計算機專業課程中的具象化教學

　　摘要：針對計算機專業教學中存在的瓶頸問題，在認識論的基礎上提出具象化教學法理論，并以該理論為指導闡述幾種具象化教學方法。這種教學方法已經在C語言實際教學過程中加以應用，并取得了較好效果。
　　關鍵詞：計算機專業；認識論；具象化教學
　　
　　隨著信息技術的不斷發展，國家和社會需要越來越多的IT專門人才，全國各大高校正大力發展自己的計算機相關專業[1]。為了提高計算機專業課的教學質量，相關的教學改革研究也不斷地涌現出來。各類教改的目的都旨在改進教學方法、提高學生學習興趣、改善教學條件，雖然這些教學改革在一定程度上提高了教學質量，但在實際操作中仍然存在無法彌補的缺陷，而這些缺陷正是進一步提高教學效果和學生學習質量的瓶頸。
　　1計算機專業教學的瓶頸
　　1.1新生對專業基礎知識理解能力差
　　計算機專業新生中有很多人是第一次接觸、學習計算機知識，對計算機的工作方式和特點沒有概念，不理解計算機運行和存儲的過程，學習時只能死記硬背。這種情況對學生學習產生較大阻力，打擊了學生的學習積極性，進而導致剛剛入學的新生無法為專業知識學習打下堅實的基礎，且影響了其以后的學習[2]。
　　1.2教師的認知方式與學生存在差別
　　在正常情況下，計算機專業課和專業基礎課教師都具有較豐富的教學經驗，對課程的結構和內容都具有較深刻的認識，而對于學生來說，無論哪一門課程都是一個新的知識領域，課程中存在大量未知的內容需要學習和理解，因此，在教師看來簡單易懂的知識在學生看來卻難以掌握。
　　1.3教材內容邏輯性、理論性過強
　　隨著教育改革的進一步深化，計算機專業課需要教授的內容越來越豐富，為了在有限的課時內完成大量的理論學習，教材的編寫不得不舍棄大量的例證性內容而集中陳述概念、理論和方法，從而導致邏輯性和理論性越來越強、內容越來越枯燥乏味。這種背離學生思維方式的教材編寫影響了學生對知識的理解和吸收，增加了學生學習的難度，影響了學生學習的效率。
　　2具象化教學法
　　通過上述分析，我們認為產生教學瓶頸問題的主要原因在于認識的過程和模式上，即高校教學和學生的認知過程脫節，教師不了解學生的思維方式，教材的組織方式不符合學生的思考模式。對此，我們只有從認識論角度出發才能解決問題，因此，我們以認識論為基礎引入具象化教學法理論。
　　2.1具象化教學法理論
　　教學過程從本質上講是一種特殊的認知過程，具有間接性、引導性和簡捷性[3]。學生通過教師的引導，省略了實踐環節簡捷而間接地獲得認識。這是一種跨越式的認知過程，是一種以直接經驗為基礎的間接經驗的獲取。
　　以認識論為依據，結合計算機自身的特點，針對當前教育制度下學生的認知特點，我們提出計算機專業具象化教學理論，即在計算機專業教學這個特殊的認識過程中，教師扮演間接經驗的傳達者，學生在少量，甚至完全沒有實踐的教學過程中成為抽象經驗的取得者，在這個過程中，僅僅依靠學生的直接經驗作為基礎是遠遠不夠的，教師必須盡可能地提供抽象經驗在客觀世界中的形象反映。這就要求教師應該理解計算機專業的不同理論是如何在現實世界中被抽象出來的，并在教學過程中加以還原，從而符合唯物主義認識論的基本原理，迎合學生的認知過程，達到事半功倍的效果。
　　2.2具象化教學的實施
　　具象化教學理論考慮了認識的過程以及教學的特殊性，要求在教學中以認知過程作為指導，將間接經驗以還原的直接經驗的方式加以傳授。因此，以具象化教學理論為指導，結合現有的計算機專業教學經驗，我們提出如下教學方法。
　　2.2.1歸納法
　　哲學理論中的歸納法是指從個別性知識，引出一般性知識的推理，是由已知真的前提，引出可能真的結論。具象化教學理論中的歸納法則是指通過對多種具有相同特點的客觀事物的比較，得出共性，進而加以抽象推導出計算機相關知識的過程。
　　例如，在程序設計語言中循環語句的教學即可采用該方法。我們按難度漸進遞增的原則選擇現實世界中循環形象表示的例子：1)運動會中的長跑比賽，每位運動員需要繞操場重復跑若干圈，直到路程滿足要求；2)上課點名，重復地叫學號，直到沒有未點到學號為止；3)求數列的前N項和，重復地把各項值累加，直到第n項等。由以上事例可歸納出客觀世界循環的兩大特點：重復和存在終止條件，抽象到計算機程序語言中就要求包括循環體和循環終止條件，循環體表示做什么，終止條件表示循環什么時候停止。通過這樣的歸納，是學生由感性認識上升到理性認識，將身邊的事物與計算機專業知識聯系起來，既提高了教學效果，又有助于學生抽象思維的培養。
　　2.2.2類比法
　　類比是將一類事物的某些相同方面進行比較，以另一事物的正確或謬誤證明這一事物的正確或謬誤。這是運用類比推理形式進行論證的一種方法。抽象數據類型是對問題進行抽象建模的一個結果，它抽象并刻畫出問題的數據及關系[4]，在具象化教學中，類比法通常用于該類問題的分析，通過類比可以使抽象的知識與簡單的事物或過程聯系起來，更易于學生理解。
　　例如，我們可以在講授數據結構中循環鏈表時采用如下實例進行類比，以提高學生的學習興趣和簡化理解過程。
　　有10名登山隊員在山腳下建立了一個營地，每人有一間屬于自己的房間。每個房間都存放了一種唯一的登山工具，且有兩把鑰匙。當所有登山隊員出發以后，在某種突發狀況下可能其中任意一人必須回到營地取回某種特定的登山工具。如何安排才能使返回的人得到任意一種登山工具？
　　經過分析和討論，可以得到如圖1的解決方案，即每人帶自己房間鑰匙一把，每個房間存放相鄰的下一個房間的鑰匙一把，最后一間存放第一間的鑰匙。
　　由此，我們可以和循環鏈表進行類比，形成登山問題的循環鏈表的解決方案。通過這樣的類比，使學生能夠從客觀問題出發，分析出循環鏈表的要素，達到具象化教學的目的。
　　2.2.3圖象法
　　圖象是指事物的形狀樣子，是表現一個事物的直接物。利用圖象這種特殊且形象的數學語言工具，來表達各種現象的過程和規律，這種方法稱為圖象法。具象化教學法中通常利用圖象法來直觀描述某種關系模型，將抽象的概念具象化。
　　面向對象程序設計中類的繼承權限問題一直是一個重點和難點，在教學中若采用圖象法則很容易使學生理解和掌握。設類A、B和C如下。
　　圖 2 表示私有繼承和公有繼承的區別以及各自的訪問權限(約定私有成員或成員函數用圓圈包圍，任意函數最多只能由外向內穿過一層圓圈訪問)。
　　由圖2及事先的約定，我們可以形象地表示繼承關系的訪問權限，即任何外部的函數只可訪問B類中的b1、B1()以及C類中的c1、C1()、a1、A1()；B1()可以訪問B類內的b1、b2、B2()、a1、A1()，而不能訪問a2、A2()；而C1()可以訪問C類內的所有成員及成員函數。私有繼承和公有繼承的區別躍然紙上。
　　3教學效果比較
　　為了驗證具象化教學方法的實際效果，2008年，我們以我校計算機學院2008級計算機應用和信息安全兩個專業的新生作為研究對象，對C語言程序設計分別采用普通教學方法和具象化教學法教學，并對期末考試成績加以分析，結果如表1所示。
　　4結 語
　　本文提出的計算機專業課程中的具象化教學方法是以認識論作為理論基礎，利用自然認知來重現由具體事物到抽象的計算機知識的形成過程。該方法符合認識的客觀形成過程，有利于計算機專業學生更好地學習和掌握復雜抽象的計算機專業知識，具有一定的先進性和優越性。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 黃映玲. 高職數學模塊化教學探究[J]. 高