面向實踐與創新能力培養的程序語言多元化教學模式探索

葛宏偉，孫亮，丁琦

摘要：實踐與創新能力在培養高素質人才和發展科學技術中起著舉足輕重的作用。本文通過貫徹“厚基礎、強能力、重實踐、求創新”的教學理念，在教學過程中，立足學生實踐與創新能力的培養。結合課堂教學、實踐教學與網絡輔助教學，開展啟發式教學和研究型教學實踐，探索具有工科特色的操作性強的程序設計語言的課程建設模式，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力，為今后深入掌握專業化的程序設計能力打下良好的基礎。

關鍵詞：創新能力；實踐能力；多元化；程序設計

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0210-02

一、引言

胡錦濤2011年在中共中央政治局第26次集體學習時指出“堅持能力為重，優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力”。這也是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重要舉措。隨著我國高等教育教學改革的不斷深入和發展，對于理工科各專業的學生，除了掌握廣博扎實的基礎知識和專業知識以外，還要有動手編程解決實際問題的能力。程序設計課程是高校理工科大部分專業的公共基礎課，也是計算機及相關專業必修的一門非常重要的專業基礎課，學好它的作用是舉足輕重的。然而對于程序設計課程而言盡管教師和學生都付出了努力，教學效果卻總是不太理想。基于此，本文從課程的教學內容和性質出發，結合實際，探索培養學生創新與實踐能力的多元化教學模式，提高教學質量，努力培養具備計算思維及自主編程能力，具備獨立分析與解決問題的能力的高素質創新人才。

二、程序設計課程教學現狀

在國外許多國家都很重視實踐教學對學生能力與素質的培養。美國大學的程序設計課程教學就非常注重學生創新實踐能力的培養。創新體現在學生自主解決問題的方法和算法上，實踐體現在學生解決實際問題的能力上。程序設計與訓練更強調過程、強調實踐能力，給人一種簡單、樸實、清晰的感覺，本文希望我們的程序語言設計教育也能從中有所借鑒，打好基礎。此外，我們還調研了英國的約克、愛丁堡、帝國理工、艾克賽特、伯明翰、東安格利亞及杜倫大學的計算機專業課程設置，其基礎課都開設有編程語言、程序設計方面的課程。英國計算機教育與IT行業長期以來都擁有優良的研究和學術創新傳統，并且教學中也特別強調實踐能力。事實上，70%的國外大型投資商已與英國高校和研究機構建立了合作關系。這種合作關系反過來，也進一步地促進了學生的實踐與創新能力培養。國內傳統的教育模式導致了中國的教育理念、內容與方法，創新學習與實踐能力嚴重不足。筆者從近幾年實際授課情況來看，教學中存在的問題主要有以下幾個方面：（1）對編程語言學習有厭學情緒，實踐能力較差，創新能力的培養更是受阻。（2）教學過程中沒有充分調動學生學習的積極性。（3）對于實踐教學環節重視不夠，導致學生編程能力薄弱，創新性不強，缺乏獨立編寫程序解決實際問題的能力。

三、面向實踐與創新能力培養的程序語言教學模式

教育部教指委調研報告指出：“優化知識結構，有效地體現和強化能力的培養和素質的提高。”應當采取“理論教學、實踐教學和科學研究三元并重”的教學模式。本文借鑒國外高水平大學程序語言教學模式，結合我國國情和實際，重點針對程序設計的課程建設和改革進行一些有益的嘗試和探索，構建一種面向實踐與創新能力培養的程序語言設計多元化教學模式，努力培養有知識、有能力、有思想，并能夠綜合運用所學知識來發現和解決實際問題的高素質創新人才。對于習慣于應試教育的大學新生來說是一種全新的學習方式。因此，如何通過面授引導學生學習，通過案例及項目設計將各知識點串連起來傳授給學生，如何給學生提供遭遇問題和解決問題的機會，如何最大限度地發揮實驗的作用，如何調動學生主動學習的積極性，如何在多元化模式下對學生進行考核與評價等問題都值得認真研究。

1.創造多種形式的交互與啟發式課堂教學，引導學生主動地去獲取知識。首先，課堂教學利用理論與實踐一體化的多媒體教學環境，實現師生互動、人機互動、邊講邊練，消除學生因為理論知識與實際操作的不及時而影響學習效果，從而有效提高教學效果，保證教學質量的提高。其次，教學中應以啟發式教學為核心，啟發學生聯想、想象、分析、質疑問題，培養學生的創造性思維。并以此激發學生的學習熱情和求知欲，讓學生自主學習，創造性地學習，主動地去獲取知識。此外，教學中以程序設計為主線，以實例貫穿始終，注重對學生的算法思維的培養。學生學習程序設計這門課主要是掌握程序設計的思想，在這個過程中，算法是程序的核心、靈魂，語法是外殼、工具。在介紹程序設計的基本思想和方法基礎上，把程序設計領域最新、最有價值的思想和方法滲透到教學中，從多角度培養學生的算法思維。

2.層次化組織實踐教學內容，培養學生的實踐能力。培養學生實際編程能力是本課程的核心目標，上機實踐是將理論知識轉化為實踐能力的重要方式。本課程應針對現有實驗教學體系，通過增加編程綜合訓練、精選項目綜合訓練、年度創新項目競賽，構建層次化實踐教學內容，實現課堂教學與實驗教學的有效銜接和促進，實現課堂教學和實驗教學效果的雙贏。針對實驗教學應該每一次實驗課都應有明確的教學和實驗目的。對每個知識單元，實驗教學內容都有演示性、驗證性、設計性等幾種類型。根據每個知識單元的教學目標，將實驗教學內容按照這些類型進行有強有弱的組織；針對編程綜合訓練，需圍繞培養學生利用已有知識結構解決問題的能力而進行，重點在于問題解決過程的掌握和遷移。綜合訓練題目的難度、區分度必須符合學生認知規律；針對精選項目綜合訓練，給學生一個項目，讓他們去面對項目中的問題并在相互的討論中和教師的指導下解決問題。在團隊合作的項目設計中學習知識、增長技能、提高能力，培養學生解決問題的能力。針對年度創新項目競賽，精選帶有創新型的題目，鼓勵學生參加編程技能競賽，鍛煉學生運用程序設計知識解決實際應用問題的能力。通過層次化組織實踐教學，使得實踐教學深度具有層次性，這有助于拓展學生思維，擴大學習空間，培養學生的思維能力和實踐創新能力。endprint

3.融研究型教學于教學過程，逐步培養學生的創新與探索精神。將科研工作中的一些與教學內容有關的新技術與新成果充實到課程中，使課堂教學與科研創新項結合，將拓展學生視野，有利于促進研究型學習，能夠調動學生課堂積極性，培養學生發現問題、解決問題的能力，進而有利于提高學生的創造力和綜合素質。比如將一些智能優化算法及并行處理算法作為實例進行講解，讓學生通過編程訓練進行實現，以激發學生的學習興趣，啟發學生進行獨立思維，激發他們的創新靈感，逐步培養他們的創新意識和創新能力。

4.借助網絡學習中心搭建互動平臺，常規教學與網絡輔助教學相結合。以常規教學滿足大多數學生的學習需求，以網絡課程作為補充，以適合不同的學習需求、學習習慣，并鼓勵自主學習。在保留傳統的教師與學生面對面答疑方式的基礎上，又借助于學校的網上學習中心，增加了網絡在線答疑方式，使答疑不受時間和空間的限制，充分利用網絡學習中心，搭建一個學生自學和師生互動的平臺，使其成為課堂教學和實踐教學的有益補充。學生可以從以教為中心走向以學為中心，從以教師為中心走向以學生為中心，學生根據自己的情況，在教師引導下設定學習目標和重點，利用網上資源推動開放式、發現式、創新式學習。

5.在多元化教學模式下進行科學合理的考核與評價。課程成績的考核是課程的重要內容，考核方式對教學效果有很大的指導作用。本文考慮將成績與學生的主動性、創新能力、實踐能力相結合，制定本課程新的評價方法。總體上以“減少記憶內容的考核比例，增加綜合實踐能力的考核比例；減少計算能力的考核比例，增加分析能力的考核比例”為基本原則。增加實驗環節的考核，做到不僅考理論，同時還要考實際編程能力；實施創新鼓勵附加分制度，對有創新的精選項目綜合訓練及年度創新項目做得比較好的學生，在考試分數中給予不大于一定分數值的適當的創新附加分。從只考理論知識，到注重過程考核和綜合能力測試，有利于促進學生自主學習、實踐能力與創新能力的培養。

四、結束語

本文以提高教學質量和適應精英人才培養目標，從編程語言課程的教學內容和性質出發，構建一種面向實踐與創新能力培養的程序語言設計多元化教學模式，即實現課堂教學、實踐教學、研究型教學及網絡輔助教學多種教學方法的融合。通過多元化的教學模式能夠充分調動學生學習的積極性和主動性。做到理論教學要有啟發性，注重培養學生的思維能力；實踐教學要有興趣與熱情，注重培養學生的實踐能力；研究教學要有自主與探索精神，注意培養學生解決問題的創新性。

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基金項目：本文受大連理工大學教改基金項目（JGXM201208）支持。

作者簡介：葛宏偉（1977-），男，遼寧大連人，博士，副教授，研究方向：人工智能、機器學習；孫亮（1981-），男，吉林白城人，博士，講師，研究方向：中間件技術；丁琦（1977-），男，遼寧大連人，博士，講師，研究方向：結構數值分析、結構程序開發。endprint