計算機專業課程教學中的幾點體會

周 忠

摘要:計算機新技術層出不窮,要求教學內容、教育理念要經常更新,使教學內容和方法不斷適應社會的要求。本文結合作者講授計算機研究生選修專業課“網絡虛擬環境”課程的教學經驗,總結了作者在計算機專業課程教學中的幾點體會,包括專業課程設立和教學內容的更新、理論和實踐的結合、科研和專業課程教學的相互促進、科學素養的培養等幾點內容。

關鍵詞:計算機專業課程;教學內容;教育理念;科研

中圖分類號:G642文獻標識碼:B

當今世界的科技發展越來越快,尤其計算機新技術層出不窮,對一些計算機專業課程的教學提出了更高的要求。從國外著名大學計算機課程的成功經驗來看,教學內容、教育理念需要持續的更新,這樣才能使學生跟上社會的人力要求,否則學生學習了陳舊的知識,在就業時會覺得學而無用,公司也會認為學校對計算機專業的教育不夠,導致學生學習的積極性不高,教學效果不夠好,從而形成惡性循環。因此,我們專業課程教師在備課時不能滿足于經典教材里有什么就教什么的授課方式,同時還需要注意教學方法和內容的更新、創新,使教學內容和方法不斷適應社會的要求。本文結合計算機研究生選修專業課“網絡虛擬環境”的教學經驗和體會,從4個方面對計算機專業課程建設過程中的問題進行了闡述。

1專業課程設立和教學內容的更新

近年來,不但計算機技術發展越來越快,由于社會競爭壓力的增大,人們對計算機專業的課程要求也發生了變化,更加要求務實。基礎課程往往得不到學生的青睞,很多學生僅僅滿足于基礎課程的考試成績,上課不認真,課后也敷衍了事,學生更多是對一些社會需求較大的專業性課程或應用類課程感興趣。

在社會壓力下,學生學習的務實和社會的需要都要求在課程設立和教學內容的選擇上不斷地創新以適應這種變化,舉例來說,網絡虛擬環境、分布式虛擬環境課程相對于傳統的計算機課程來說,是比較新的課程。目前國內外的網絡游戲產業發展迅速,每年都會產生大量的人才需求,而虛擬戰場和網絡游戲是“網絡虛擬環境”這門課的兩類典型應用。就國內而言,至少有10所學校設立了網絡游戲設計系或學院,國外也有多所知名大學設立了專門學院。目前國外很多大學相繼開設的類似課程,名稱有“網絡虛擬環境”、“網絡游戲”等,知名的大學有美國海軍研究院、南加州大學、George Mason大學、Turku大學等。從2004年開始,國內一些知名大學也開始開設類似課程,如浙江大學、中國美術學院、清華大學等10多所大學先后開設了網絡游戲專業課程。“網絡虛擬環境”這門課正是基于國內外網絡游戲產業迅速發展而設立的,“網絡虛擬環境”使學生掌握網絡虛擬環境技術的基本概念、原理、方法,從而對網絡虛擬環境技術有一個總體、系統的了解,并通過實驗加以理解和鞏固,為進一步的學習、應用及開發打下良好的基礎。由于課程學分較少,選課的學生有一半以上都是對課程感興趣,或者研究生課題相關的,這些同學都有著一定的基礎或認識,上課的積極性也更高一些。

圖1、圖2是兩位同學的作業設計,他們根據自己的興趣設計游戲規則和界面,并加入了一些想學的應用技能元素,他們的大作業涉及到BH RTI編程、圖形開發、GUI等內容,通過獨立完成大作業使他們對其他課程的知識技能得到了深入鍛煉。

除了體現在課程設定上,這種適應性更新還要體現在教學內容上。傳統的計算機教學課程也要隨著時代發展不斷創新、不斷補充新鮮血液。作為計算機專業課程的教師也要關注新鮮事物,如一些奇聞異事,不斷充實自己的知識體系,這樣才能使學科設定和教學內容不斷發展,適應日新月異的專業課程發展,吸引學生的興趣。

2理論和實踐的結合

計算機專業課程不同于一般的基礎性學科,其實踐性很強。單一的理論教學難以達到教學的基本要求,這就需要在理論支持下開展一定的實踐。教師不僅僅要傳輸知識,更要注重能力的培養,增強學生的實踐能力,使學生能夠跟得上知識更新的速度。如果實踐教學僅僅作為理論課程的補充,處于整個教學的次要位置,學生在學習完成后實際工作往往不能順利進入角色。對于專業課程來說,由于現在課程數量和學分要求很高,學生實際上對每門課的知識基本上吸收有限,如果過分強調考試分數,更會造成各種問題。現在的各類選修課基本上都是考最基本的常識加上一定的提分才能使大部分同學可以及格,因此作者認為,與其如此,還不如加強大作業的互動和課程討論,加強實踐能力訓練,只需要最簡單的一些訓練,就能使學生收獲更大。

本著基礎理論教育與專業技能培養并重的指導思想,建立、健全教學的實踐環境,在實際計算機應用系統研發的工程化過程中培養學生的自學能力、分析解決問題能力、實際完成代碼設計的能力和項目管理能力。與傳統教學的灌輸式教育不同,在實踐教學中,教師主要發揮引導的作用,教師要將課程結合學生的實際和興趣,引導學生將學習的理論知識與實踐相結合,指導學生解決在實際操作中遇到的困難。這就要求教師必須了解和掌握教授課程的主流技術,熟悉各實訓項目的設計理念與技術方案,能夠解決學生在實際操作過程中遇到的各種問題,指導學生在相對的時間內做出成績。另外,要構建完善的實踐教學體系。為了真正實現對學生“理論與實踐相結合能力”的培養,不能將實踐環節設計成零散的一些教學單元,要讓它們成為一個體系,與所學課程有機結合,協調實現對學科知識的實踐體驗,并在問題的求解中鍛煉探索能力和學習能力。

在“網絡虛擬環境”這門課程的教學過程中,作者引導學生對自己感興趣的知識進行實踐,做出一些具體的東西。實踐表明,這種方式也更受同學們的歡迎,一些同學做出的課程設計甚至讓老師與全班同學都大為驚訝。如圖3所示,鄧同學根據一個童年游戲,精心設計完成了一個“兩城跑”游戲,并從中分析得出了游戲通過平衡機制使參與者得到興趣,鍛煉了理性思維。

重視實踐教學并不意味著忽視理論的學習。有的學生認為計算機科學是一門單純的技術,計算機專業課程的學習要以動手實踐為主。這樣會導致忽略了對基礎理論知識的學習,等到接觸到一些有一定深度的專業知識后,開始覺得基礎較為薄弱,學習往往事倍功半。但這種理論知識應該僅限于專業相關的同學,本科教學可以寬口徑,重基礎。研究生培養是事實上的重方向,基礎應該在本科教育階段進行,所以可以適度在導師指導下有所選擇,不一定所有課程都很強調理論知識。理論上的二者并重還不如有所傾斜,以造就目前社會、IT市場所需要的人才或所謂的“技術白領”。如圖4所示,某同學應用了基本物理知識,設計實現了多人平衡木,其中為了考慮平衡木本身的重量和旋轉角速度,重新查找并重溫了本科所學的一些力學知識。

3科研和專業課程教學的相互促進

扎實的基礎理論知識是從事科學研究的基礎,通過科研實踐可以培養學生獨立分析問題和解決問題的能力,進而鞏固基礎理論知識。將科學研究與教學工作緊密聯系在一起,是調動學生學習積極性,提高學生學習能力的不可分割的兩個關鍵環節,二者之間相互促進,相互提高,有著極為密切的聯系。課堂教學能夠為學生講授基本理論知識,科研實踐可以培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

教師除了在課堂上傳授基礎知識外,還可以通過多種途徑使學生參與到相關的科學研究工作中來,比如:運用靈活的教學手段,改變傳統教學“一對多”的教學模式,在教師完成基礎知識傳授后,留出足夠的課堂討論和課外作業時間。課堂分組討論能夠使學生更好地熟悉和掌握所學知識;課外作業,尤其是實踐性的課外作業,教師可以根據學生的興趣加以合理引導;有目的地使學生參見部分科學研究工作,讓他們親自負責一部分課題,在教師的指導下提出解決問題的方案和措施,不僅有利于鞏固課堂知識、提高動手能力,而且對學生以后的發展也是很有利的。

北航計算機學院下設計算機科學技術系、計算機應用工程系、新媒體藝術系、計算機教學實驗中心、軟件工程研究所、網絡研究開發中心等單位。建有軟件開發環境國家重點實驗室、虛擬現實新技術國家實驗室、北京市計算機新技術重點實驗室、北京市網絡技術重點實驗室以及中國航空工業第二集團公司計算機與信息技術研究發展中心、北航-華為網絡學院等。北航計算機學院擁有較強的科研力量,專業方向較為齊全,在專業課教學中,任課教師不妨發揮特長,結合國際上乃至自身熟悉的最新研究,展示給學生,并開展一些討論。尤其是促進專業相關同學的一定深度討論,這樣有利于教學和科研之間的相互促進。

在“網絡虛擬環境”課程中,虛擬現實本專業的部分同學由于對課程內容已經有一定項目基礎,大作業對他們的鍛煉意義不大。因此作者引導他們對部分內容開展研究,寫出論文并投稿,作為大作業免除的條件。最后在28位同學中有4位同學實際完成了一篇論文投稿,其中3篇已經被EI檢索的期刊錄用(一篇英文、兩篇中文),這對本專業的同學是有一定科研促進作用的。一些其他專業的同學將所學知識應用到科研項目中,不管最終效果如何,引入了新的思路或方法對他們都是有一定價值的,如圖5至7所示,為一些示例項目。

4科學素養的培養

科學素養是指一個人參加人類的智力活動所必須的科學概念、知識水平和對智力活動過程的理解能力。在所從事的專業工作中,科學素養反映在人們對自己的工作具有創造性和較高的學術深度,按照科學規律辦事,不滿足已經取得的成就。

良好的科學素養不是與生俱來的,它來源于學生的實踐和教師的引導。對于學生來講,良好的科學素養只能在科學的基本原理、原則的基礎上,在教與學的過程中,在理論與實踐相結合的教學過程中,通過從具體到抽象,從抽象到具體的反復學習、思考、實踐和體會,由自己總結得到。教師在這一過程中要加以引導和幫助。教師要從過去單純以學生被動接受知識的過程轉向以教師引導學生主動獲取知識的積極學習過程為主。積極的教學過程是指學習者身體和頭腦的一種狀態。學生已不能滿足課堂上學到的知識而常常對自己身邊的事情產生興趣,教師要從大量要求學生死記硬背知識的教學方式中解脫出來,加強科學技術能力方面的培養,真正從應試教育轉向素質教育,還原教育的本色。

如圖8、圖9所示,要完成一個多機的簡化游戲需要很多投入,一開始學生都會想做得很好,隨著時間的流逝、開發調試中有些技術問題得不到解決,很多同學會出現不耐煩、想放棄、煩躁的情緒,這個時候需要一些引導。由于作業和演示的要求,雖然不得不對原有設計進行修改、簡化或折中,但最后他們都完成了大作業,這是一項挑戰,也是對學生的磨練。

5總結

計算機新技術層出不窮,要求教學內容、教育理念要有一定量的經常更新,使教學內容和方法不斷適應社會的要求。從國外著名大學計算機課程的成功經驗來看,教學內容、教育理念需要持續的更新,在專業課程上考慮社會需要和提高學生學習的積極性在很大程度上是一致的。論文結合作者講授計算機研究生選修專業課“網絡虛擬環境”課程的教學經驗,從專業課程設立和教學內容的更新、理論和實踐的結合、科研和專業課程教學的相互促進、科學素養的培養4個方面分別進行討論,并結合課程實例進行了闡述。

本文的觀點只是個人體會,并不成熟,在此試圖拋磚引玉,期望能夠促進大家對計算機專業課程建設的一些討論。

參考文獻:

[1] 吳文虎. 計算機程序設計基礎課程改革[J]. 中國大學教育,2004(6).

[2] 趙暉. 計算機專業實踐教學初探[J]. 教育信息化,2006(18):58-59.

[3] 白光偉. 以科研促進“計算機網絡”課程教學[J]. 中國大學教學,2007(12):33-34.

[4] 趙致琢. 計算機科學導論[M]. 2版. 北京:科學出版社,2001.

[5] 王澤文,熊寶珍,徐定華. 高職人才培養模式的探討[J]. 理工高等研究,2004(1).