基于隨機進入思想的計算機實驗教學設計新探

趙越 杜麗英 吳磊

摘要：伴隨計算機技術的快速發展，計算機實驗教學急需通過教學改革探索新的人才培養方式。將隨機教學思想引入計算機實驗教學當中，通過分析高校計算機實驗教學的特點、目標和實驗教學中應遵循的原則，完成了基于隨機進入理論的計算機實驗教學設計任務，以此進一步豐富隨機進入教學思想在一線教學中的應用實踐。

關鍵詞：隨機進入;實驗教學;教學設計;高等學校

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）49-0173-02

由于計算機軟件、硬件技術發展迅速，計算機是一門知識更新非常快的學科，這也給計算機實驗教學帶來了新的挑戰。教學設計的任務是將已有教學理論和方法轉化為教學活動的系統化實踐過程。好的教學設計能夠提升學生的學習效果，它以現代教學理論為依據，是用于解決現有教與學問題的方法和手段。

一、高等院校計算機實驗教學的特點

由于現有知識體系和實驗設備更新快，高等院校計算機實驗教學內容非常繁雜。而實驗教學學時卻不多，因而時間比較緊張，需要完成的教學任務也很重。同時，由于知識點隨時間推移不斷增減，這使得實驗教學內容更新速度較快。近年來，高校計算機學科主要分為計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程等方向。就實驗教學內容而言，計算機科學與技術方向包括數字邏輯、計算機組成原理、計算機系統結構、嵌入式系統軟件設計等科目的實驗課程。軟件工程方向有C語言、Python語言、圖形圖像技術、軟件工程等數十門科目的實驗課程。網絡工程方向包括數據通信原理、計算機網絡、路由器配置與管理、網站設計與架構、應用密碼學等科目的實驗課程。

二、高等院校計算機實驗教學的目標

高校計算機實驗的教學目標是多元的，具體包括學生專業知識的掌握和深化、團隊意識的培養以及動手能力的發展，而并非僅僅完成教學內容的講授。正因如此，以往的“填鴨式”課堂教學無法完成所有以上教學任務。從知識的建構和理解出發，隨機進入教學思想有助于學生更好地掌握計算機實驗教學內容，同時進一步加強學生的動手和實際操作能力。自主學習和合作模式相結合也使學生獨立思考和團隊合作意識均得到有效鍛煉。正因如此，基于隨機進入的計算機實驗教學模式能夠擺脫傳統的以教師為中心的教學模式，達到提高學生專業素質的目的，因而能夠更好地實現教學任務和目標。

三、完成計算機實驗教學應把握的主要原則

為完成基于隨機進入思想的高校計算機實驗教學過程，結合個人實踐，筆者認為需要把握如下原則。

整個實驗教學環節以學生為主體。教師僅作為指導、答疑和解惑的角色，而學生才是整個教學過程中的主體。學生在教師協助下制訂學習計劃，完成預定的學習任務。

尊重個體發展和學習興趣。教學過程中注重學生的個人專業發展方向和學習興趣。基于隨機進入教學思想的引入有助于提升學生的學習興趣，學生的學習動機也因而最大限度地調動起來。注重吸收隨機進入教學思想的核心理念。隨機進入思想的特點在于同一個知識點的多情境重現，以此達到多角度重構知識點，提升學習效果的目的。這與過去傳統教學中對于知識點的順序式講授存在理念和實現方式上的不同，強調合作意識的培養。

四、基于隨機進入理論的高校計算機實驗教學設計

（一）計算機實驗教學流程設計

由以上討論可知，基于隨機進入思想的計算機實驗教學是與傳統教學相異的教學方式，它改變了以往以教師為中心的傳統教學方式。它強調以學生為主體，根據不同學習個體制訂合理的學習計劃，完成教學任務，最終達到提升學生學習效果和專業素質的目的。據此，計算機實驗教學流程如下：

1.預熱相關實驗知識。在實驗前，學習者應根據教師在課前提供的參考資料、背景知識或電子課件等對實驗進行預習，以此對接下來要完成的實驗有一個整體性的把握。學習者在此過程中可以對涉及的理論知識重新進行梳理和整合，在此基礎上提出接下來的學習目標或針對實驗內容產生的疑問，并在實驗過程中重點解決。

2.自主選擇實驗。學生自主選擇實驗是本實驗教學設計的一大特色。學生根據個人學習興趣和專業方向選取要完成的實驗內容，這一過程可通過個人電腦或下載手機APP完成。不同實驗對應不同的學分，在學分滿足的前提下，學生將本人的學習計劃提交給實驗教師，由教師批準符合要求的學習計劃。不符合要求的計劃將返回給學生做進一步的修改和完善。在完成一個實驗以后，學生可以根據個人的認知和意愿合理安排自己接下來要完成的實驗內容。

3.學生自由選擇成組方式，靈活完成實驗任務。學生制訂好學習計劃后，選擇相同實驗的同學可以選擇按組協作完成實驗內容，也可視實驗內容獨立完成，其他同學則需獨立完成所選計算機實驗內容。由于每名同學都需完成多個實驗以拿到本門課程所需學分，所以每人都有機會獨立或多人協作完成實驗，以此培養學生的獨立學習能力和協作學習能力。

4.教師指導與意義建構。實驗過程中，學生針對實驗中存在的疑問和所得實驗結果進行分析和研究。該過程可以獨立完成，也可組內討論完成，該過程由老師負責答疑解惑。在此基礎上提出下一步的研究內容。

5.循環學習過程。重新回到第2步，直到所有的實驗結束。

6.團隊討論與分析總結。實驗教學任務完成后，要求學生獨立或以組為單位統一進行討論和總結，以此得出結論，總結經驗。

（二）教學設計要點與重點

1.實驗內容、實驗方式的多樣化。教師在發布可供學生選擇的實驗內容前，可將實驗內容分為必修和任選兩部分。這樣可以在保證必修實驗內容基礎上，給學生一定的靈活度，讓其能夠按照個人興趣和發展方向合理安排自己的實驗任務。對于每一個實驗，教師可根據其自身的特點和實驗內容靈活安排實驗方式。例如，有的實驗需要借助多媒體演示完成，有的實驗需要高性能計算機完成，而有的實驗可以通過虛擬現實的方式完成等。

2.整個實驗教學過程以學生為主體。改變以往的教學模式，發揮好老師的輔助作用，注重學生在整個實驗環節的主體地位。教師對學生自己確定的實驗安排把關，同時對學生的實驗學習進程做大方向上的把握和跟蹤，并適時給予合適的指導。

3.充分利用先進的媒體與網絡與學生互動。隨著互聯網與通信方式的不斷升級和發展，教師與學生、學生與學生之間在課前和課后的溝通變得更加便捷。教師在課前為學生提供教學大綱、電子教案，以及參考書和背景材料，以此方便學生提前預習和了解要完成的實驗內容。在實驗課堂，利用這些媒體工具，整個實驗過程也將不再枯燥。在教師教學過程中，可以拍攝和制作一些多媒體視頻教學內容，方便學生課后復習和有疑難時查閱。

4.注重把握學生的學習情況和隨機進入教學的場景重現頻率。在基于隨機進入思想的實驗教學中，通常需要多次的不同情境來凸顯同一個知識內容。由于實驗教學學時有限，因而所謂隨機進入教學的場景重現次數并不是無限的，因此應當合理把握好這個度。此外，教師應把握好整體實驗進度，根據學生掌握程度合理安排實驗內容，以保證教學效率。

5.構建氛圍良好的學習環境。作為隨機進入教學思想的重要組成部分，實驗教學中安排了一定數量的學生自主學習內容。自主學習有其優勢，但其最大的不足是容易受到干擾。因而構建氛圍良好的學習環境，有利于提高學生學習興趣，進而提升教學效果。在教學過程中，可以通過協作組的方式，讓選擇同樣實驗題目的學生彼此協作。

五、結語

隨著計算機技術的快速發展，以及社會對于人才需求的急劇變化，通過計算機實驗教學改革探索新的人才培養模式很有必要。筆者的研究表明，作為一種嶄新的教學理念，隨機進入教學思想能夠促進計算機實驗教學過程順利完成。通過分析高校計算機實驗教學的特點、任務和實驗教學中應遵循的原則，本文完成了基于隨機進入教學思想的計算機實驗教學設計，以期進一步豐富隨機進入教學思想在一線教學中的應用實踐。

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