學分制下程序設計課程實驗教學的實施與創新

胡安明　諶頏

摘要：學分制與實驗教學的結合發揮了教育實踐性的作用，并彌補現階段的教學缺陷。文章通過闡述學分制下實驗教學的內涵，聯系實際，提出了創新實驗教學內容，變革實驗教學方法及手段，規范實驗教學的考評方法等設想。關鍵詞：學分制；實驗教學；實施與創新

實驗教學是隨著近代自然科學的發展興起的，現代科學技術和實驗手段的飛躍發展，使實驗教學發揮越來越大的作用。

通過實驗，既可以把知識與技能相結合，又能夠培養學生的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究興趣。縱觀實驗教學所具有的開發平臺多元化、開源創新、課程參與自主性高等優點，它需要一種更為靈活的學分制來適應計算機專業教學改革。對于程序設計實驗教學而言，學分制具有靈活、創新激勵、尊重主體等特點。從這一意義上講，學分制更有利于實驗教學應用于計算機專業課程的發展與創新教學模式。

1學分制概述

1871年，學分制最初出現在哈佛大學，查爾斯·W艾略特校長實行自由學分制。學分制改革給了學生更多課程選擇權，提高了學生學習的主動性以及自由度，學生可以更好地規劃學習課程以及控制學習進度。實驗教學作為程序設計課程教學中的重要一環，其實施與創新深刻影響著學分制的改革。

實行學分制以來，由于教學班級由不同學科，不同專業以及年級的學生組成，客觀上給程序設計的實驗教學帶來許多新問題，主要有：知識結構各異的學生，如何實施實驗教學；針對不同專業學生的教學目標，如何設置實驗內容；分層制定考核標準能更加真實反映出不同層次學生的學習效果。

2實驗教學的實施

實驗教學的實施是教育課程改革的重要內容，是貫徹新課程標準和課程計劃的基本要求。教師、實驗教師、學生、實驗教材、實驗儀器設備構成了實驗教學的基本要素，這些要素的集合與相互作用就構成了實驗教學過程。其中，程序設計實驗教學，是指學生在教師的指導下，在軟件工程實驗室里，使用一定的開發環境，軟件和平臺，通過文本編輯器進行程序代碼輸入（可以增加，刪除，修改），編譯（將程序代碼按一定規則變換成機器可以識別的可執行代碼序列），連接（將編譯的代碼序列與必須的啟動代碼，用到的庫文件按規則組合連接成可執行程序），執行的過程，學生能夠在調試程序的實驗中觀察變化，并從中獲取新知識或驗證知識的教學方法。

長期以來，程序設計類課程實驗教學被師生公認為是較難入門的，究其原因主要有：語法結構多，函數內容厚重，學生不能很快適應計算機解決問題的思維方式；課堂實驗單元學時不足，很難向項目開發進行拓展；由面向過程過渡到面向對象的程序設計實驗，學生思維較難轉變；尤其是實驗班人數多（約50人），實驗指導任務繁重。

事實上，程序設計類課程實驗教學是計算機專業核心技術課程。通過實踐，學生不僅可以學會用某種計算機語言去表達自己的思維，領會程序設計的基本思想和方法，運用計算機求解實際問題，還能提高學生分析問題的能力，有利于培養邏輯思維能力。由此可見，開展實驗教學，讓學生進行探究性學習，對訓練學生的動手操作能力、觀察檢測能力、數據處理能力、獨立思考能力，培養和提高學生的科學精神和創新思維具有極為重要的意義。

3學分制下實驗教學的創新思路

3.1合理制定分級式實驗教學計劃

以培養學生的綜合職業能力為前提，根據實驗單元內容，實驗類別，實驗類型，實驗要求進行合理規劃實驗人數，實驗時間以及實驗地點。并合理制定分級式實驗教學計劃，主要包含基礎驗證實驗教學，綜合設計實驗教學，研究創新實驗教學的教學計劃。

（1）基礎驗證實驗教學。基礎實驗教學旨在鞏固學生的基本知識，技能和方法，通過一系列的基礎實驗訓練，一是深化學生的理論知識；二是學會把基礎理論融會貫通應用到平臺進行簡單應用；三是在扎實實驗基礎上提升專業基礎，為專業實驗以及綜合實驗積累知識以及方法技能。創新基礎實驗教學，如教師應適當地把基本實驗知識（C語言程序設計的知識）遷移到學習VC++面向對象程序設計，引導學生在已有知識上較易地過渡到新知識，實現新舊基礎知識在實驗教學中融會貫通。例如：在C語言程序設計中定義變量，初始化變量的方法與在VC++中的理論基礎一致，都是接受程序運行中變化的量，但是其設置方法和思路不一樣，在VC++面向對象程序設計中，一般都是為對象（如編輯框控件）關聯變量，一旦關聯變量，系統就會主動地根據變量的類型初始化值（如整形變量初始化為0，字符串變量初始化為空串）。

在基礎實驗中，由于學生慣性理論接受性思維的形成，教師應適當講解實驗的方法和步驟，針對難點難題，應提供反復多次的實驗演練，尤其是容易出錯的地方，應多次強調引起學生的注意。盡可能化繁為簡，使學生熟悉實驗的基本方法，實驗規則，針對不同編程語言的學習正確地選擇并使用開發環境，如（vb.net，VC++，C#，J#等程序的開發應選擇微軟提供的Visual Stdio2010/2012/2015以上的開發平臺）。完成實驗后，學生應能寫出較為完整的實驗報告。其中，實驗報告除了反映實驗結果之外，還要有學生的實驗思考以及實驗領悟，不斷提高學生實驗能力以及實驗思維。

（2）綜合設計實驗教學。綜合設計性實驗的突出特點是綜合性強，覆蓋面廣，具有代表性。學生在已經掌握了一定的實驗基本知識和實驗基本方法后，就能在教師的引導下，自主確定實驗方法和步驟，鍛煉自己的技能。

此階段，需要注意轉變實驗教學理論過于繁、透、細的做法，應培養學生主動學習能力，鼓勵學生多思考，多調試，多遷移。把基礎驗證中掌握的實驗知識結合編程思路設計實驗。

（3）研究創新實驗教學。創新性實驗是高等學校教學質量與教學改革工程的重要組成部分，通過開展實施，帶動廣大的學生在專業實踐上得到科學研究與發明創造的訓練，轉變目前高等教育培養過程中實踐教學環節薄弱，動手能力不強的現狀，改變灌輸式的教學方法，推廣研究性學習和個性化培養的實驗方式，形成創新教育的氛圍，建設創新文化，提高教學實驗質量。

研究性實驗一般結合課程設計或者學生的畢業論文進行，可選范圍是教學方面的有關理論探討，或者科研方面的某一專題研究，也可以是游戲開發程序。研究實驗教學主要培養學生分析問題，解決問題的能力，在前期基礎累積的基礎上，由學生一人或者小組設計實驗方案，自行確定實驗方法，完成一項開發。

3.2運用混合式課堂實驗教學模式

針對不同專業，不同年級組成的教學班，傳統實驗教學模式顯然不能滿足實驗教學需求，采用“多媒體課件+編輯器+語言環境+屏幕錄像軟件”相結合的混合實驗教學模式能較好解決這一矛盾。該模式的基本構成是：教師授課以多媒體課件為主線，運用文本編輯器實現程序的設計，運用語言環境編輯/編譯/調試并運行程序，運用錄屏軟件把課堂上演示的實驗過程錄制下來，為學生實驗提供輔助學習，實現課堂內容的重復再現學習，提高實驗以及知識轉化能力。

多媒體課件主要用來反映實驗教學的主要內容，課件力求簡明扼要，突出概念/語法/算法表示，程序設計思想，包含實例以及注釋。

3.3創新程序設計教學與實訓平臺

應用互聯網技術和服務器技術打造一個開放的實驗平臺，為實驗教學改革提供了較好的技術支持。使得師生可以無時空限制，通過教室、實驗室、宿舍或其他地方的互聯網接入點都能進行實驗。

目前市面推出的OpenLab實訓平臺，是一款用于程序設計教學、日常練習、上機實驗、單元測試、期中期末考試的綜合性的教學管理和實驗平臺。平臺目前支持C語言、C++，Java，C#和數據結構5門課程。平臺分成管理員、教師、學生3個端口登陸。管理員進行平臺數據定義和維護；教師通過平臺開設課程，安排學生參加實驗，通過統計功能全方位監控和了解學生的學習進程；學生通過平臺參與學習、實驗和考試。該實訓平臺的推出大力支持基礎實驗教學與設計實驗教學，實現專業基礎理論與專業技術的有機結合，提高學生的編程開發能力。

3.4完善學分制下實驗教學的考評方法

（1）完善開放平臺的評分機制。教師端可以設置學分制下多種實驗評分績點，包括：設置不同難度題目的得分；設置日常練習、單元實驗、期中考試、期末考試的權重；學生完成實驗后，能及時得到反饋，了解實驗做得正確與否。平臺根據測試結果和評分機制，自動給學生打分。通過自動評分機制，在不增加教師工作負擔的情況，有效地加強了教學管理。

（2）優化在線考試平臺。在線考評平臺的設計使得教師能從班級（整體）、學生（個體）、實驗3個角度全方位了解學生的學習進度和掌握程度。

平臺不僅僅只是完成傳統實驗任務，還能將整個教學過程融為一體，將開課、選課、日常練習、單元測試、期中期末考試、補考、重新多個環節統一到該平臺上，并根據學生的成績累加學分。老師還可以通過平臺自動生成試卷并安排考試，不及格的學生可以方便安排進行補考等等。