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关于程序设计在工科院校中教学改革的探讨
关于程序设计在工科院校中教学改革的探讨
赵永华，张玉春，侯彦利
（吉林大学公共计算机教学与研究中心，吉林长春130012）
摘要：针对程序设计课程教学中存在的问题，根据工科院校的培养目标和课程的教学特点，结合本校工科学生的专业特点以及各专业对程序设计的不同要求，本文在教学内容的整合、改进教学方法、现代化教学手段的使用和考核等方面进行了探讨。
关键词：程序设计；教学改革；专业特点
作者简介：赵永华（1979-），女，博士，就职于吉林大学公共计算机教学与研究中心，职称为讲师，研究方向：图像处理、视频检测、主动安全；张玉春（1964-），女，硕士，就职于吉林大学公共计算机教学与研究中心，教授，研究方向：计算机应用；侯彦利（1966-），女，学士，就职于吉林大学公共计算机教学与研究中心，教授，研究方向：计算机应用。
随着我国市场经济的快速发展，全国各个高等院校都根据自己学校的特点研究制定了自己学校的教学培养目标和计划。工科院校对学生的培养重点是利用所学知识解决实际问题，属于培养应用型技能人才。培养应用型技能人才将主要为社会承担把专业理论和技术转化为分析和解决生产问题的任务，其特点是：学用结合、学做结合、学创结合。人才培养是各个高等院校的主要任务，但是如何培养满足社会需求的应用型技能人才还处于探讨研究阶段，因此以应用型技能培养为教学目标的普通高等学校，都必须积极进行应用型人才培养的教学研究与改革。
本人所在院校的学生专业主要是汽车、机械、材料、交通等。随着信息智能化的发展，所有工科专业的学生就应该能够了解和掌握一些主要智能部件的控制，即如何对智能部件进行设计、编程控制等，这就要求学生对程序设计具有一定的应用能力和实践能力，而不是仅仅了解程序设计的基础知识和一些简单的程序编写。同时，程序设计课程的开设是为了培养学生利用计算机处理问题的一种思维方式。因此，我们应该改变“轻基础、重专业、轻实验、重课堂”的思想，重视培养学生上机动手的编程能力，用所学的基础知识去解决实际生活的问题。在交通专业方面，以交通工程控制方向为例，其学生学习程序设计主要为了对控制信号进行配时，除了具备该交通专业知识，还要具有编写程序对信号进行控制的能力。如编写一段对红绿灯进行控制的程序，虽然只是一个很简单的循环控制程序段，但是却把所学知识运用到实际生活中。
不但要考虑程序的编写，还要考虑程序的实用性，如红灯、绿灯亮的时间比配等。再如，在工科学生中，最多处理的是对一些简单芯片的控制，如何编写程序去控制这些芯片，使其达到预期的功能和效果，这要求学生不仅要有编写程序控制芯片的基础知识，还要求学生能够按照实际要求完成芯片具备的功能，故我们在实际教课过程中，要把实际生活中要解决的问题提取出来，利用课堂所学知识去解决它们、实现它们。
目前，在本人所在院校的工科学生必修的程序设计课程，主要有C语言程序设计基础、微机原理与接口技术。进度安排是大二上学期开设C语言程序设计基础，大二下学期开设微机原理与接口技术。其中，C语言程序设计基础主要是在VC环境下的高级语言程序设计，而微机原理与接口技术课程中的软件编程部分主要是一种低级语言程序设计———汇编语言程序设计。虽然汇编语言程序设计是一种常见的对芯片进行编程控制的语言，但是，随着信息技术的发展，大多数芯片均可以利用C语言进行编程控制。所以，本教研室利用单位所购买硬件实验平台，引导学生先使用汇编语言编写程序对芯片进行控制，了解汇编语言的编程特点，再与C语言程序设计作比较，认清高级语言与低级语言程序编写的各自特点，再试着改用C语言编程进行控制。同时，开放创新实验栏目，引导学生进行嵌入式C程序设计、综合实训等。因而，本文提出一种采用先进的教学手段、教学方法以及教学理念，对学生进行系统地训练，进而提高教学效果、实现教学目标。
在教学方法方面，本文提出一种“课堂教学、网络教学和实践教学”相结合的立体化教学模式，课堂教学采用多元化的教学方法和教学手段，网络教学提供丰富的教学资源，实践教学以开发学生的能力为主。
理论课堂教学形式采用“以多媒体教学为主，板书为辅，现场编演示”的方式，使课堂教学与实验教学相结合；课堂教学方法采用“项目驱动教学法”，在教学过程中以一个项目为主线展开，把相关的知识点融入到项目的各个环节之中，层层推进项目。实验教学采用“问题探究教学法”。在实验教学中，以开发学生的能力为主，教师根据教学要求和教学的重点、难点，设计问题来组织教学，学生通过分析问题，建立数学模型、确定算法、编写程序、调试程序。实践教学重视编程培养，强化并提高学生的动手实践技能，在实践中培养学生的程序设计的基本思想和实践编程解决实际问题的基本能力。结合学生的专业进行教学，提高学生在专业领域内的计算机应用、开发和创新能力，使学生在未来的工作中能利用计算机解决本专业领域的难题。
在教学手段方面，采用先进的现代化设备，“以多媒体教学为主，板书为辅，现场编演示”的方式，使课堂教学与实验教学相结合；课堂教学方法采用“项目驱动教学法”，在教学过程中以一个项目为主线展开，把相关的知识点融入到项目的各个环节之中，层层推进项目。实验教学采用“问题探究教学法”。在实验教学中，以开发学生的能力为主，教师根据教学要求和教学的重点、难点，设计问题来组织教学，学生通过分析问题，建立数学模型、确定算法、编写程序、调试程序。
在教学内容方面，除了讲授程序设计的基础知识，即程序设计的基本语法、基本思想、结构化程序设计的一般方法，使学生能够了解程序设计的整体结构以及语法要求。还要结合学生所学专业，提高学生在专业领域内的计算机应用、开发和创新能力，使学生在未来的工作中能利用计算机解决本专业领域的难题。实验阶段就是对课堂所学知识的实现和应用，通过上机编程、调试过程，检查自己对知识掌握和理解的情况。同时，通过调试过程中出现的问题，让学生掌握一些常见错误的处理方法和解决技巧。在程序的编写和调试阶段，虽然教师能够帮助学生解决一些常见的错误，但是，学生在课下做作业或练习时出现的问题，常常不能得到及时的解决。为此，本教研室所有教师，利用空闲时间，建立了“C语言程序设计基础”与“微机原理与接口技术”课程网站。在此网站上，开设了理论教学、实验教学、学习资料、开放创新实验以及互动等栏目。通过网络资源平台，学生自主学习，师生之间、学生之间可以同步或异步、同地或异地进行交互，使其成为课堂教学的有益补充。建设和完善学生自主学习网络平台，课程的各类教学资源均放置在网上，学生可以通过网络平台自主学习、自我测试、与教师进行交流、检查学习效果等，为学生自主学习提供更广阔的空间。
在对学生进行考核的方面，本教研室采用“平时成绩+机考成绩”的方式进行。其中，平时成绩占30%，包括“课堂出勤、习题作业、实验”等几部分。目前，大学生上课出勤率偏低在高校中是一种普遍现象。课堂出勤主要是督促学生认真上课，能够按时、准时上课，同时，从一定程度上提高了学生上课的出勤率；习题作业主要是针对各章所讲授知识点的回顾与理解，学生通过课下预留的习题作业，对知识起到复习和巩固的效果；在平时成绩中，实验部分的分值比重最大，由于实验设备的管理要求，学生必须在固定的时间、固定的计算机或硬件实验平台上去完成每一次实验，实验的完成采用网络形式，即实验内容以及实验过程均在计算机上，通过网络系统进行，学生完成后自己提交即可。机考成绩占70%，主要是对课程基础知识的掌握和理解。在机考过程中，每位学生的试卷内容各不相同，是学生在计算机上登陆考试系统后抽题组卷形成，考试结束后，机器自动判卷。最后总成绩为机考成绩（百分制）乘以70%加上平时成绩（百分制）乘以30%。
综上所述，本文针对程序设计课程教学中存在的问题，根据工科院校的培养目标和课程的教学特点，结合本校工科学生的专业特点以及各专业对程序设计的不同要求，在教学内容的整合、改进教学方法、现代化教学手段的使用和考核等方面进行了探讨。从本教研室采用这种教学改革方法的效果来看，本文提出的教学方法、现代化教学手段以及考核方式是可行、有效的。
参考文献：
[1]张玉春，孙大元。C语言程序设计教程[M].北京：清华大学出版社，2013.
[2]孙大元，张玉春。C语言程序设计实验指导与习题解析[M].北京：清华大学出版社，2013.
[3]赵永华。基于能力培养的微机原理与接口技术课程的教学改革探索[J].吉林省教育学院学报，2013，（7 ）。
[4]赵永华。关于“微机原理与接口技术”课程实验平台与内容的研究[J].科教文汇，2014，（8 ）。
[5]赵永华。关于“C语言程序设计基础”课程教学方法的探讨[J].教育教学论坛，2015，（5 ）。
[6]侯彦利。微机原理与接口技术[M].北京：科学出版社，2011.
[7]冯博琴。微型计算机远离与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2007.
[8]伟褔。Lab8000系列单片机仿真实验系统，使用说明书[Z].南京伟褔实业有限公司，2010.
[9]爱迪克教学实验系统实验指导书[Z].上海航虹高科技有限公司，2001.
[10]侯彦利。微机原理与接口技术习题与实验指导[M].北京：科学出版社，2011.
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