高校計算機專業實踐教學改革研究

摘要:本文探討了計算機專業本科課程實踐教學改革的方案，以關聯度較高的4門課程“Java程序設計技術”、“數據結構”、“操作系統”和“嵌入式系統”為例，對實踐教學提出一套切實可行的模式，并從教學內容、實踐指導思想、新的教學模式等方面進行論述，旨在提高計算機專業課程理論教學效果的同時，進一步提升學生對知識的綜合應用能力與實踐動手能力。該方案應用到本校計算機專業的本科教學中，取得了不錯的成效。

關鍵詞:計算機專業;綜合應用能力;實踐改革

目前，大部分高校都設置了計算機專業，并開設了一系列的相關課程，為了更好地保證理論課程的教學效果，計算機專業的大部分課程都設置了實踐環節。近年來，專業理論課程的改革正在不斷深入，涉及到課程重組、內容改造、學時調整等各個方面，也取得了一系列的成果[1-2]，但是作為課程配套的實踐教學環節改革還沒有受到足夠的重視和支持，而實踐教學與學生的動手能力關系密切，經過良好實踐訓練的學生在擇業過程中更具有競爭力。

1存在的問題

目前的實踐教學還存在一些缺陷，這使得實踐教學環節并沒有真正充分地發揮其與理論教學之間的紐帶作用。這些缺陷包括以下幾個方面。

1.1實踐學時與實踐內容的矛盾

隨著計算機學科自身的迅速發展，很多知識在不斷地更新換代。同時，面對越來越嚴峻的就業壓力，學生對教學過程中的“質”和“量”都有了更高的要求，這就使得很多新的教學內容和思想需要及時地充實到各門課程。對于非常強調動手能力的計算機專業課程來說，實踐環節的任務就日趨加重，實踐學時與實踐內容之間的矛盾日益突出。如何對課程的實踐內容進行優化，在有限的課時內，既能保證學生對基本教學內容的理解，又能提高學生的創造性是我們亟需解決的問題。

1.2各個專業課程之間缺少交融

當前計算機專業課的實踐環節均是以課程為單位，實踐內容大都圍繞本課程進行設計，而忽略了多門課程之間的聯系。通過分析計算機科學與技術的專業課程設置，我們發現其中不乏有聯系緊密、互為基礎課和提高課的課程，這為解決該問題提供了思路，即將多門聯系緊密的專業課實踐環節組成有機整體，通過調整、規劃和整合實踐內容，讓學生有計劃、分階段、循序漸進地完成實踐環節。這不僅有利于整合多門課程的基礎知識部分，而且有利于學生連貫地學習相關知識，并綜合運用這些知識解決一些實際問題。

1.3綜合性設計型實踐教學內容在整體教學中的

比重較小

實踐環節是理論教學過程的延伸和拓展，主要的目的是通過動手實踐，加深對理論知識的理解。傳統的實踐課程內容一般是從驗證型的基礎實踐開始，逐步提升到設計型的綜合實踐[3]。但限于學時數和課程自身的特點，后期的綜合性實踐往往相對比較簡單，學生的綜合應用能力得不到有效地提高。面對如今越

基金項目:重慶市高等教育教學改革研究項目(0835059)。

作者簡介:何靜媛(1975-)，女，四川南充人，講師，博士，研究方向為人工智能、生物信息。

來越嚴峻的就業形式，怎樣培養學生對所學知識的綜合性動手能力，提高就業競爭力，是高校本科教學必須要面對的一個新課題，因此，提高綜合性設計型實踐在整個實踐環節中的比重是解決該問題的有效手段之一。

2實踐教學改革解決方案

針對上述目前在計算機專業實踐教學環節中普遍存在的問題，我們提出了一套切實可行的實踐教學改革模式，其主要內容包括以下幾方面。

2.1實踐教學內容的改革

對現有實踐教學內容進行合理改革的最終目的是為了加強學生對基礎知識的理解，提高其綜合應用能力，從而更好地激發學習的主動性和創造性[4]。在對現有的課程實踐大綱進行修訂時，我們注意對關聯課程的實踐環節進行集成和優化，設計出一套難度適中、內容豐富、可操作性強、多門課程知識融合、與實際工作接軌、可擴展、模塊化的專業課程實踐教學大綱，這些實踐內容可以分階段地在多門課程的實踐環節中開展，能有效地解決有限學時與教學內容之間的矛盾，同時也大大提高了設計型實踐的比重。我們以4門課程(“Java程序設計技術”、“嵌入式系統”、“數據結構”和“操作系統”)為例，說明怎樣對相關課程進行融合，設計出一套適合學生的、循序漸進的實踐教學大綱。其具體思路可描述如下:

(1) 將“Java程序設計技術”與“嵌入式系統”相結合。便攜式移動設備的開發是計算機業界研究的熱點，而Java語言的跨平臺特征使其成為開發嵌入式程序的首選。因此，這兩門課程實踐內容的整合能充分體現理論教學與業界動態的有機結合。課程的實踐內容是開發基于移動計算平臺的應用系統。選用通用性好的J2ME技術作為實現載體，以設計實現一款手機游戲為任務目標，分階段培養學生的實踐能力。具體內容包括以下幾個階段。

① 初級階段

了解Java語言和J2ME的基礎知識;掌握嵌入式程序設計要領。

② 中級階段

在本階段，實踐內容的深度有了進一步的提高。此時，要求學生在掌握J2M高級知識的基礎上，以MVC架構設計實現設計手機游戲。

③ 高級階段

實現單機版的人機對戰模式，或者通過藍牙或紅外的無線傳輸，實現多機聯網模式。此階段能極大地提高學生的積極性和創造性。

(2) “嵌入式系統”與“操作系統”課程之間的融合。嵌入式程序設計技術與操作系統實踐內容之間的結合能充分發揮二者的優勢，學生在動手實踐的過程中，以“learning by doing”的方式，對嵌入式操作系統內核的工作原理能有深層次的了解，使得枯燥難懂的理論教學變成一項富有趣味性、挑戰性和實用性的工作。實踐內容同樣分為以下幾個階段。

① 基礎實踐

嵌入式開發環境的建立;嵌入式微處理器編程基礎實踐;嵌入式操作系統應用基礎實踐;操作系統原理基礎實踐。

② 高級實踐

硬件驅動開發實踐:開發基于MagicARM2410+ Linux平臺操作系統(或EasyARM2200+uCOS-II的操作系統)的相關驅動程序，如USB主機驅動編譯與加載實踐;定時器TIMER驅動;LED驅動;矩陣鍵盤驅動等。

通過上面的例子，我們可以總結出一些課程融合的經驗:

(1) 深刻理解各門課程理論教學的重點、難點，使實踐環節與理論教學緊密相扣，做到章節清晰、重點突出。

(2) 深入了解學生的學習狀況和實際操作能力，遵循循序漸進、由淺入深的原則設計實踐內容。

(3) 分析相關聯課程的交匯點，提煉出專業課程之間的相通之處，以實際工作需要為驅動，以此設計實踐大綱。實踐內容應該步驟清楚、可操作性強，并且具有階段完整性的特征，不同的階段可以在不同課程中獨立實踐。

2.2實踐教材的建設

由于強調專業課程內容之間的交叉融合，所以在對實踐教材進行編寫或對實踐教學大綱進行修訂時，必須要針對每一個具體的實踐內容明確地指出課程融合點的關聯知識，如有必要，最好對這些必需的關聯知識點做一些詳細的基礎介紹，某些擴展內容則可為學生提供參考資料，如期刊、網站等，引導學生遇到問題時學會自己尋求幫助解決問題。我們建議為專業課程編寫實踐指導書，對每個實踐項目給出解決的概要思路，并鼓勵學生另辟蹊徑解決問題，這樣既可從給學生一定程度的提示，又可調動學生的興趣和積極性。

2.3師資隊伍的建設

良好的師資隊伍是保證教學質量的前提，因此我們對教學隊伍也提出了一些自己的改革觀點:

(1) 計算機專業課程科目繁多，而且大多數課程要求緊跟業界發展動態，教學內容更新換代速度快，這就對計算機專業任課教師提出了嚴格的要求。我們不但要求每一位教師都必須具備計算機公共課程的教學能力，具備計算機基礎操作技能外，還根據教師的業務能力、個人研究方向等特點，劃分課程負責專業小組。例如機器學習(人工智能)小組、程序設計小組、網絡工程(包括信息安全)小組、圖像小組等。各課程小組可不定期地組織學習和探討，不但便于及時根據業界發展與市場需求調整教學大綱的內容，而且更易于各課程之間教學內容的溝通與整合。

(2) 此外，教師本人學術能力的培養與提高，除了通過常規培訓得到一定的提升之外，更重要的是從實際的項目中進行鍛煉[5]，因此學院應當提供各種條件支持和鼓勵教師申報科研或教學項目課題。對沒有課題的教師，應當有計劃地安排青年教師到業務部門進行實習調研或者參加各種高級研討班，鼓勵教師到外校進修學習，同時還可不定期請校內外知名專家、教授和業務骨干或領導來校進行教學與科研講座。這些措施能夠有效地提高教師指導實踐、帶領課程設計的能力，確保及時按照市場需求調整教學內容，更新實踐大綱。

2.4考核方法的改革

目前，大部分高校計算機實踐教學主要包括實驗教學與課程設計兩個方面，對于實踐環節的考核，傳

統的方案是根據學生進行計算機上機操作能力(或程序設計能力)和實踐報告(課程設計報告)進行綜合評定。這種方式對考核知識點相對獨立，內容涉及范圍較小的實驗課程頗為有效，但對課程設計的考核效果卻不盡人意，其主要原因在于:課程設計的內容通常覆蓋了一門課程的所有知識點，有時還涉及到幾門課程，是屬于綜合性創造型的實踐環節，因此通常是將學生分成小組完成設計選題。分組設計的模式在使用傳統考核方法對學生進行成績評定時，很難正確區分同組學生設計能力的差別。

實際教學過程中往往存在這樣的現狀:同一組的學生由于動手能力參差不齊，部分能力弱一些的學生就會偷懶少做或干脆不做設計，直接將同組同學的成果交給老師檢查，因此我們建議在對綜合性實踐課程進行考核時可以引入選題問答的方式。即在考核之前，教師可根據理論教學大綱準備一些設計選題相關的簡答題，形成題庫，在驗收課題時，隨機抽取固定數量的題目對學生進行提問，目的是為了測試學生對設計選題所需基礎知識的掌握程度，以此了解小組內部學生對設計課題的參與度的高低。這樣，考核方式由:基礎知識問答+編碼驗收(上機操作)+實踐報告3部分組成。這比傳統考核方式更能有效地檢驗學生對知識的掌握能力與實踐動手能力。

3結語

計算機專業課程設置與教學內容的修訂應當以市場為指導[6]，這已經成一種必然的趨勢。就業競爭的壓力使得實踐環節在整個教學活動中的比重愈來愈大，怎樣合理設置實踐教學的內容，有效提高學生對所學知識的綜合應用能力，是我們必須面對和解決的問題。本文提出的改革模式已經在本校計算機專業的實踐教學環節中試行了一年，雖然一定程度上增加了教師的工作量，但是學生的反饋是非常不錯的，因此我們將經驗分享給大家，期待在共同進步的同時，獲得更多的改進意見與建議。

參考文獻:

[1] 王亞杰. 挑戰與出路:特色型大學的發展之路[J]. 高等工程教育研究，2008(1):1-6.

[2] 黃陳容，袁宗福，楊晨宜，等. 計算機應用型人才培養模式的探索與實踐[J]. 計算機教育，2005(6):34-37.

[3] 喻宗泉. 計算機基礎與實訓指導[M]. 武漢:華中科技大學出版社，2006.

[4] 鮑麗薇，馮建華，胡事民，等. 清華大學計算機科學與技術系的實踐教學[J]. 計算機教育，2005(5):49-51.

[5] 郭霄朋. 整體優化創新人才培養過程[J]. 中國高等教育，2006(11):68-71.

[6] 陳英. 計算機學科本科教學規劃的重構與發展[J]. 計算機教育，2004(8):61-64.

The Research for Practice Teaching Reform of University Majoring in Computer Science

HE Jing-yuan， ZHU Zheng-yu

(College of Computer Science， Chongqing University， Chongqing 400044， China )

Abstract: This paper discuss the project for reform of practice teaching majoring in Computer. It gives a concrete method for practice teaching with some example courses including “Java Programming Language”， “Data Structure”， “System Operation” and “Embeded System”. This method has been applied in our computer teaching， the result shows that the reform of practice teaching can promote the ability of comprehensive knowledge application and practical capability .

Key words: major in computer; comprehensive knowledge application; practice teaching

(編輯:姚彥如)