计算机工程实践能力培养模式

文章编号：1672-5913（2013）20-0045-04

中图分类号：G642

摘 要 ：针对普通高等院校工程能力培养过程中实效性差的问题,提出以学生工程实践能力培养为主的自主学习模式和一种渐进式工程能力培养的训练模式,以C语言编程能力训练和数据库工程能力培养为例,从课程的教学模式和方式上进行探索与实践,通过案例驱动编程能力的训练和“初步体验、独立项目实践、从业实践与实训”的渐进式实践教学模式,达到学生工程应用能力的培养目标.

关 键 词 ：自主学习；工程能力培养；渐进式；案例教学

0 引言

近年来,我国高等教育规模快速扩大,高等工程教育培养规模已经跃居世界第一,但培养学生的质量和工程素质一直存在问题.现行工程教育模式中存在一些共性问题,如在教学过程中存在重理论教学、轻工程实践、重过程形式、轻能力培养、评价考核机制不科学等问题.普通院校的学生普遍存在基础差和自学能力弱等问题.

浙江传媒学院电子信息学院电子信息工程专业的培养方案中,计算机工程应用能力是该专业的能力培养目标之一.为此我们在多年课程教学实践的基础上,针对计算机工程实践能力的培养,建立高级语言程序设计（C语言）、数据结构、Ja语言程序设计、数据库技术与应用的计算机类课程群,以增强工程意识、提高工程素养和工程实践能力为具体目标,以培养学生的自主学习能力为根本宗旨,以4门课为基础提出以学生实践为主的自主学习模式和渐进式工程能力培养训练模式,就整个教与学的管理过程及评价机制开展深入的探索与实践.

1.以学生实践为主的自主学习模式

教学改革的目标是力图实现本科教学模式的3个转变——以教为主向以学为主转变、以课堂教学为主向课内外结合转变、以结果评价为主向结果与过程评价结合转变,这3个转变归结起来就是以能力提升为最终目的.因此,我们对高级语言程序设计（C语言）的教学模式进行大胆改革,探索以学生实践为主的自主学习模式.

高级语言程序设计（c语言）主要讲授程序设计语言的基本知识和程序设计方法,使学生了解高级程序设计语言的结构,掌握程序设计的思想和方法以及基本的程序设计过程和技巧,具备初步的分析问题和利用计算机求解问题的能力.目前,高级语言程序设计（C语言）课程的教学模式仍然是重教轻学和重理论轻实践,教学内容的组织也往往是以语法知识为主线,考试内容偏重语言而不是编程,而编程能力的培养只能通过加强实践达到.

1.1 强化实践教学.激发学生自主学习

传统的课程教学都是采用教师在课堂上讲授知识,学生课后做作业,然后进行几次课内实验的模式.对于这种学习模式,学生只是被动地接受知识,而要掌握c语言程序设计必须进行大量的编程练习.针对传统高级语言程序设计教学模式的弊端,我们彻底改变原来以理论教学和教师讲授为主的教学模式并将其转变为以学生实践为主的自主学习模式,将目前高级语言程序设计（C语言）的64总学时（其中理论44学时,实验20学时）改为96学时（周学时为6学时,课内实验4学时,课外实验2学时）；全部采用实验课授课模式,将教学地点从教室移至实验室,不再进行理论授课,而是由学生自学理论知识,然后上机编程,通过这种形式迫使学生自主学习.

学生在每次上实验课前或在课余时间都要自学实验所要求的理论知识,在课内实验中,根据教师给出的实验指导书验证案例,对案例进行改写,进而模仿案例完成实验要求的内容.对于程序中出现的语法等问题,我们要求学生自行查书或资料解决.实验过程中,我们要求每名学生自主完成实验内容,但在整个学习过程中每个班可分成若干个学习小组,小组成员在课内外可合作学习,相互交流讨论和解决问题,一方面提高学习效率并开拓思路,另一方面也可培养团队合作能力,遇到疑难问题时再由教师答疑.

实验平台可采用任一C语言的开发工具,鼓励学生采用在线判题系统（Online Judge,简称OJ）,为学生自主学习提供一个更好的平台,学生可利用OJ系统在课内外随时学习.教师也可通过分析学生提交的程序实现代码,发现学生学习过程中存在的问题,及时了解学生对知识的理解和掌握情况,同时也有利于学生间形成互相竞争的机制和一种良好的学习氛围.另外,课程还提供网络和视频教学平台,便于学生更好地进行自主学习.

学生通过自学和进行大量的上机训练,逐步熟悉并掌握c语言的基本语法和使用,具备基本的C语言编程能力.通过这种方式,学生变被动学习为主动学习,很快适应大学的学习方法,培养了独立解决问题的能力、进行程序设计的兴趣和学习专业的兴趣.

1.2 以案例驱动教学,转变教师角色

在传统的教学模式中,教师始终充当主角,大多数教师都会精心组织教学内容,想方设法将知识传授给学生,但事实上,学生在课堂上却往往感到枯燥无味,收效甚微,而在实验课上面对编程题又无从下手,因此教师必须改变观念.授人以鱼不如授人以渔,教师应当更多地承担引导角色,改变教学模式,令学生变为主角,变被动学习为主动学习.

课程教学完全是以学生上机实验自主学习为主,但要在教师的引导下进行.在整个教学过程中,教师拟作2～3次课的讲授,一是为整个课程作入门铺垫,主要介绍课程的教学目标、学习方法、课程概论、课程主要知识点、程序设计思想以及程序的基本结构,使学生了解课程的要求以及课程的教学组织形式,了解C语言程序课程概况；二是讲解如何上机调试程序,让学生掌握判断和定位错误,学会分析、解决错误和测试程序的方法；三是对课程学习过程进行控制并进行总结归纳.

在整个教学过程中,教师要能及时了解学生的学习进展情况,在实验课开始时检查学生的预习情况,在实验过程中适当给予提示或帮助学生答疑,在每次实验课程结束后略加小结,然后布置下一次的实验要求.最重要的是教师要精心设计实验案例和实验课程组织方案,给出能利于并引导学生自学的实验指导书. 实验内容的组织以程序设计为主线,以编程案例为驱动,侧重以编程引导学生对语法知识的深入理解.实验指导书主要包括实验目标、知识点预习要求、实验内容等方面,实验内容包括验证案例程序的详细内容和步骤、要求进行改写的程序以及要求仿写和完成的实验程序.此外,教师还可以另设计一些提高性的内容以供学习能力较强的学生完成.

2.渐进式的工程化实践教学

数据库技术及应用是与各专业应用结合比较紧密的应用技术基础课程,是一门工程性和实践性都非常强的课程,因此我们主要以工程化实践教学模式进行数据库技术与应用课程的教学,根据“初步体验、独立项目实践、从业实践与实训”3个层次实行渐进式实践教学训练.在教学过程中,我们注重培养学生的工程能力,强化学生的工程实践意识,从教学内容的组织和实验环节的设计到课堂教学案例和实验教学的开展,都围绕工程素养的培养进行遴选.

2.1 采用工程案例驱动的理论教学模式

在理论课讲授方面,我们以工程案例驱动模式进行教学,以网上书店的开发案例贯穿教学全过程,将数据库基本原理和设计技术融于案例教学过程.同时,根据浙江传媒学院电子信息工程专业的传媒行业特色,对教材的内容进行优化整合,增加与新媒体应用相关的多媒体数据库等新技术内容,加强数据库工程应用设计及网络数据库应用技术能力的培养.在各章的教学中,我们用案例进行分析,逐层引导,全过程地阐述数据库系统原理及应用中的各类概念和技术问题.

2.2 实行渐进式的工程化实践教学过程

1）初步工程训练体验.

课程的教学除了理论教学外,还有相应的课内实验教学.实验内容分成两部分,一部分是数据库技术的基本实践,主要包括特定DBMS的使用、SQL语言的编程练习以及数据库的连接技术；另一部分是小型数据库应用系统的开发,采用工程化的基本思想,组织学生分组设计实现一个初步的工程项目,培养学生的自学能力、主动学习能力、团队协作能力以及初步的工程实践能力.

在初步工程训练体验阶段,教师提出工程设计的基本功能和性能要求,包括系统界面设计、基本的数据操作和查询统计功能设计、性能指标设计等基本要求.学生可自由组成小组,根据教师要求自主选题并自主选择开发工具和数据库环境,在完成基本功能要求的前提下,可以结合自己的工程项目设计实现一些特色功能模块,然后完成项目设计的总结报告.最后,教师对每个小组的作品进行项目验收,要求每个小组制作PPT进行项目工作汇报并演示所设计的作品,由学生推选出的若干学生评委负责项目评分.工程项目设计成绩作为该小组成员平时成绩的主要评分依据.

2）独立工程训练实践.

独立工程训练实践要求学生在课程设计阶段完成.该阶段要求每个学生自主完成一个真实的或模拟的项目开发实践,以着重培养学生的自学能力、独立从事工程实践的能力、基本的分析问题和解决问题能力.

课程设计阶段要求学生自学数据库开发工具和环境,强调独立设计,强化学生查阅资料能力、自学能力、创新设计和实践能力的培养.在此课程设计阶段,教师除了提出项目设计的基本能力训练要求和设计作品的基本功能和性能要求外,还给出一系列参考选题让学生选择.学生也可以自主选题,但需征得教师同意,以保证选题的质量.为避免抄袭等行为的发生,每个学生的题目和内容必须不同.同时,课程设计阶段会要求学生采用与上一次设计不同的工作模式（C/S或B/S）,采用工程化的手段和方法完成基本的设计实现工作.

课程设计完成后,指导教师组织学生评委（7人）对学生作品和设计方案进行检查,最后通过汇报答辩的形式评定作品设计成绩.作品设计和汇报答辩成绩由学生评委给定,教师在设计过程中负责答疑,在答辩过程中负责点评,但教师有权对成绩进行微调.另外,在课程设计结束后,学生要完成课程设计报告,教师对课程设计报告批注评语并给出成绩,课程设计的最终成绩由作品设计成绩和设计报告成绩组成.

经若干次实践证明,上述实践教学方法既减轻了教师的工作任务,同时又促使学生相互学习并取长补短,在促进学生自主学习、主动学习和实践的同时,也提高了学生的表达能力；通过课程设计报告,学生提高了撰写规范的项目设计方案的能力和设计总结报告的水平.

3）从业工程训练实践.

从业工程训练实践主要指学生在企业实习期间,以行业一线的真实工程项目为背景,参与并完成相应的工程项目设计实现工作（或作为其毕业设计）,培养数据库工程应用实践开发和运用数据库技术从事怎么写作外包等实际应用开发能力.

第3阶段主要是结合实际数据库工程项目,尤其是与传媒应用密切相关的数据库工程项目的设计与实现工作,如电视节目查询点播系统、媒体资产管理系统、影视资料编目系统等.这一阶段的实践主要培养学生的实际应用能力,帮助其尽快适应社会需求,在离校前具备应对复杂工程实践的基本能力.通过3个阶段的实践教学,学生能够初步具备到一线从事数据库工程及怎么写作外包等项目开发的基本能力.

3.以能力培养为目标的考核评价机制

教学方法和手段中的一些不足之处,不可避免地会导致考核评价机制不科学和不公平现象的发生.多数课程的考试都采用期末笔试形式,课程考试无法真正做到考核学生的实际工程能力,为此改革评价方式宜与教学模式改革相配套.

为使实践训练能落到实处并能给出客观公正的实践评价,我们对于C语言、Ja课程以机考为主,采用具有自动评价学生程序功能的程序设计上机练习及考试系统,改变期末笔试的考试形式,在开学半学期后每两周组织一次机考,采用多次开卷机考的方式进行课程考核.通过考试的学生如果不满意成绩,还可以在学期结束前的任何一次考试中重考.数据结构与算法课程考核分为笔试和机考两部分,期末总评成绩建议按照平时成绩占20%、笔试成绩占40%、机考成绩占40%的比例计算.

数据库技术与应用课程的成绩由理论考试成绩和工程项目设计成绩两部分组成,理论考试和工程项目设计各占总成绩的50%,其中设计作品占40%,设计报告占10%,不再单独设置平时成绩,而以初步的工程项目实践成绩作为平时成绩.课程成绩的评价采用理论学习与能力培养并重的方式.