基于計算機專業學生創新能力培養的課堂教學改革

徐 慧 郭榮祥 周建美

摘要:本文根據作者的教學經歷,針對計算機課程特點,指出計算機課程需要創新性學習;分析了現有課堂教學中不利于創新人才培養之處;就如何改革大學課堂教學,讓課堂成為學生創新思維、創新意識及創新能力提高的發源地提出了一些想法。

關鍵詞:創新;課堂;教學改革

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

美國“高質量教育委員會”的一份報告提出:21世紀的競爭將不僅是資源、市場、軍事的競爭,更為重要的是創新思想的競爭。創新的主體是人才,創新的源泉是知識,而知識來源于學習。所以,世界各國之間的競爭,歸根結底是教育競爭,是造就創新人才能力的競爭。為了實現我國“到2020年,使我國的自主創新能力顯著提高……進入創新型國家行列,為全面建設小康社會提供強有力的支撐”的目標, 培養創新型人才成為當代大學不可推卸的社會責任,也應該是當代大學的精神所在。

課堂是教師引導學生學習、傳授知識的主要場所,本文將針對計算機課程,如何讓課堂成為學生創新思維、創新意識及創新能力提高的發源地進行淺析。

1培養計算機專業學生的創新能力的必要性

1.1創業、就業之需

高等教育存有的怪圈是:一方面大學生就業難,學生抱怨找不到好的工作;另一方面,用人單位特別是產業界,又抱怨大學畢業生不好用,沒有能力,沒有工作經驗。據2005年《中國大學生就業》雜志所做的一份調查顯示,一半以上的用人單位非常重視學生的應變能力(51.9%)、創新精神(59.5%)、問題解決能力(60%)、學習能力(56.3%)。這些標準是和畢業生在新的環境中運用自己所學的知識解決工作中遇到的各種問題相關的,而解決問題的能力又是其創新素養的綜合反映。

就計算機(相關)專業來說,因IT業的迅速發展,近十年來規模不斷擴大,截至到2006年,全國共有771個學校開辦有計算機本科專業,共有在校生近43萬(同其他專業相比,這兩個數字都是全國第一)。令人尷尬的是,規模的擴充并沒有解決IT產業對人才質量的需求。

如何在“培養創新人才”的背景下,培養具有創新能力、滿足社會需求的計算機專業學生,是對學生負責、對國家負責的刻不容緩的事。

1.2計算機課程需要創新性學習

計算機課程的特點決定了計算機課程需要創新性學習。

(1) 工具性、應用性、實踐性。計算機本質上是一種智能工具,用來幫助人們解決各種各樣的問題。但計算機的智能并不是與生俱來的,需要設計者的賦予與使用者的實施。對于計算機專業的學生來說,不僅需要掌握利用計算機解決問題的技能,更需要具備一定的賦予計算機智能的軟、硬件設計能力。

計算機課程的學習過程是進行技能學習、訓練的過程,是進行賦予計算機智能設計知識傳授、應用的過程。決定課程學習真實有效的績效應由技能的運用、設計的實現來定。這必然是一種實踐活動的結果,并且成果的優劣取決于學生的內心主動需求、興趣和意愿,高水平、高質量的成果是把事物加以改進或優化的活動。計算機課程學習屬于創新范疇。

(2) 關聯性和綜合性。這主要體現在計算機課程學習的內容和技能上。在內容上,先修課程內容往往是后續課程學習的基礎。如一年級的高級語言程序設計,對后續的數據結構、數據庫原理等課程有較大影響;數據結構的學習對后續的編繹原理、操作系統等課程有較大影響等。在技能上,基本技能的掌握對后期技能學習有重大影響。如基本的程序設計方法、程序調試技術不能過關,在數據結構中就很難進行復雜程序設計工作,并進一步地影響后續相關課程的學習。

課程的關聯性和綜合性,要求學生能夠連貫地學習,具有綜合應用知識的能力,把先期課程學到的知識用于后續課程中問題的解決。能夠把握知識間的縱橫聯系,觸類旁通,獲得直覺和靈感,是創新思維的一種重要方法。

(3) 發展性。計算機技術是當今發展變化最快的技術之一,新方法、新觀點、新技術日新月異,內容更新換代很快,教學計劃很難與當時主流技術一致。如入校時,軟件開發以面向過程程序設計為主流技術,到畢業時成為以面向對象、組件為主流技術;主流編程工具也變化很快,C、VC、C#、.NET、ASP、JSP、PHP等不斷發展變化著。

課程的發展性決定了計算機課程學習過程中,更重要的是學會學習方法、學會用已有知識獲取未知的知識來解決問題的思維方法,而不是學習內容本身。而學會學習也正是創新所必須的。“未來的文盲不再是目不識丁的人,而是沒有學會如何學習的人”(阿爾溫?托夫勒),這一點在計算機課程學習中尤其適合。

2傳統計算機課堂教學中有礙學生創新能力培養之處

創新人才是指具有創新意識、創新精神、創新能力,并實施了創新行為且取得了創新成果的人才。創新意識表現為具有強烈的求知欲、探索欲和責任感;創新精神表現為敢于革新、勇于創新,堅忍不拔,不怕困難,不怕失敗;創新能力表現為具有創新的思維能力、想象力、記憶力、感知力等,在流暢性、敏銳性、變通性、獨創性、精密性等方面表現出眾。創新人才的外在顯性,表現為一定的創新行為和創新成果。

當今計算機課程教學沒有形成針對課程特點的獨特的方式,與其他課程教學一樣,很大程度上還是沿襲初等教育模式,“管理為主,教學為輔;監控為主,指導為輔”仍是主流,極不利于創新能力的培養。

(1) 灌輸多,引導少

知識繼承成為教學的首要目的,教育成了一種儲蓄行動。課堂成了知識的傾倒處,教材是知識的容器,教師是傾倒的操作者。多媒體課件的濫用,使“知識傾倒”變得更加方便快捷。設定好的PPT禁錮了教師思想的自由。教師的講解成了PPT的畫外音,最終不是PPT為教師講課服務,更像是教師為PPT服務。

灌輸的核心是強制和服從而不是創造和自主。頭腦不是要填滿的容器,而是一支需被點燃的火把(古希臘學者普羅塔戈)。只有讓學生思維的白紙在課堂中由學生自我的想象力與創造力去填充,創造思維所生成的知識才能真正成為學生思考的果實。課堂也才能真正變成點燃學生創新思維火把的陣營。

(2) 聽得多,想得少

“聽得多,想得少”是多媒體課件濫用的必然后果。教師順手點來,省去了板書的時間導致講課進度快速推進,學生上課盯著一張一張被翻閱的PPT,思維來不及跟上便進入麻痹狀態,只能一味地接納,喪失了許多思考空間。更糟的是,教師不板書直接造成學生沒有時間筆記。筆記是聽課的痕跡,記下的內容是學生思想的結果。沒有了它,教師的講解必定如同大浪淘沙,只剩下一些結論(沙子)。而學生為了應付考試不得不去死抱教材和記憶結論。但知識首先是一種思考和實踐的果實,而不僅僅是一種結果。記錄在紙上的思想就如同人留在沙上的腳印,我們也許能夠看到他走過的路徑,但若想知道他在路上看見了什么東西,應必須用我們自己的腳(叔本華)。

創新能力需要知識的積累,但知識不能代替創新能力。“聽得多,想得少”最終將培養出思想懶漢。當一個人不會用自己頭腦去判別,不會用自己的語言去表達時,又如何指望他去開拓、去創新?

(3) 書面多,作品少

“書面多,作品少”主要體現在作業、實驗及考核中。作業與實驗是課堂教學的補充,考試是對課堂教學效果與學生學習效果的測定。作業與考試基本上是書面形式,實驗以實驗報告為考核依據。這些都無法體現出問題解決的真實有效性,且偏離課程學習目標,更為嚴重的是直接引導了學生忽視實踐過程。實踐就是動手做事,用課本知識來進行作品創作。學生借助計算機用書面知識進行問題求解,最終能否解決問題,只能從程序運行結果來看,而不是書面陳述。

實踐對創新人士產生的重要性,正如兩院院土指出的那樣:創新人士只有通過實踐,在實踐中培養。實踐性是計算機課程的主要特點之一,對于計算專業創新人才的培養,更離不開實踐,許多課本知識(如程序設計語言、數據結構、操作系統、軟件工程)只為指導實踐,只有通過實踐,才能真正掌握知識的精髓。

3改革課堂教學,培育學生的創新能力

教學是指由教師所引起、維持或促進學生學習的所有行為。它的邏輯必要條件主要有以下幾個方面:(1)引起學生學習意向,喚醒學生的學習需要;(2)學生就學習目標與教學目標達成一致;(3)規劃學習領域和提供必要的課程資源;(4)采用便于學生理解的最能調動學生主動性的方式。作為課堂的主導者、執教者,該怎樣做才能使課堂成為學生創新能力提高的發源地呢?這里,提出三點作者從長期的教學活動中獲取的建議。

3.1通過課堂培養專業興趣、引起學生學習意向和需求

興趣是一種心理情感狀態,是一個力求認識和趨向某種客體的積極態度的個性傾向。教學活動是教師與學生的雙邊活動。學生的動機、興趣及參與程度決定著整個教學的成與敗。因此,教師的基本任務,“在于啟發和引導學生強烈的求知欲和濃厚的學習興趣”(德國教育家第斯多惠) 。

那如何通過課堂教學培養學生的專業興趣呢?首先,以需引趣。需要是興趣最原始的動力。通過告知學生所學科目的目的、任務與要求,使其意識到學好本門課程的重要性,從而引發其興趣。其次,以用誘趣。通過項目案例,看到知識的實際應用,誘發學生興趣。再者,以疑深趣。學起于思,思源于疑,小疑則小進,大疑則大知。用疑問開啟學生創造思維,是培養創新能力的重要方法。教師通過巧疑問,造成懸念,點燃學生思維的火花使學生產生濃厚的學習興趣。最后,以激勵促趣。行為科學的實驗證明:一個人在沒有受到激勵的情況下,他的能力僅能發揮到20～30%,如果受到充分激勵,能力就可能發揮到80～90%。在學習過程中,充分運用激勵機制是促進學生積極主動學習的重要舉措。對學生的每一點進步適時給予激勵,讓學生在時時感到“成就感”的情境下自覺快樂地前行。

3.2以案例牽引教學內容,使學習目標與教學目標一致

案例通常來自實際的應用,是問題的某種解決方法。

在知識爆炸的時代,學習有用的知識,是引發學生自覺投入學習的重要因素。因此,如果圍繞案例組織好教學內容,可使學生在整個學習過程中,仿佛置身于某個應用問題的解決中,帶著問題進行更加感性地學習,同時也能使學生很快地掌握解決類似問題的知識和技能。

那么圍繞案例組織教學內容是否可行呢?計算機是一種幫助人們解決問題的一種智能化工具,這使得計算機課程相比于其他課程有更多、更廣泛的應用實例。并且,本科計算機學生的培養目標是培養計算機方面的工程技術人員,為此設置的計算機課程,知識更偏重于指導實踐、而不是理論研究。所以,以案例組織教學是可行的。那如何實施呢?企圖以一蓋全,即用一個案例組織一門課程中的所有教學內容,是不可行的。因為一門課程不可能是為解決某個問題而設置,因而也不可能找到一個能夠涵蓋所有教學內容的案例。正確的做法是,教師備課時,根據課程內容,精心選取案例;講課時,倒過來,圍繞案例,展開教學內容。以數據結構為例。數據結構的研究范疇是“描述現實世界實體的數學模型(非數值計算)及其上的操作在計算機中的表示和實現。”課程內容涉及典型數據結構(線性表、樹、圖等)及常用算法(查找、排序等)。以一般線性表學習內容為例,可以圍繞一個管理系統(如通訊錄管理)展開,具體如表1示。

如此,圍繞一個簡單的管理系統的設計與實現,就涵蓋了線性表的基本學習內容。

3.3以作品驅動學習過程,調動學習的主動性

普通高等院校的計算機專業的培養目標是應用型的創新人才,要求學生能以創新思想對現實世界發展的問題以計算機為工具進行求解,主要體現出軟硬資源整合與集成的能力,運用實踐知識和經驗進行有目標的活動。“作品”指學生利用與課程教學相關的知識解決某個具體問題而產生的成品,如實現預定功能的可運行的程序包。作品包括學生作業、課程實驗、課程設計成果等,作品的創作可貫穿于許多課程的整個教學過程,如表2所示。

作品驅動學習過程,旨在回歸計算機課程學習的目標,克服“重理論、輕實踐”、“重結論、輕過程”等不利于創造力培養的學習方式。作品的誕生,是知識和技能應用的結果,貫穿教學過程的作品驅動教學法,向學生明確了計算機課程的學習目標,有助于引導學生采用正確的學習方法,重視實踐技能的培養與訓練。作品的創作中必定會不斷地碰到概念、技能、方法上的各種各樣問題,問題解決的過程可以培養學生用自己的眼光探究問題的能力,從而能夠創造性地獲取新知識。提出新觀點、解決新問題。布魯納曾強調:“人唯有憑借解決問題或發現問題的努力才能學到真正的發現的方法。這種實踐愈積累,應愈能將自己學到的東西概括為解決問題和探究問題的方式,掌握這種概括的方式,對他解決各種各樣問題是有效的。”作品驅動學習的過程,正反映了這一規律。

4結束語

心理學研究者根據調查得出結論:人人都具有創造力,只是程度高低不同而已,普通人和天才之間并無不可逾越的鴻溝。創造力的高低,先天素質一般只決定了一半,后天的教育和環境的熏陶有時更重要。課堂是學生接受新知識,獲得思維發展的主要陣地。從學生思維發展的本質看,學生的思維發展本身是一個動態生成的過程,每一個學生的天性中都蘊藏著創新的欲望和創造的潛能,那些給學生足夠自主的空間、那些富有想象力的教學、那些真正做到“以參與求體驗,以創新求發展”的教學,將有效地增進學生的創造能力的發展。讓課堂成為學生創新思維的孵化地、創新能力的發源地,讓大學成為創新人才的營地,是利國、利民的好事。

參考文獻:

[1] 張慧欣,王強.創新性人才培養與教學創新[J].遼寧教育研究,2007(9):110-112.

[2] 路甬祥.造就創新人才是建設創新型國家的關鍵[J].中國科學院院刊,2006(3):177-182.

[3] 劉堯.創新是大學精神的本質[J].教育探索,2007(3):89.

[4] 李宣海,沈曉明.教育:塑造未來奇跡的創造者[M].上海:華東師范大學出版社,2007.

[5] 陸慧娟,高波涌. 計算機專業創新型人才培養思考與實踐[J]. 計算機教育,2008(20):156-158.

[6] 和學新,張利鈞.關于創新及創新人才標準的探討[J].上海教育科研,2007(11):12-14.

[7] 肖川.教育的理想與信念[M].長沙:岳麓書社出版社,2006.