟記一些基本概念，然后在教師的講解下學(xué)習(xí)相關(guān)的應(yīng)用，從而由淺入深地理解課程的知識，這種方法對于學(xué)生奠定理論基礎(chǔ)具有較大的作用。但對于強調(diào)學(xué)科間聯(lián)系、實踐性強、技術(shù)更新快的計算機軟件課程來說，除通過理論基礎(chǔ)培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素質(zhì)外，更需注重數(shù)學(xué)思維、邏輯分析能力的培養(yǎng)，并強調(diào)工作態(tài)度、表達(dá)能力、團隊精神等非技術(shù)性的綜合素質(zhì)培養(yǎng)。因此本課題的研究內(nèi)容主要是通過“任務(wù)”、“案例”和“項目”的提出，將學(xué)生帶入思考的環(huán)境中，使學(xué)生在主動思考中自覺地接受知識這樣一種教學(xué)模式，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。1 基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)法任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，

3、是實施探究性教學(xué)模式的一種教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的出發(fā)點是師生互動；切入點是邊學(xué)邊做；落腳點是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)造性，強調(diào)個性發(fā)揮與協(xié)調(diào)工作相結(jié)合。它是將所學(xué)知識隱含在一個或幾個任務(wù)當(dāng)中，學(xué)生通過提出問題、分析問題來明確問題所涉及的知識，并在教師的指導(dǎo)下來解決問題的教學(xué)方法。在學(xué)科學(xué)習(xí)中，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法以問題作為載體，創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)探究的情景或途徑，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識，并讓學(xué)生自主地通過已學(xué)的知識，分析問題、完成任務(wù)，從中培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和鞏固已學(xué)的知識。具體到課程教學(xué)的設(shè)計過程中，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是指任課教師根據(jù)當(dāng)前教學(xué)主題(目標(biāo))設(shè)計并提出任務(wù)；針對所提出的任務(wù)，采取演示或講解

4、方式，分析該任務(wù)所涉及的教學(xué)知識點，引導(dǎo)學(xué)生對知識點的學(xué)習(xí)；然后分析任務(wù)并給出完成該任務(wù)的思路、方法、步驟和結(jié)果；在此基礎(chǔ)上老師引導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊做，并獨立或協(xié)作完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)“學(xué)中做”、“做中學(xué)”，以達(dá)到學(xué)生真正掌握知識與技能之目的1。在我們的課題中，針對計算機軟件系列課程中的C 程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理及Java 語言程序設(shè)計等課程，采用了基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式的設(shè)計方法，并付諸實踐。1.1 基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式設(shè)計基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式設(shè)計是以興趣引導(dǎo)出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力為宗旨的教學(xué)模式改革研究，在教學(xué)模式的設(shè)計中，首先對本門課程的知識點進行歸納分析；然后設(shè)計出一個趣味性

5、設(shè)計任務(wù)，每個任務(wù)以問題的展示、知識點分析引入知識點的傳授方式，在對任務(wù)中所使用的知識點功能基礎(chǔ)上，擴展本知識點的功能及相關(guān)知識點的傳授；最后根據(jù)本任務(wù)，提出訓(xùn)練任務(wù)，學(xué)生利用已學(xué)的知識，自己去分析問題，并思索解決問題的方法和步驟。1.2 基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)任務(wù)設(shè)計基于任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)任務(wù)設(shè)計中每個任務(wù)由任務(wù)、任務(wù)所含蓋的知識點和實訓(xùn)任務(wù)三個小部分組成。在任務(wù)設(shè)置這部分中，教師給出一個趣味性題目后，將解決該問題的結(jié)果在課堂進行演示，這個任務(wù)中，包括了當(dāng)天課程要講的新知識、新方法，也大量地使用前面課程中已學(xué)過的知識和方法。在任務(wù)所含蓋的知識點這部分中，教師根據(jù)任務(wù)完成的需求，首先對任務(wù)中所使用的知

6、識點進行引導(dǎo)性講解后，通過程序一步步地引出本任務(wù)中完整的知識點，完成教學(xué)內(nèi)容的講授。在實訓(xùn)這部分中，分三種訓(xùn)練方法：一是給出相類似的題目在課堂上指導(dǎo)學(xué)生完成；二是給出若干個使用任務(wù)中含蓋的知識點完成的存在一些小問題的設(shè)計任務(wù)，由學(xué)生閱讀并挑錯進行設(shè)計能力的訓(xùn)練；三是課后通過實踐完成相近任務(wù)來進行鞏固與提高。下面以 C 程序設(shè)計這門課程為例簡要介紹該教學(xué)模式以及任務(wù)的設(shè)計。1.3 基于任務(wù)驅(qū)動的C 程序設(shè)計教學(xué)設(shè)計首先對 C 程序設(shè)計課程的知識點進行歸納和分析，包括：表達(dá)式、語句及程序設(shè)計方法、分支程序設(shè)計、循環(huán)程序設(shè)計、數(shù)組、指針、構(gòu)造類型數(shù)據(jù)、位操作、文件等，再根據(jù)本堂授課所要講授的知識點選

7、出相應(yīng)的任務(wù)，然后按照任務(wù)進行教學(xué)設(shè)計與講授2。下面給出了一個包含部分知識點的設(shè)計實例。任務(wù)：愛因斯坦的一道數(shù)學(xué)題在你的面前有一條長長的階梯：如果你每步跨2階，那么最后剩下1 階；如果你每步跨3 階，那么最后剩下2 階；如果你每步跨5 階，最后剩4 階；如果你每步跨6 階，最后剩5 階；只有當(dāng)你每步跨7 階時，最后才正好走完，一階也不剩?，F(xiàn)在，問你這條階梯最少共有多少階？對于此問題我們按照如下的步驟進行教學(xué)講解。? 筆算步驟和結(jié)果分析? 程序設(shè)計思路? 算法描述? 完成該任務(wù)的程序? 任務(wù)含蓋的知識點? 知識點的詳細(xì)講解講授完成后，給出課堂實訓(xùn)任務(wù)，由教師指導(dǎo)完成。(1) 程序設(shè)計題，題目：牛

8、數(shù)遞增。有一位數(shù)學(xué)家曾提出這樣一道算題：“有一頭牛，它每年年初生一頭小母牛。每頭小母牛從第四個年頭起，每年年初也生一頭小母牛。問在第二十年時，牛的頭數(shù)共有多??？”此過程主要由學(xué)生在教師指導(dǎo)下運用上面講過的知識點來完成程序設(shè)計任務(wù)。(2) 挑出程序中的錯誤，題目：該數(shù)有多少？個位數(shù)為6，且能被3 整除的五位數(shù)共有多少個？此過程給出解決此問題的筆算步驟和結(jié)果、程序設(shè)計思路以及算法描述、帶有典型錯誤的程序，讓學(xué)生根據(jù)剛剛學(xué)過的知識點改正程序中的錯誤。最后根據(jù)講授過的知識點選擇若干趣味性較強的訓(xùn)練題供學(xué)生課后實踐訓(xùn)練。2 基于案例驅(qū)動的教學(xué)法案例教學(xué)法起源于哈佛大學(xué)商學(xué)院，它是一種與傳統(tǒng)教學(xué)的“概念理

9、論應(yīng)用”模式完全相反，采用“案例理論和概念”模式的教學(xué)方法。通俗地講，案例教學(xué)是通過對具體實例的演示、講解，讓學(xué)生對案例進行分析、討論、交流， 充分表達(dá)自己的見解，以達(dá)到高層次認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)的一種啟發(fā)式教學(xué)方法。在教學(xué)實施過程中由許多小的教學(xué)循環(huán)組成，每個教學(xué)循環(huán)中首先提出一個來自IT 行業(yè)或工業(yè)界的實際問題，接著由老師用規(guī)范的分析、計劃、實施和驗證的步驟來解決這個問題；然后再對學(xué)生提出相類似的另一個實際問題，學(xué)生可參照專家的方法和步驟來解決該問題，即在老師指導(dǎo)下的實踐；最后學(xué)生必須獨立綜合運用所學(xué)知識解決一個新的實際問題3。在我們的課題中，針對計算機軟件系列課程中的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用、軟件工程、

10、面向?qū)ο蠹夹g(shù)等課程，采用了“基于案例教學(xué)”的教學(xué)模式的設(shè)計方法，并付諸實踐。2.1 基于案例驅(qū)動教學(xué)法的過程案例驅(qū)動教學(xué)法包括以下幾個過程。? 教學(xué)案例的選擇與設(shè)計? 案例分析與講解? 課堂討論? 綜合討論結(jié)果，得出結(jié)論由于其教學(xué)方式獨特，使得案例教學(xué)在高等教育中得到了廣泛地應(yīng)用。案例教學(xué)最早應(yīng)用于法學(xué)和管理學(xué)，不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其表現(xiàn)出來的特點也不同。下面以數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用這門課程為例簡要介紹該教學(xué)模式的設(shè)計。2.2 基于案例驅(qū)動的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計在數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程中，案例教學(xué)具有明確目的性、突出實踐性、體現(xiàn)真實性、增強啟發(fā)性特點。案例教學(xué)可以把抽象的原理、概念具體化， 把知識點置

11、于一定的典型案例之中，應(yīng)用啟發(fā)式，將教師講與學(xué)生課堂討論相結(jié)合，習(xí)題與實習(xí)相結(jié)合。授課過程中我們以葫蘆島自來水公司用水管理信息系統(tǒng)設(shè)計過程為例，深入淺出的說明了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本過程4。(1) 需求分析。歸納出用戶對新系統(tǒng)在功能和性能上的要求。(2) 概念模型設(shè)計。畫出系統(tǒng)的E-R 圖。(3) 關(guān)系模式設(shè)計(邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計)。由系統(tǒng)的概念模型得出關(guān)系模式。(4) 數(shù)據(jù)字典(物理設(shè)計)。數(shù)據(jù)字典是物理數(shù)據(jù)庫的具體體現(xiàn)，主要規(guī)定各關(guān)系的名稱、各列的數(shù)據(jù)類型、長度、小數(shù)位、完整性約束等。通過對葫蘆島自來水公司用水管理信息系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程的論述，學(xué)生學(xué)會了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟，同時，對于需求分析的方法、經(jīng)

12、驗，E-R 圖的要素及畫法，概念結(jié)構(gòu)向邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，關(guān)系模式優(yōu)化(范式)，數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計等基本理論方法有了一個宏觀的認(rèn)識，并以此完成了相關(guān)案例的設(shè)計。3 基于項目驅(qū)動的教學(xué)法基于項目驅(qū)動的教學(xué)方法是指在教學(xué)中引入若干個項目案例，按照實際軟件開發(fā)中的方法與步驟展開教學(xué)。在項目驅(qū)動教學(xué)過程中，學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下，一邊進行專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)，一邊進行實際的應(yīng)用項目開發(fā)，使學(xué)生處在主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、相互學(xué)習(xí)、積極溝通、不斷實踐的學(xué)習(xí)環(huán)境當(dāng)中。在這種教學(xué)方式下，教師不再是知識和理論的簡單灌輸者，而是發(fā)揮著導(dǎo)師的作用，循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)理論，在實踐中消化理論、應(yīng)用理論，在實踐中掌握知識5。在

13、我們的課題中，針對計算機軟件系列課程中的計算機圖形學(xué)、操作系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理等課程，采用了基于項目驅(qū)動的教學(xué)模式的設(shè)計方法，并付諸實踐。下面以計算機圖形學(xué)這門課程為例簡要介紹該教學(xué)模式的設(shè)計。3.1 基于項目驅(qū)動教學(xué)法的教學(xué)方案計算機圖形學(xué)課程主要面向計算機軟件、計算機科學(xué)技術(shù)專業(yè)高年級本科生，其教學(xué)目標(biāo)包括三個層次：首先，通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可使用當(dāng)代圖形API 編寫圖形應(yīng)用程序，并將這類程序與其他應(yīng)用相結(jié)合；其次，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅對計算機圖形學(xué)有一個全面、感性的認(rèn)識，了解學(xué)科前沿，同時能夠理解和實現(xiàn)部分經(jīng)典算法；再次，尋找一個可行解決方法對模型進行求解，利用解決方法對問題進行測試

14、，驗證模型及其解決方案的正確性訓(xùn)練學(xué)生以圖形作為工具，對實際問題進行可視分析、建模和求解技能。在教學(xué)方面，我們借鑒優(yōu)秀大學(xué)的先進教育方法，主講教師上課主要側(cè)重課程的要點、難點和方法以及理念，具體細(xì)節(jié)要求學(xué)生課后學(xué)習(xí)和實踐。這種授課方法要求學(xué)生在課后自學(xué)來強化對基本概念、基礎(chǔ)理論和算法的理解和掌握，有效地彌補了學(xué)時的不足。3.2 基于項目驅(qū)動教學(xué)法的實施在授課過程中根據(jù)教學(xué)大綱要求的知識點，我們設(shè)計了三個綜合性較強的實踐項目，學(xué)生可在全天候開放的專用機房完成。學(xué)生通過這些課后的實踐項目來鍛煉和提高分析問題和解決問題的能力。通過該門課程學(xué)習(xí)，若學(xué)生能夠完成三個實踐項目，便基本達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求：能

15、夠利用圖形編程接口進行圖形程序開發(fā)，并將它們結(jié)合到其他應(yīng)用中；對圖形學(xué)基礎(chǔ)理論、基本概念有直觀感性的理解，能了解學(xué)科前沿，理解和實現(xiàn)部分典型的算法；在以圖形作為工具來分析問題、解決問題方面可以得到很好的訓(xùn)練6。在項目驅(qū)動方案的實施過程中，我們?yōu)樵撜n程的每1 個教學(xué)班配備3 名碩士研究生作為教學(xué)助理，達(dá)到了平均10 名學(xué)生配備一名教學(xué)助理7。教學(xué)助理和主講教師一起，根據(jù)項目內(nèi)容和學(xué)生反饋意見通過多種方式給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，同時學(xué)生按項目被分成若干小組，各小組的活動在指導(dǎo)教師和教學(xué)助理的指導(dǎo)和監(jiān)控下進行，項目考核中學(xué)生根據(jù)項目不同部分各司其職地進行相關(guān)問題的答辯；教師評定項目小組總分，小組組長根據(jù)

16、不同成員所起作用分配具體分?jǐn)?shù)。通過訓(xùn)練，使學(xué)生真正具備軟件應(yīng)用開發(fā)的各種基本能力、系統(tǒng)維護和配置能力、尤其是團隊合作精神，使學(xué)生認(rèn)識到與社會進行無縫連接應(yīng)繼續(xù)努力的方向。4 結(jié)語目前，IT 業(yè)對人才的需求大量增長，然而擴招后卻出現(xiàn)了供過于求的現(xiàn)狀，其主要原因是用人單位對求職者崗前的專業(yè)素質(zhì)、應(yīng)變能力、自學(xué)能力、敏銳的洞察能力等綜合能力提出了較高的要求。我們開展的基于問題體系結(jié)構(gòu)的教計算機軟件系列課程教學(xué)改革與研究，在教學(xué)中從培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、激發(fā)潛能，提高學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，促進自主學(xué)習(xí)等方面入手，對縮小畢業(yè)生與社會需求的差距具有較大的現(xiàn)實意義。Reference：1 郭紹

17、青. 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的內(nèi)涵J.中國電化教育,2006(7):57-59.2 譚浩強. C 程序設(shè)計M.3 版.北京:清華大學(xué)出版社,2005.3 胡鳳玲,學(xué)進,周艷. 案例教學(xué)法在“管理學(xué)”課程中的應(yīng)用J. 中國大學(xué)教學(xué),2005(8):27-28.4 薩師煊,王珊. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論M.4 版.北京:高等教育出版社,2007.5 冷淑君. 以項目為中心構(gòu)建新型教學(xué)模式的實踐與思考J. 中國電化教育,2008(7):76-79.6 孫家廣,胡事民. 計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)教程M.北京:清華大學(xué)出版社,2006.7 姜忠鼎. 計算機圖形學(xué)教學(xué)與實踐J.計算機教育,2006(3):10-13.Study

18、on the Teaching Method of Computer Software CoursesPENG Yan-fei, CUI Cai-feng(School of Electronics and Information Engineering , Liaoning Technical University, Huludao 125105, Chian)Abstract: To the drawbacks in injection education in traditional teaching style like teachers instructionscenteredand students passive listening, teaching models of case-driven and project-driven are proposed, which focuson students active thinking and guide them to explore new knowledge. This researching quality education stylecombining t