面向实践与创新能力培养的程序语言多元化教学模式探索

葛宏伟，孙亮，丁琦

摘要：实践与创新能力在培养高素质人才和发展科学技术中起着举足轻重的作用。本文通过贯彻“厚基础、强能力、重实践、求创新”的教学理念，在教学过程中，立足学生实践与创新能力的培养。结合课堂教学、实践教学与网络辅助教学，开展启发式教学和研究型教学实践，探索具有工科特色的操作性强的程序设计语言的课程建设模式，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，为今后深入掌握专业化的程序设计能力打下良好的基础。

关键词：创新能力；实践能力；多元化；程序设计

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0210-02

一、引言

胡锦涛2011年在中共中央政治局第26次集体学习时指出“坚持能力为重，优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力”。这也是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重要举措。随着我国高等教育教学改革的不断深入和发展，对于理工科各专业的学生，除了掌握广博扎实的基础知识和专业知识以外，还要有动手编程解决实际问题的能力。程序设计课程是高校理工科大部分专业的公共基础课，也是计算机及相关专业必修的一门非常重要的专业基础课，学好它的作用是举足轻重的。然而对于程序设计课程而言尽管教师和学生都付出了努力，教学效果却总是不太理想。基于此，本文从课程的教学内容和性质出发，结合实际，探索培养学生创新与实践能力的多元化教学模式，提高教学质量，努力培养具备计算思维及自主编程能力，具备独立分析与解决问题的能力的高素质创新人才。

二、程序设计课程教学现状

在国外许多国家都很重视实践教学对学生能力与素质的培养。美国大学的程序设计课程教学就非常注重学生创新实践能力的培养。创新体现在学生自主解决问题的方法和算法上，实践体现在学生解决实际问题的能力上。程序设计与训练更强调过程、强调实践能力，给人一种简单、朴实、清晰的感觉，本文希望我们的程序语言设计教育也能从中有所借鉴，打好基础。此外，我们还调研了英国的约克、爱丁堡、帝国理工、艾克赛特、伯明翰、东安格利亚及杜伦大学的计算机专业课程设置，其基础课都开设有编程语言、程序设计方面的课程。英国计算机教育与IT行业长期以来都拥有优良的研究和学术创新传统，并且教学中也特别强调实践能力。事实上，70%的国外大型投资商已与英国高校和研究机构建立了合作关系。这种合作关系反过来，也进一步地促进了学生的实践与创新能力培养。国内传统的教育模式导致了中国的教育理念、内容与方法，创新学习与实践能力严重不足。笔者从近几年实际授课情况来看，教学中存在的问题主要有以下几个方面：（1）对编程语言学习有厌学情绪，实践能力较差，创新能力的培养更是受阻。（2）教学过程中没有充分调动学生学习的积极性。（3）对于实践教学环节重视不够，导致学生编程能力薄弱，创新性不强，缺乏独立编写程序解决实际问题的能力。

三、面向实践与创新能力培养的程序语言教学模式

教育部教指委调研报告指出：“优化知识结构，有效地体现和强化能力的培养和素质的提高。”应当采取“理论教学、实践教学和科学研究三元并重”的教学模式。本文借鉴国外高水平大学程序语言教学模式，结合我国国情和实际，重点针对程序设计的课程建设和改革进行一些有益的尝试和探索，构建一种面向实践与创新能力培养的程序语言设计多元化教学模式，努力培养有知识、有能力、有思想，并能够综合运用所学知识来发现和解决实际问题的高素质创新人才。对于习惯于应试教育的大学新生来说是一种全新的学习方式。因此，如何通过面授引导学生学习，通过案例及项目设计将各知识点串连起来传授给学生，如何给学生提供遭遇问题和解决问题的机会，如何最大限度地发挥实验的作用，如何调动学生主动学习的积极性，如何在多元化模式下对学生进行考核与评价等问题都值得认真研究。

1.创造多种形式的交互与启发式课堂教学，引导学生主动地去获取知识。首先，课堂教学利用理论与实践一体化的多媒体教学环境，实现师生互动、人机互动、边讲边练，消除学生因为理论知识与实际操作的不及时而影响学习效果，从而有效提高教学效果，保证教学质量的提高。其次，教学中应以启发式教学为核心，启发学生联想、想象、分析、质疑问题，培养学生的创造性思维。并以此激发学生的学习热情和求知欲，让学生自主学习，创造性地学习，主动地去获取知识。此外，教学中以程序设计为主线，以实例贯穿始终，注重对学生的算法思维的培养。学生学习程序设计这门课主要是掌握程序设计的思想，在这个过程中，算法是程序的核心、灵魂，语法是外壳、工具。在介绍程序设计的基本思想和方法基础上，把程序设计领域最新、最有价值的思想和方法渗透到教学中，从多角度培养学生的算法思维。

2.层次化组织实践教学内容，培养学生的实践能力。培养学生实际编程能力是本课程的核心目标，上机实践是将理论知识转化为实践能力的重要方式。本课程应针对现有实验教学体系，通过增加编程综合训练、精选项目综合训练、年度创新项目竞赛，构建层次化实践教学内容，实现课堂教学与实验教学的有效衔接和促进，实现课堂教学和实验教学效果的双赢。针对实验教学应该每一次实验课都应有明确的教学和实验目的。对每个知识单元，实验教学内容都有演示性、验证性、设计性等几种类型。根据每个知识单元的教学目标，将实验教学内容按照这些类型进行有强有弱的组织；针对编程综合训练，需围绕培养学生利用已有知识结构解决问题的能力而进行，重点在于问题解决过程的掌握和迁移。综合训练题目的难度、区分度必须符合学生认知规律；针对精选项目综合训练，给学生一个项目，让他们去面对项目中的问题并在相互的讨论中和教师的指导下解决问题。在团队合作的项目设计中学习知识、增长技能、提高能力，培养学生解决问题的能力。针对年度创新项目竞赛，精选带有创新型的题目，鼓励学生参加编程技能竞赛，锻炼学生运用程序设计知识解决实际应用问题的能力。通过层次化组织实践教学，使得实践教学深度具有层次性，这有助于拓展学生思维，扩大学习空间，培养学生的思维能力和实践创新能力。endprint

3.融研究型教学于教学过程，逐步培养学生的创新与探索精神。将科研工作中的一些与教学内容有关的新技术与新成果充实到课程中，使课堂教学与科研创新项结合，将拓展学生视野，有利于促进研究型学习，能够调动学生课堂积极性，培养学生发现问题、解决问题的能力，进而有利于提高学生的创造力和综合素质。比如将一些智能优化算法及并行处理算法作为实例进行讲解，让学生通过编程训练进行实现，以激发学生的学习兴趣，启发学生进行独立思维，激发他们的创新灵感，逐步培养他们的创新意识和创新能力。

4.借助网络学习中心搭建互动平台，常规教学与网络辅助教学相结合。以常规教学满足大多数学生的学习需求，以网络课程作为补充，以适合不同的学习需求、学习习惯，并鼓励自主学习。在保留传统的教师与学生面对面答疑方式的基础上，又借助于学校的网上学习中心，增加了网络在线答疑方式，使答疑不受时间和空间的限制，充分利用网络学习中心，搭建一个学生自学和师生互动的平台，使其成为课堂教学和实践教学的有益补充。学生可以从以教为中心走向以学为中心，从以教师为中心走向以学生为中心，学生根据自己的情况，在教师引导下设定学习目标和重点，利用网上资源推动开放式、发现式、创新式学习。

5.在多元化教学模式下进行科学合理的考核与评价。课程成绩的考核是课程的重要内容，考核方式对教学效果有很大的指导作用。本文考虑将成绩与学生的主动性、创新能力、实践能力相结合，制定本课程新的评价方法。总体上以“减少记忆内容的考核比例，增加综合实践能力的考核比例；减少计算能力的考核比例，增加分析能力的考核比例”为基本原则。增加实验环节的考核，做到不仅考理论，同时还要考实际编程能力；实施创新鼓励附加分制度，对有创新的精选项目综合训练及年度创新项目做得比较好的学生，在考试分数中给予不大于一定分数值的适当的创新附加分。从只考理论知识，到注重过程考核和综合能力测试，有利于促进学生自主学习、实践能力与创新能力的培养。

四、结束语

本文以提高教学质量和适应精英人才培养目标，从编程语言课程的教学内容和性质出发，构建一种面向实践与创新能力培养的程序语言设计多元化教学模式，即实现课堂教学、实践教学、研究型教学及网络辅助教学多种教学方法的融合。通过多元化的教学模式能够充分调动学生学习的积极性和主动性。做到理论教学要有启发性，注重培养学生的思维能力；实践教学要有兴趣与热情，注重培养学生的实践能力；研究教学要有自主与探索精神，注意培养学生解决问题的创新性。

参考文献：

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[4]李先贤.英国大学计算机教育特点与思考[J].计算机教育，2007，（7）：45-48.

基金项目：本文受大连理工大学教改基金项目（JGXM201208）支持。

作者简介：葛宏伟（1977-），男，辽宁大连人，博士，副教授，研究方向：人工智能、机器学习；孙亮（1981-），男，吉林白城人，博士，讲师，研究方向：中间件技术；丁琦（1977-），男，辽宁大连人，博士，讲师，研究方向：结构数值分析、结构程序开发。endprint