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关键词:OWL;相似度;本体
中图分类号:TP301.6文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2012) 05-0000-02
一、引言
本体可以提供强大的知识表示方法,是信息检索领域中的重要内容。传统的本体概念相似度计算方法大多采用特定于描述语言的通用推理服务来进行匹配,这些方法忽略了概念的语义信息。在概念检索或语义查询系统的实验过程中,利用本体对领域知识进行建模,使查询结果满足语义方面的匹配,避免了基于关键字进行简单查询的局限性,在构建基于本体的语义信息检索系统的过程中,提高了查询结果的准确率和召回率。
二、本体描述语言OWL
OWL(Web Ontology Language)是语义Web中本体描述语言的标准。OWL在资源描述框架RDF(Resource Description Framework)的基础上,添加了更多的语义结构的声明,从而对RDF进行了扩展。OWL语言建立在描述逻辑DL(Description Logic)的基础上,因此OWL具备良好的知识表示能力和机器推理能力。领域知识本体可以做如下定义:
Onto=(V,C,P,H,R) (1)
其中:V表示概念词汇集,C表示本体概念,P表示属性,H表示层次,R表示概念之间的关系。
分析OWL语言中描述元素,对于基于语义特征的概念相似度计算方法非常重要。OWL语言中有四类不同的语义描述元素:
第一类描述元素用于定义本体中实体集合,主要包括类Class和实例Instance。
第二类描述元素用于生成一个本体的特征集合,包括描述本体实体的类层次描述元素和属性特征描述元素以及其他各种约束的描述元素。
第三类是用于描述实体之间,以及特征之间的异同关系的描述元素。
第四类是本体中的补充性的描述元素,以及现有算法尚不能有效支持的特征。
三、基于本体的概念相似度计算
(一)属性相似度
在现实世界中,事物可以由各种属性来进行描述和分类,属性的相似度可以通过两个概念属性集合的相似程度来进行计算。
其中,Ci∩Cj表示概念Ci与概念Cj的相同属性集合;Ci-Cj表示在概念Ci中存在而概念Cj不存在的属性集合;Cj-Ci表示在概念Cj中存在而在概念Ci中不存在的属性集合,α,β,γ为调节权重参数,且α>β=γ。
(二)语义层次距离
本体作为一种知识表示模型,其所包含的概念、属性和关系可以通过有向图的形式进行表示,节点表示概念,边表示关系,概念之间的语义距离可以表示为概念节点之间最短路径边的数目,用 表示。语义相似度和语义距离之间存在如下对应关系:
1.两个概念间的语义距离为0时,其相似度为1;
2.两个概念间的语义距离为无穷大时,其相似度为0;
3.两个概念间的语义距离越大,其相似度越小。
在本体中,如果两个概念的语义距离相同,那么概念的语义相似度由它们所处的层次决定,所处的层次越深,其所对应的语义相似度越高,反之则相反。
其中,h为本体有向图的最大深度,L为概念Ci和Cj之间有向边的数量。考虑到层次深度对语义相似性的影响,同时,层次深度也能判断出两个概念的上下位关系。综合考虑语义距离和层次深度,可以使用树形结构来对本体进行表示.
其中,hi和hj分别表示概念Ci和Cj在本体树中的深度; 表示本体树的最大深度; 为调节参数,对系统所需的相似度进行动态调节,表示本体树中深度和广度对概念相似度的影响。
(三)基于属性和语义距离的柔性相似度
本体概念的相似度要综合考虑概念的属性以及概念之间的关系,它们对概念的相似度具有重要的影响。综合考虑概念的属性和层次关系对概念相似度的影响,对公式进行权重调整,得到领域本体中两个概念的相似度计算模型.
其中, 是权重系数。由于概念相似度的主观性较强,因此对于不同的服务请求,可以通过权重系数的调节来决定本体概念的属性和层次关系对相似度的影响,从而确定系统所需要的相似度阈值。概念相似度的变化趋势是一种线形关系,参数的取值会影响相似度的大小,但是对概念的相似顺序没有影响。
(四)算法描述
给定相似度算法sim(Ci,Cj),该算法最主要的工作是计算两个概念的相似度。相似度算法描述如下:
第一步:预处理。构建相似度矩阵A,提供任意两个概念之间的相似度度量,其中Aij=sim(Ci,Cj)。显式定义所有的等价概念和反义概念的概念元素集合,赋值为1和0,在相似度矩阵A中,除了能被初始化的元素,其它每个概念的取值都与中参数取值有关的,因此,对同一个概念,可能得出不同的相似度,设定相似度的取值区间为(0,1)。
第二步,解析本体文件,并抽取出本体中的类、实例和属性,并根据其在本体树中所处位置设置参数构建特征向量,向量的相似性反映了本体中的类、实例和属性的相似程度。
第三步,计算概念之间的特征向量的公共属性和差异属性,并根据实际需要,设定概念差异的参数。
四、实验
本体概念相似度,即依赖于概念属性的相似程度,又依赖于本体概念的层次关系。概念的相似属性越多,说明两个概念越相似。而概念的层次关系反映了领域专家对概念的层次关系的定义,如果调整了概念的层次,相似度也会发生很大的变化。
实验所用本体数据采用Protégé 2000自带的pizza本体,pizza本体包含97个类命名,采用了OWL语言描述。该本体描述了领域内的概念、属性以及它们之间的关系,很好的体现了本体的语义特征。根据上述公式的计算方法得到的概念相似度结果。其中各参数取值为:ρ=5,α=0.6,β=γ=0.2,θ=0.2。
对于概念相似性的判断,通常以领域专家的判定作为标准。对于一般的概念,领域专家给定的概念匹配顺序为:同义概念>父子节点>相近属性的节点>兄弟节点>其它节点。虽然使用了不同的计算方法,但是得到的概念匹配顺序基本相同。实验结果客观地反映了本文所采用的概念相似度计算方法的有效性。
PizzaTopping与PepperTopping作为较近的属性结点,相似度要大于作为兄弟结点的PizzaTopping与PizzaBase,同时小于作为父子结点的PizzaTopping和VegetableTopping,同一个父节点VegetableTopping和CheessTopping与VegetableTopping和PepperTopping相比,属性相似度大的概念综合相似度大。
TF-IDF(Term Frequency Inverse Document Frequency)方法是文本相似度的计算方法中最为典型的一种方法[12],传统的TF-IDF方法是一种将文本转化为向量形式,用于计算文本相似度。该方法没有考虑到概念的属性相似性,本文利用领域本体改进传统的TF-IDF的空间向量模型:
其中, 是传统TF-IDF方法的计算权重; 是概念在领域本体中计算得到的权重; 是根据TF-IDF值对本体相似度进行加权处理得到的计算结果。
评价信息检索性能优劣的最通用和最重要的两个指标是查准率(Precision)和查全率(Recall),因此本文采用查准率P和差全率C对实验结果进行评估。
相似度的结果不同,会对查准率和查全率产生比较大的影响,一般情况下,查准率和查全率会呈现出相反的趋势。由于查全率对于大规模海量数据不容易进行统计,因此通常只有在数据规模较小的情况下才能统计出来,因此,查准率比查全率更容易进行统计,在实际应用中也更有意义。
实验所用测试数据来自Yahoo!网站收集的关于pizza的数据。本文采用支持向量机SVMs(Support Vector Machines)[14]分类方法,使用空间向量模型对测试文本集合进行分类测试。本文对两种权重表示的测试文本进行分类,对于不同的惩罚系数c进行实验比较,
利用本体改进的概念相似度计算方法,在不同的惩罚系数下,本文方法比传统的TF-IDF权重在分类准确率方面有一定的提高。实验表明本文方法能充分利用OWL的语义特征来计算相关概念之间的相似度,因而可以为基于本体的文本分类和聚类方法提供参考。
五、结论
本文提出了一种基于OWL语言描述的本体概念相似度计算方法,通过结合OWL属性特征与概念层次关系来计算概念相似度,并通过与传统的TF-IDF方法进行比较实验。实验结果表明,本文的相似度计算方法能够有效的反映出概念之间的语义相似度,对文本分类的准确率方面有明显提高。本文的后续研究将在现有探讨语义相似度的基础上,进一步分析本体描述语言所包含的语义特征与概念属性的权重问题等,这对于基于本体的文本分类和聚类问题研究有着积极的作用。
《计算机应用基础》作为高职院校的一门公共必修课,是非计算机专业学生获得计算机方面知识的最重要途径,尤其是在培养应用型、技能型人才的高等职业技术院校更为重要。然而传统的计算机应用基础教育模式是以教材知识点为核心,缺乏创新,学生学习的积极性主动性不高,实践能力较差。
为了不断提高技能水平,增强就业竞争力,高职院校的学生在取得大专学历的同时,努力获得各种职业资格和岗位资格证书,而全国计算机等级考试一级MS Office就是其中之一,它用以测试学生的计算机应用知识的掌握和实际操作能力。从历年我校学生参加的国家一级MS Office考试的成绩(满分100分,60分及格)来看, 过关率排名在全区范围来讲即使相对比较靠前,但绝对成绩还是较低,这充分证明了传统教育模式的弊端。
因此,笔者尝试将CDIO理念应用于高职院校计算机基础课程的教学中,分析CDIO指导下教学的特点和实施教学的思路,以包头轻工职业技术学院为例,结合本校计算机基础课程的目标和学生的特点,探索一种新的教学模式。
2 CDIO简介
CDIO代表构思(ConcEive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate) ,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体 ,让学生以主动的、 实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。
CDIO理念是做中学和基于项目教育和学习的集中概括和抽象表达。它提出系统的能力培养方案与实施办法,与我国高职院校所倡导的项目教学及校企合作办学在理念上具有一致性,这就决定了CDIO引入高职教育具有十分重要的作用。
从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究,创立了 CDIO 工程教育理念。国内最早引入CDIO工程教育理念的是汕头大学工学院,经过多年的实践表明,CDIO理念非常适合工科教学的各个环节。目前国内已有近四十所CDIO试点高校,并且教学改革多集中在本科院校的机械、电气、土木这些学科类别进行,而高职院校对于这种教学模式的渗透相对较少。
3 计算机应用基础教学改革策略
3.1 编写适合教学要求的教材
根据教学要求和改革思路,以及国家一级MS Office考试大纲的要求,编写一本相适应的教材,教学内容应该突出应用性和先进性,希望学生能够学以致用。教材一共可以分为七章,第1章计算机基础知识,第2章认识Windows 7操作系统,第3章文字处理软件Word2010,第4章电子表格处理软件Excel2010,第5章使用演示文稿制作软件PowerPoint2010,第6章计算机网络基础知识。其中第1章和第6章是纯理论性的知识,可以以选择题的形式考核同学们的掌握情况,其他章节我们可以分为若干个任务,每个任务对应1~2课时的教学内容,每章之后还有实训的要求和内容。其中任务部分较为详尽地介绍一些实用的操作,如同老师在手把手地对学习进行实践操作一样,而实训部分则结合任务内容提出一些要求,学生在思考之后才能进行操作,以期对基本操作水平进行巩固提高。
3.2 灵活运用教学方法和手段
坚持以教师为主导、学生为主体的现代教学理念,课程的实训环节将教学内容设计为教学项目,围绕项目的完成开发若干任务单元,每个任务单元的实施都包含构思、设计、实施、运作等4个环节。教师在教学过程中应该灵活采用个案教学、项目教学、问题教学、任务驱动式教学、启发式等教学方式方法,以充分调动学生的学习积极性,加深其理解。教学做之间形成良性互动、互相促进,整个项目设计的精髓是实践性和可操作性,项目设计环环相扣,紧紧围绕所需学习和掌握的内容,形成一个整体教学方案和授课模式。比如说利用Word创建一份个人简历。该项目涉及到以下几个主要知识点:表格的基本操作、编辑和排版文档、图片的处理。教师可以引导学生充分发挥自己的潜力,利用已学的知识设计一份精美独特的个人简历。首先进行构思,个人简历一般包括哪些部分,学生们可以借助网络等手段进行查阅资料,得到结论,一般可以分为封面,基本情况和自荐信三个方面。接着大家就可以开始查找素材,选择适合自己风格的封面图片,根据需要创建并填写表格,以这种简明扼要的表现方式展现自己的基本情况,最后写一封自荐信。一边制作思考,一边进行格式设置,最后同学们纷纷设计出一份别具心裁的个人简历,之后相互间再多比较比较,取长补短。这样的教学方式特别灵活,学生们的学习兴趣也被激发,转被动型学习为主动型学习,从而提高了教学效果和教学质量。
3.3 设计全新的学习效果考核体系
关键词:CDIO;计算机教学;问题;改革措施
中图分类号:G4 文献标识码:A
Abstract:With the coming of information age,the computer and network technology develop rapidly and the need for computer professionals becomes bigger and bigger,so,how to fasten university computer teaching reformation becomes a core task of university researches.However,lots of problems,existing in university computer teaching,reduce seriously the effect of computer teaching.Fusing with the CDIO educational concept,this paper firstly analyzes the existing problems in computer teaching and then put forwards the corresponding reform measures.
Keywords:CDIO;computer teaching;problems;reform measures
1 引言(Introduction)
随着计算机和信息技术的快速发展,计算机和信息计算在全国各行各业中得到了广泛的应用,这也加大了社会和企业对高校计算机专业人才的需求,如何提高计算机专业教学质量,适应国家和地方经济社会的发展需求,已经成为各所高校计算机教学改革关注的重点。CDIO作为一种新型的教育理念,在国内外受到了广泛的关注,将CDIO教育理念融入高校计算机专业教学中,可以确保教学目标、教学内容的科学合理,保证高校计算机教学大纲能够适应社会发展需求,并且强调学生素质的培养应该与产业发展相适应,在课程设置上采用关联的方式,打破传统的学科壁垒,避免教学内容的重复,有利于学生获得综合的计算机专业知识和能力。显然,CDIO教育理念与高校计算机教学改革的需求是一致的,因此,将CDIO教育理念融入到高校计算机教学改革中,可以有效促进课程改革的顺利进行,促进学生计算机专业素质的不断提高。
2 CDIO教育理念概述(Introduction of CDIO educational concept)
CDIO教育理念是近年来国际工程教育教学的新型理念,是工程教育教学与创新人才培养相结合的新型教育模式,其最早是由美国麻省理工大学生工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育教学改革研究团队提出来的,所谓CDIO,也就是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运行(Operate)的缩写,是以社会发展需求为人才培养的依据,以产品开发或者系统设计与实现为教育载体,对学生的工程实践能力和创新能力进行重点培养,发挥学生的主观能动性,提高学生自主学习的积极性,有效实现理论教学和实践教学的有机结合[1]。显然,CDIO教育理念与高校计算机教学改革目标相符,将CDIO教育理念融入到高校计算机教学改革中,有助于学校培养出应用型计算机人才。
在CDIO教育教学模式中,C代表构思,主要是指在教学的构思阶段,这一阶段主要目的是引导学生针对问题进行分析,找到科学合理的问题解决方案,这一阶段是CDIO教学能够顺利完成的前提和关键环节;D代表设计,是学生工程教育教学中实践能力培养的核心和精髓,在这一阶段中,引导学生对工程项目进行自主设计,充分运用自己学习到的理论知识,将理论与实践进行有机的结合,锻炼学生的动手能力和创新能力,学生可以利用学校和校外的实训条件,进行CDIO实践案例的设计;I代表实现,也就是将项目设计变成实物的过程,在这一过程中,要求学生采取有效的方法解决设计中的关键技术和核心问题,形成相应的学习成果,有效提高学生解决问题的能力,例如计算机教学中程序设计、制作和调试能力;O代表运作,是指学生在完成学习作品之后,要求学生对自己设计制作的产品进行进一步优化运行,排除运行过程中存在的问题,确保产品或者系统的顺利运行,同时要求教师与学生积极的进行互动,对学生整个设计制作过程进行分析和评估,对学生遇到的问题进行指导和纠正。
3 当前高校计算机教学存在的问题(Existing problems in university computer teaching)
3.1 课程体系与计算机行业的快速发展的矛盾
近些年来,计算机和网络技术快速发展,相关行业也在告诉发展,这就对人才的素质要求也越来越高,而当前高校计算机教学模式和课程体系仍然比较陈旧,专业课程体系不能适应相关计算机行业的快速变化的节奏,造成计算机行业技术始终在高速发展,而高校的教学模式却不能适应这一变化,导致学生所学习到的知识和社会实际工作岗位需求脱节,而解决这一矛盾的关键就是加快高校计算机教学模式和课程体系的科学化改革。
【论文摘要】课程改革是高职教育的重点和难点,也是高等职业教育的核心任务,课程体系改革以培养高等技术应用性专门人才为根本任务,以适应社会需求为目标。以培养技术应用能力为主线。设计学生培养方案及构建课程、教学内容体系。本文就高职两年制《计算机应用技术专业》构建以就业为导向、能力为本位的双证课程改革进行探讨。
高职高专院校办学成败的重要标准之一就是社会和用人单位对学校和学生的认同。在高职高专院校倡导学历证书和职业证书并重的观念,有助于培养具有一定理论知识、熟练掌握职业基本技能、综合能力较强的技能型人才,对于增强毕业生就业能力具有极其重要的意义。“双证”并重,将从根本上推动高职高专院校人才培养模式的创新。
一、课程改革是培养应用性人才的核心任务
高等职业教育直接依存经济发展,直接为经济建设提供需要的人才资源,我国在推进新型工业化的过程中,政府、行业、企业和社会各界更加关注职业教育的发展。职业教育要适应经济和社会的发展的需要,必须提高自身的创新能力,不断推进体制创新、制度创新和深化教学改革。按照教育与社会发展的关系,教育对社会变革的反映,无论表现在教育思想的更新,还是教育方法的改革,最终都要聚焦于课程的改革,课程改革是高职教育改革的重点和难点,也是高等职业教育的核心任务,日益发展状大的高职教育应该抓住课程改革这个突破口,培养高质量的人才,适应知识经济、信息化社会发展的需要。
在新世纪,以微电子技术为基础,计算机、通讯、网络、自动化、电子技术为主体的信息技术是当前人类社会中发展最快、渗透性最强、应用面最广的先导技术。信息技术的广泛应用推动着以信息产品制造业、软件业、信息系统集成业和信息咨询服务业为主体的信息产业的发展。新世纪信息已成为重要的生产要素和战略资源,信息技术成为先进生产力的代表,信息产业将发展成为现代产业的带头产业,人类即将跨越工业时代进人信息时代。因此,信息化成为当今世界经济和社会发展的大趋势,大力推进社会和国民经济信息化是推进我国社会主义现代化建设的重要任务。信息技术和产业的发展不仅需要大批专业技术人才,而且还产生一批新的职业岗位,勿庸置疑,信息及相关职业将成为未来最走俏的职业。
信息技术的人才需求将呈多元化、多层次趋势,表现在科学、工程、技术、管理、服务诸多方面。不仅需要从事信息科学、信息技术研发的人才,而且更需要把研发成果转化为现实产品的技术和管理人才。在IT领域高职教育肩负着为信息产业及信息应用领域培养技术应用性人才的任务,他们是这一领域的技术专家和管理专家,可以在相应的行业、专业担任软件工程师、程序设计员、系统开发工程师、网络管理员、项目经理、市场营销和技术服务等职,从事设计、测试、系统维护、网络管理等方面的工作。
近年来高等职业教育研究与实践已取得丰顺成果,但高等职业人才培养尚存在着系统偏差,这一系统偏差集中表现为人才培养的效果与市场需求之间的差异和距离,而导致这一偏差存在的直接原因是课程,本应由高职培养的高素质技能型人才则由于培养效果与市场实际需要的差距,毕业生在就业市场很难满足雇主的要求。其结果是在这一领域“有需求没人才”。我国高职教育人才培养在教育结果与市场需求之间的系统性偏差是当前高等职业教育改革的关键,导致这一偏差的重要原因是课程模式的陈旧,因此课程改革已成为当前我国高职教育面临的核心任务,积极探索以就业为导向,以能力本位为核心,以产业需求为目标的课程改革是当务之急。
二、以能力为本位的双证课程改革
课程就其实质而言是一种在展开教育、教学等育人活动之前对育人方案的总体设计活动,它涉及教学思想与教学目标,教学内容与教学方法,教师队伍建设、教学基本条件与教学管理等方面。
(一)双证课程体系改革应遵循的指导思想
根据我国社会信息化和信息产业发展对人才需求的特点,考虑不同地区经济、社会和技术发展对职业教育与培训的不同要求,以提高学生的职业实践能力和职业素养为宗旨、以就业为导向、以能力为本位、以产业(行业)需求为目标构建专业培养方案。
(二)双证课程体系改革的基本原则
双证课程体系改革应以培养高等技术应用性专门人才为根本任务,以适应社会需求为目标,以培养技术应用能力为主线,设计专业培养方案及构建课程、教学内容体系。为保证课程体系改革这一目标的实现,必须坚持以下原则。
1、坚持双证课程设置的接轨原则即课程设置与就业需求接轨与行业(职业)标准接轨。课程体系建设,首先应考虑到社会和就业市场的需求应按照就业岗位所需技能有针对性地进行课程设置,同时将课程标准与职业标准有机结合起来,在培养方案中嵌人职业证书和部分企业证书的要求,帮助学生积累实际工作经验,使学生在不延长学制的情况下,同时获得职业证书,突出职业教育的特色。
2、坚持以能力培养为核心的原则围绕职业能力这个核心在进行课程体系设置时,必须确保各项能力目标都有相应的课程和课程模块。即以能力为中心构建理论教学体系和实践教学体系,拓宽基础,注重实践加强能力培养,提高综合素质。以能力培养为核心,必须突出课程的应用性,一方面要以解决实际问题为中心,打破学科界限,使内容组织服从于要解决的职业领域的问题;另一方面要强调课程模式的实践性,要求增加实践性教学环节的比重,使学生有机会将专业知识与职业技能结合起来,增强职业适应性。另外以能力培养为核心还应加强学生创业能力的培养,我们应在课程的设置和教学中注重创业能力培养渗透。
3、坚持课程体系的整合与开放原则整合是在原有的课程基础上或融合或组合或叠加,有机地整合成一种灵活实用的新型的高职课程体系,采用模块化的组合形式将知能与技能组成灵活的教学单元,便于课程目标和教学目标最佳实现。
教育实践和理论研究表明,创造能力之大小强弱,在很大程度上取决于创造主体知识面宽窄及各类知识的综合水平。因而,在设置课程体系时必须坚持开放性原则,为学生提供宽广的知识背景,也使学生在学习过程中学会知识的通透融合,相互整合并转化为能力,进而形成多学科,多视角的创新方式和能力。
(三)双证课程体系的主要内容
从知识本位转向能力本位是以就业为导向来设计高职课程内容的内在规律所决定的。双证课程内容以职业能力为本位,将使课程突破原有学科理论体系的束缚,形成鲜明特色的职业培养目标,使毕业生缩短与实际工作岗位的距离。
课程内容的职业能力化趋势是在强调教学内容的实际应用和实践,基础理论课服务于实际应用的需要,以“必需、够用”为度,在教学中不再保持学科体系的逻辑严密性;强调以职业所需的能力为主线,课程内容包括胜任岗位职业所需专业知识、工作技能和工作态度的培养,包含职业角色对从业者的各项能力要求;强调把职业资格标准融人课程体系推动课程教学与职业资格考试在教学内涵上的整合。在传统学科本位思想的影响下,高职院校课程设置大量使用诸如“基础课、专业基础课”等名词,为了摒弃旧的教育教学观点,真正摆脱传统学科教学的束缚,构建能力本位的课程体系,把课程设置分为通识课、通用技术平台课、认证课、专业任务课与实习。通识课包括必要的基础课程、文化素质课程、马列、体育课程、科技讲座。通用技术平台课程包括问题中心课程和技术中心课程。认证课程包括职业资格和技术等级证书课程。专业任务课包括职业单项能力任务课程和职业综合能力任务课程。}z}改变过去公共课占比重较大问题,因此有必要以“必需、够用”为度压缩公共课的比重,并且根据课程体系的整合原则,结合专业课程的学习需要,有机融合,使学生在两年内完成学习任务。 三、双证课程体系改革的实践
课程体系改革是一次复杂的系统工程,它涉及到教学的各个环节,随着改革的不断深人,它必将引发一系列的变革。
(一)教材建设方面教材是教学内容和课程体系改革的集中体现,也是课程建设的重点,教材要根据能力培养模式的总体设计,尤其是根据人才知识、能力、素质结构调整的整体走向,处理好传统内容与现代内容、传授知识与提高素质、基础与应用、继承与创新及统一性与多样性等关系,摒弃陈旧的观点和内容,反映最新学术研究成果;要重点开发既有理论、又有实践,适合培养技术应用和运用能力的课程和课程群;开发职业技能培训课程,帮助学生得到多种专业技能证书。围绕能力培养核心,根据信息产业对IT类复合型高技能人才的需求状况并结合我校实际,经充分论证,并参考CEAC(信息产业部计算机教育认证项目)的课程认证标准,开发编写系统教材,包括对((计算机应用基础教程))的修订和新编《C语言与数据结构》《网页设计与制作(三剑客十HTML十实训)》
在教材编写的过程中,要始终以素质教育的思想和观念为指导,立足以职业素质为基础,以职业能力为核心,以职业技能为重点的教材改革方案。培养学生热爱祖国,热爱大自然,热爱生命的思想情感及崇尚科学,实事求是的科学态度;注重人文精神的渗透,引导学生正确理解科学、技术与社会的关系,把学习知识,培养能力与体验情感有机的结合起来,使学生既具有较强的业务能力,又具有爱岗敬业,踏实肯干、谦虚好学和与人合作的精神,乐于在生产、建设、管理和服务第一线工作。
(二)学生成绩的考核考核是巩固学生所学知识,检查课程教学效果的重要环节。我们应当建立与课程体系改革相适应的一套科学而严格的考核制度。围绕能力培养,我们的考核方式应当多元化,考核可采用职业技能证书、笔试、口试、答辩、现场测试、实际操作等不同形式,考试与考查相结合。着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力,通过改变考核方法,促进学生个性与能力的全面发展。坚持课程体系的开放性原则增加课外学分,鼓励学生自主学习和科研实践,对学生所取得的科研成果及获得的职业资格证书计算学分等,条件成熟的课程建立试题库,实行教考分离制度,以大纲为引导规范课程的教学,以考核检查课程的教学效果。
(三)实践教学环节实践教学是培养职业人才,提高教育质量不可或缺的重要环节,是技能型人才培养得失的关键。围绕能力培养核心,教学中要增加实践教学比重,在确定实践教学内容时,要使理论知识教学与技能训练有机地结合起来,要根据课程建设和改革的实际要求对实验实训内容进行系统化整合;跨课程的技能项目,要明确在哪门课程中完成以保证技能体系的完整性。
实践教学要改变过分依附理论教学的状况,探索建立相对独立的实践教学体系。实践教学在教学计划中应占有较大比重,要及时吸收科学技术和社会发展的最新成果,要改革实验教学内容,减少演示性、验证性实验,增加工艺性、设计性、综合性实验,逐步形成基本实践能力与操作技能、专业技术应用能力与专业技能、综合实践能力与综合技能有机结合的实践教学体系。要加强校内实验室和实习、实训基地建设。根据高职高专教育教学特点,不断更新教学仪器设备,提高仪器设备的现代科技含量,形成教学、科研、生产相结合的多功能实验室和实习、实训基地。同时要建设好相对稳定的校外实习,实训基地。
(四)师资队伍建设师资队伍建设是课程体系改革活动得以顺利开展的重要保证,为加强师资队伍建设,促进课程体系改革的顺利进行,应建立课程负责人制度,明确各门课程的课程负责人,并组建课程小组,从而建立一支稳定的课程教学队伍。由课程负责人组织制定并主持实施该门课程的改革规划,组织制定和修订课程教学大纲,课程教学规范等教学文件,组织本课程范围内的教学改革活动和教学方法的研究活动,负责本课程的教材建设,负责教师的岗前培训,努力建设“双师型”队伍。
关键词:教学方法;语言;设问解答式
“C语言程序设计”是高等学校的公共基础课程,该课程要求学生了解程序设计的基础知识并通过基本的编程训练,培养大学生的计算机应用能力和软件设计的基本能力[1]。C语言程序设计概述(下简称“概述”)是课程的第一讲内容,一般包括计算机程序设计的基本概念、C语言的产生及发展过程和C语言程序设计的特点[2]。作为课程的导入课,“C语言程序设计概述”的课堂教学应该树立起学生对课程的宏观和整体认识,要解释和回答好以下几个问题[3]252:为什么要学这门课?这门课有什么用途?什么是计算机语言?计算机语言和人类自然语言有什么异同?什么是程序设计语言?程序设计语言是什么样的计算机语言?C语言又是什么样的程序设计语言?如何学好C语言?传统的课堂教学往往对上述问题没有完全回答或回答得不好。
2教学内容设计
笔者曾经做了这样一个调查,对正在学习C语言程序设计课程,而且学习已经接近尾声的学生进行问卷调查。75%的学生回答不出来课程有什么用?85%的人不能准确说出“计算机语言”的概念,80%的人不能说出到底什么是“C语言”?70%以上的学生认为没有十足的把握一次通过计算机二级考试。从这个调查问卷,发现笔者的“C语言程序设计”教学真的很失败――学生连最基本的概念都没有掌握,我们感到上好“概述”真的十分重要。教师在讲解“概述”时,一般就是从给学生演示“程序编辑调试”入手,进而讲解C语言的发展,接着讲解C语言程序设计中的数据类型、控制语句等。殊不知,这些学生都是从高中才进入大学,他们对程序设计可能一无所知,乍一接触这些知识,一下子可能无法接受,更有学生从此就失去了学习“C语言程序设计”的兴趣。
2.1设问解答式教学思路[4-6]
“概述”是C语言教学的敲门砖,上好这一节课,直接影响到后续章节的成败。讲述这个内容时,我们首先需要讲解这门课程的重要性,使学生认识到这门课必须要学好。在学生还不知道课程内容时,适当地通过课程提问,逐一分析解决,使学生认识到C语言的强大功能,产生学习的动力,希望学好C语言,了解C语言的学习方法。如图1所示。
2.2承上启下讲解课程的性质
对于学习,人总有一种想法,重要的东西才去学。对任何一门课程,教师必须要跟学生强调这门课程的重要性,从扩充知识体系方面去强调重要性,同时要用通俗的语言来提起学生的兴趣。对于C语言程序 设计,我们采用了如图2所示的讲解方法,使学生初步了解课程的重要性。
2.3层层递进提出问题
设问解答式在教学中已经成为一种流行的教学方法,但在问题设置和解答方面都要有技巧。很多人习惯提的问题是某一讲内容的重点、难点,殊不知,学生还没有开始内容的学习,如何能做到对提出问题有印象,从而做出解答。针对学生对程序设计的了解情况,我们设置以下问题,这些问题层层递进,如果学生了解了这几个问题,那么就对C语言有了一定的了解:
1) 有了丰富的人类语言,为什么还要有计算机语言?
2) 计算机语言有何特征?
3) 程序设计语言是一种什么样的计算机语言?
4) C语言是什么样的程序设计语言?有何特点和作用?
5) 如何学习C语言?
2.4教学方法和技巧――解决问题
2.4.1为什么要学习计算机语言
这是每个计算机初学者遇到的问题,我们利用图3所示的方法来使学生了解计算机语言与人类语言的区别:计算机语言是人与电脑交流的工具,计算机看得懂;而人类的自然语言是人与人交流的工具,计算机不认识。因此我们要指挥计算机做事,就必须要学习计算机的语言。
2.4.2计算机语言家族
有学生认为所有的语言学起来都枯燥无味,计算机语言也不例外。这个时候我们可以列举一下“图灵奖与计算机语言”,如图4为计算机语言的类别,通过讲解让学生了解到计算机语言的大师们对计算机语言的贡献,对计算机及信息技术发展的贡献,使他们感受到计算机语言的魅力,激发学习兴趣。
2.4.3以独特的视角展现“C语言”特色
学生在了解了计算机语言的概念后,肯定很想知道计算机语言的特征,我们抓住学生的心理特点,将C语言的特点总结如下:
1) 严格定义,有严谨的语法;
2) 语义上无二义性;
3) 比自然语言要精简;
4) 是机器可执行的。
在讲解这一部分时,我们一定要注意与人类的自然语言进行对比,使学生留下深刻的印象。
2.4.4层层细化,讲解C语言的发展
当学生了解了“语言”、“计算机语言”之后,接着即可引入“C语言”的相关知识。讲解过程中,我们始终把握联系实际,由浅入深的步骤[3]252-253,如图5展示了讲解思路,采用图示的方式讲解计算机语言的发展过程:
2.4.5图解“程序”的概念
我们一直强调,要计算机做事,要控制计算机,而其中重要的步骤是编写程序、解决问题。理论上说,计算机可以作任何事情,只要把实际问题抽象、制作为可求解的程序,本过程适宜采用如图6所示的图示方式讲解[3]252。
3结语
我们在全校“C语言程序设计”教学中普遍实施上述教学思路,教师和学生普遍感觉收获颇多,特别是加深了学生对C语言的了解,激发了他们学习的兴趣,课堂教学与实验教学效果都比过去有了明显改善。“C语言程序设计”课程在2010年度被评为湖南省精品课程。通过改革教学内容、改进教学方法使C语言教学更适应学生的需求,便于学生循序渐进地学习相关知识和技能[7]。同时在这个过程中,学生会不断地获得成就感,更大地激发起求知欲望,从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。最终使我们的教学更适用于培养学生的创新能力、独立分析问题和解决问题的能力[8]。
注:本文所涉及内容的视频录像可在湖南工业大学“C语言程序设计”省级精品课程网站:218.75. 216.182/vc/850839观看。
参考文献:
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Based Question and Answer Style’s“C Programming Language Overview”Teaching Content Design
LIU Qiang, LI Changyun, RAO Juhua
(School of Computer and Communication, Hunan University Of Technology, Zhuzhou 412008, China)
本文分析了现有计算机语言类课程的特点与面临的实际问题,从培养学生程序设计能力的目标出发,在理论教学环节推行层次化教学模式,在实践教学环节减少验证型实验,增加设计型实验并增设课程设计环节,传统教学体系以外鼓励学生进行外延学习,如参加大学生程序设计竞赛、考取各类职业技能证书和参与教师科研项目等,并通过建设合理的教学评价体系实现学生专业能力的考查。最终,培养学生的程序设计能力、科技创新精神和创新能力。
二、计算机语言类课程概况
(一)计算机语言类课程的特点
随着计算机技术的更新换代和计算机网络的飞速发展,计算机语言也在不断地推陈出新,由最初的机器语言、汇编语言等低级语言,到早期的高级语言如BASIC、PASCAL和C语言,再到C++和JAVA等面向对象的高级语言。同时,各种计算机语言的语法语义看似模式固定,而真正应用于软件开发却是千变万化,这都决定了计算机语言类课程具有操作性强、更新速度快、创造性强等特点。该门课程与其他计算机专业课程相比,对于学生的动手实践能力要求更高,尤为强调学生程序设计思维方式和软件开发。
(二)计算机语言类课程面临的问题
根据多年来讲授计算机语言类课程和组织学生参加计算机程序设计竞赛的经验,笔者认为高职院校计算机专业学生学习语言类课程的瓶颈在于过分注重理论基础知识,却无法利用所学的计算机知识分析和解决实际问题。上课或培训时,当老师给出一个新的题目,总是不知从何入手,思路不清,一团乱麻。当听过老师的讲解后,才恍然大悟。如果再遇到一个新题目或稍微改动过的问题,学生又开始手足无措,无法独立找到适合算法完成编程操作。出现这种情况的主要原因在于学生在计算机语言类课程中只是追随着老师的思路,而缺少独立思考和动手操作的机会,无法完成程序设计思维的训练。
三、计算机语言类课程中学生程序设计能力的培养
(一)时刻关注程序设计思维方式的培养
在日常教学活动中,应注重程序设计思维方式的培养。以C语言程序设计课程为例,教师在课堂上提出一个新的问题,然后引导学生分析并思考解决问题的步骤,在此过程中需要摒除具体代码实现的细节部分,只关注核心的流程。鼓励学生独立绘制流程图,进而整理出解题思路,这是培养计算机专业学生程序设计思维的必经阶段,也是程序设计师必备的专业技能。C语言程序设计是高职高专学生接触到的第一门计算机语言类课程,为了帮助学生理解程序设计中的各种抽象概念,教师可以在讲解中引入贴近生活的实例,例如“酸奶制作”。酸奶制作所需要的原料如牛奶、酸奶发酵剂、糖和蜂蜜等即为程序中的变量,将原材料放入酸奶机中可看做是输入变量,加热、发酵和冷却等操作可看作为函数调用的过程,同时也铺垫了函数的概念,最终酸奶制作完成即为程序结果的输出。还可以进一步扩展加入分支结构来调配不同口味的酸奶,运用循环结构制作若干份酸奶。通过这些易于理解的实例带动学生主动思考,一起做酸奶,既提高了学生学习的兴趣,也将程序设计的思维方式无声无息地渗透入学生的脑海中。在此过程中,学生学会了在思维中发现规律,在思维中抽象总结。
(二)理论教学环节推行层次化教学模式
基于层次化教学模式的思想,可将计算机语言类课程的教学内容分为算法、方法学、语法和集成编程环境四个层次。将此四个层次作为标准,教师需要将教材中知识体系进行重新的整理与划分,将每一章节、每一堂课、每一个知识点皆找到其所属层次。在理论教学环节中,点明各层次的具体内容,使学生了解计算机语言类课程不仅仅是学习某种计算机语言的语法与语义,更不是简单的学习如何使用某一编程环境进行程序的编制和调制。以C语言程序设计课程为例,在课程中第一层次算法涉及较少,但在授课过程中如涉及到较简单的算法也可稍作渗透,为今后的数据结构课程做铺垫。比如在讲到循环控制结构时可通过例题讲解穷举法和递推算法,一维数组的经典应用之一——排序的两种算法冒泡法和选择法也必须为学生点明。第二层次编程方法学在C++程序设计课程中体现较为明显,主要涉及的内容为面向对象程序设计方法。第三层次语法是各计算机语言类课程理论教学中的重点内容,包括变量的定义与使用,函数的定义、声明和调用,对象和类的定义等。第四层次集成开发环境在理论教学环节比重较少,主要为学生讲解程序开发的步骤,各类开发编译环境的使用方法等。
(三)实践教学环节注重将知识转化为能力
在计算机语言类课程的实践教学环节中,首先,教师应引导学生及时转变学习观念,使学生认识到若想在毕业后顺利寻求到满意的就业岗位,单纯依靠理论知识的学习是远远不够的,应在课程学习过程中注重实践和动手能力的提高,以及大量软件工程项目开发经验的积累,从而增强自身的综合职业素质,成为社会和用人单位急需的专业化技能型人才。1.在实践教学环节中,调整各种类型实验的比重。适当缩小验证型实验的课时比例,增加设计型和综合型实验项目。首先,在验证型实验中通过程序填空和程序改错等实验项目形式,在促进基础知识的消化与理解的基础上,注重培养学生“读程序”的能力。同时,培养学生良好的编程习惯和统一的编程风格。良好的职业素养有助于学生在未来的工作岗位中与同事协同合作,提高软件开发的效率。在设计型和综合型实验中,增设贴近企业一线,贴近社会需求,可操作性强的真实案例和项目,进而有意识地培养学生“写程序”的能力、创新精神和独立思考的能力。因此实验项目的具体内容需要课程组教师集中讨论与设计,与岗位技能相结合,并在教学过程中根据学生的接受程度与能力水平不断完善。2.在大三年级上学期,增设课程设计环节。此时的计算机专业学生已完成多门计算机语言类和软件工程等相关课程的学习,基本掌握各种编程语言的语法语义规则,熟悉软件开发流程,具备利用计算机分析和解决问题的初步能力。在课程设计中,学生接触到简单的工程问题,组成项目开发小组,分工合作,使用一种或多种计算机语言设计、编码和开发具有一定难度的小型软件系统,提交实验报告,最后每组选出一名代表参加答辩。在该环节中,应尽量为学生模拟出与企业真实工作环境相似的实践现场,并全面采用企业管理运作的模式。使学生在课程设计中亲身感受到企业的工作环境和岗位需求,全面地认识和熟悉软件项目开发过程,更好地掌握程序设计的基本思想。
(四)传统教学体系以外鼓励外延学习
1.组织学生参加如大学生程序设计竞赛之类的大型赛事。在竞赛的培训、备赛和参赛中,激发学生的学习热情,鼓励其主动学习、协作学习和拓展学习,使学生感受课堂所学知识与社会和市场需要的异同,为学生提供更加优质的知识积累与能力提高的平台。2.教师积极申请与计算机语言类课程教学内容相关的各级各类科技项目课题,并鼓励部分较为优秀的学生参与。首先,教师可向学生公布并简单讲解科研课题的研究内容及与本门课程的相关性,然后将研究内容分解为多个子项目,学生可自由选择自己感兴趣的子项目,选择相同任务的学生组成一个课题小组,根据科研项目的研究目标与方案,进行协同合作,利用课余时间完成子项目的开发。在实践中引导学生综合运用课堂所学知识,逐渐形成工程意识和团队协作的精神。在科研过程中如遇到瓶颈问题,可通过查询网络、翻阅工具书、参考资料和请教老师等方式寻求帮助。在课程结束后,教师可按照学生的完成情况及工作量给予适当的课外学分折算鼓励。参与教师的科研项目可为学生创造接触和熟悉真实项目研发的机会,使学生了解科研项目的开发过程,不断学习和掌握前沿知识与先进技术,做到学以致用,学会创造性学习、研究性学习,为今后升入本科院校继续深造学习奠定坚实的基础。3.将计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试、Java认证、全国计算机等级考试等职业资格认证教育融入课程教学过程,使专业课程内容与职业岗位能力无缝对接,实现“课证融通”,课内教育与课外教育相结合,以加深学生对行业的认识,提高高职高专计算机专业学生的社会竞争力和职业素养,增强其就业信心。4.加强校企合作,为理论教学和实践教学环节争取到更多的真实案例和项目,为学生提供更多顶岗实习的机会,让学习与就业岗位零距离,为今后更好地融入真实的职业环境打下良好的基础。
(五)教学评价体系实现能力考查
好的评价方法,可以调动学生学习的积极性,培养学生自主学习的能力,改善学生学习的风气,促进教学。对于计算机语言类课程来说,科学的、合理的、有效的评价方法,应注重对学生学习能力和程序设计思想的检测与评价。1.进行理论教学环节与实践教学环节相结合的多元化综合考核。理论教学过程考核包括课前预习、课中活跃度和提问情况、课后作业等成绩;实践教学过程考核包括验证型实验的操作完成情况、设计型和综合型实验的参与度、方案制定合理性、项目完成工作量、项目成果质量和报告提交等内容。2.鼓励学生参加计算机语言类课程相关的竞赛、考取职业技能证书、参与教师科研并制定适当的学分折算机制。将传统课程体系以外的拓展学习内容的评分纳入到教学评价体系中,这恰恰体现了当前职业教育的核心理念,侧重培养学生的职业能力,使之成为高素质、高技能型人才而非呆板的应试工具。
四、结语
【关键词】计算机语言;教学;措施
【中图分类号】G633.67 【文献标识码】B 【文章编号】1009-5071(2012)01-0281-02
计算机语言教学是让学员掌握人为计算机设计的语言特征,学会计算机语言程序设计技能,培养学员的创新能力。教学过程首先是让学员端正思想,明确学习计算机语言的意义;其次是让学员明白学习计算机语言最终就是学会编写程序。 下面谈谈计算机语言教学中存在的问题及计算机语言教学措施。
1 目前计算机教学中出现的主要问题如下
1.1 学生兴趣低、无法调动其学习兴趣:在计算机语言教学中,一般来说,学生兴趣比较低。学生往往认为要学习语言应该自己去专心地学,那样听老师讲课是无法很好地学习语言的,所以自学能力强的学生便自己去学习,而自学能力不强或者自觉性比较差的学生就可能会上课不听讲、下课不看书。而且学生对于整个语言学习不够重视,在考计算机等级考试和程序员的过程中,可以明显看出,很多学生都是抱着碰运气的态度去考的,而并没有明确的目的性。
1.2 计算机语言课教学深度与广度的不协调:计算机教学范畴之广确实让广大的计算机教育工作者在制定教学计划时不知从何下手,仅计算机语言就有几十种,并且在不断的更新,而教学的总学时却是不变的,为了让学生在校期间尽可能多的接受有关知识,为以后的就业工作创造条件,我们开设了Basic,PASCAL,C和汇编等多种语言课程,而每门课的总学时不过50学时左右,因此绝大多数讲授的只是语言最基本的语句和一些简单的算法设计,对于具体的语言版本却介绍不多如C语言只介绍标准C语言的语句和语法,对具体如Turbo C的库函数应用及其语言本身固有特点很少介绍或根本不予介绍,其结果学生语言知道不少,但没有一门是精通的。
1.3 学生程度参差不齐:在计算机语言课的教学过程中,发现学生计算机知识程度参差不齐,比如在授课的过程中,一些基础好的学生觉得早已听懂,而基础差的学生会觉得进度较快.这样使得基础好的学生不能深人学习,基础差的学生学习基础不扎实.从考试的结果看,各班的平均成绩差异较大,最高平均分比最低分相差25分以上,就是同一个班的成绩差异也较大.通过对考试的答卷进行分析,结果表明:学生对较死板的概念题答的较好,对简单的应用并且有确定答案的问题基本上也能回答,但对综合应用的题目大多回答错误。
1.4 程度设计能力差:笔者在调查过程中发现,学生最怕计算机等级考试(二级)中笔试的程序填空.机试的编程题,实际上难度并不大.从学生解决问题过程中可看出:结构化程序设计思想不强,几种常见算法如穷举、递推、迭代、递归、方程求解、字符串操作等不够熟练,综合运用知识能力较弱,缺乏创新思维.这样直接导致在完成程序填空时,阅读理解程序能力弱;编程时设计的程序结构不清晰、臃肿,可读性差,程序的效率较低。
1.5 程序调试能力差:表现在:许多学生虽拥有个人电脑,但多数学生只是比较熟悉Windows操作环境,不熟悉DOS操作环境,实验前没有做好充分准备。如不熟悉DOS命令的使用,不熟悉TC各菜单功能,不懂确立TC工作环境,不熟悉编译过程中出错的英文信息,甚至连syntax(语法)、statement(语句)、overflow(溢出)等单词都不认识,尤其当出现恶意语法错误时,C语言编译器也可能有故障隐患而给出名不符实的错误信息;不熟悉程序动态调试方法,如断点设置、单步执行、观察变量的当前值等;另外,学生录入程序的速度太慢,录入正确率低等。
2 计算机语言教学措施探讨
2.1 充分调动学生学习计算机语言的兴趣:对于计算机语言的学习来说,由于许多学生在以前并未接触过,所以他们会认为计算机语言是很深奥、很难学的,所以有许多人对计算机语言的学习缺乏信心。在这个时候,任课教师应该采取适当的方式激发学生的积极性和自信心。教师可以在上课过程中讲解目前计算机发展的历程和其中出现的重要人物,并讲解其中重要人物的成功历程,比如可以讲解国内“程序员之父”――求伯君老师以及他所组建的金
山软件公司。为了消除程序语言对学生的神秘性,教师可在课堂上当场编写一些小程序,并当场演示。教师也可讲解目前计算机程序人才的重要性和他们的待遇,以调动学生的兴趣和积极性。
关键词:高职院校;计算机专业;入门语言
高职院校计算机专业开设的计算机入门语言课,是计算机专业学生学习的第一门计算机语言,入门语言重点讲授程序设计的基本概念与方法,通过入门语言的学习,要将学生引入程序设计的大门,为今后进一步深入学习程序设计打下良好的基础,如果第一门计算机语言学习不好,将直接影响学生后续课程的学习,使得学生很难在专业上有进一步的发展。当前,随着高职院校计算机专业学生就业新形势的出现和计算机软件新技术的出现,使得高职计算机专业入门语言应根据新形势的需要进行适当的改革,以适应新形势的发展需要。
一、入门语言种类的调整,由c语言转换为c++语言
c语言是最具代表性的面向过程的程序设计语言,其功能强大,语法灵活,一直深受程序员的喜爱。正因为如此,多少年来几乎各类高等院校都将C语言作为高校学生的入门语言,这也成就了谭浩强先生的经典教材《c语言程序设计》800万册销量的奇迹。然而,当前随着新形势的出现,应该用C++语言取代C语言作为学生的新的入门语言。由三点原因决定了对这种课程设置改革的必要性。
1 “2+1”人才培养模式要求我们在课程设置上要更加紧凑,在衔接上要更加紧密。
当前高职计算机专业为了提高学生的职业技能,采用以顶岗实习为突出特征的“2+1”人才培养模式,即前两年的理论学习加第三年的顶岗实习。因此学生在校实际学习理论课程的时间只有两年,在校学习时间的缩短,要求计算机语言课程衔接更加紧密。
2 C++是在c语言的基础上发展而来的,它完全兼容于C语言,传统的课程设置方式开设完C语言一年后再开设C++,就要花费20学时的时间来讲C的内容,讲授的内容完全相同,这其实是课程设置的一种重叠。
3 当前C++语言体现“面向对象”技术是软件行业的主流技术,与其先向学生灌输C语言的“面向过程”的编程思想,将来再让他们去转变这种已经深入内心的思想,不如一开始就把最先进的程序设计思想传授给学生。
二、授课时做到语言丰富,生动、通俗易懂,用一些经典的例子和恰当的比喻贯穿始终
C++作为一种高级计算机语言,有自身的特点,C++语言的设计者之一斯坦・利普曼先生曾在《C++Primer》一书中指出“C++是最为难学的高级程序设计语言之一”,因为C++牵涉概念繁多,语法比较复杂,体系结构的庞大,很多概念非常抽象,将其作为入门语言,学生学习的过程中,会遇到很多困难。在这种情况下如果再语言单一,枯燥地讲解各种晦涩的语法知识,会使课堂沉闷,大大降低学生的学习兴趣。所以讲授C++程序设计时要做到语言丰富、生动、通俗易懂,用一些经典的例子和恰当的比喻贯穿始终,营造出和谐愉快的课堂氛围,这样才能让学生体会到在轻松的环境中获取知识的乐趣。其中选择经典的例子和恰当的比喻非常重要,它们不但可以使抽象的知识容易理解,还可以提高学生的兴趣,提高学习效率。比如,多态性是面向对象思想中的重要特征,但其概念描述为不同的对象接受了相同的命令产生不同的行为却非常抽象,不易理解。为了理解这一概念,可以利用上课铃声响起这一同样命令被教师和学生两种不同对象接收后,产生了教师走上讲台准备授课,学生安静坐好准备听课这两种不同的行为,这就是现实世界中多态性的实例。利用这样的现实例子,会很容易地理解类似的抽象概念。
三、笔试与上机相结合的过程化考核方式的使用
考核是教学活动中十分重要的环节,通过考核可以检验学生的学习成果。传统的程序设计课程的考试都采用期末笔试答卷的方式进行。然而以期末笔试的考核方式有两点明显的不足:第一,学习程序设计的最终目的是使用计算机进行编写程序来解决实际问题,而笔试只能考察理论知识掌握的水平,无法衡量知识的运用能力,单靠笔试的方式衡量学生计算机语言的运用水平本身就不准确。第二,一学期的学习,单靠最后一次期末考试考核学生的成绩,导致平时相当数目的学生对学习投入不够,以考前突击的方式应对考试。因为各方面能力的培养都需要一个过程,短时间的突击不但导致所学知识不够扎实,更对学生的知识运用能力与素质能力的培养毫无帮助,这也是以期末考试考核学生的成绩的最大弊端。
过程化考核是一种新型的考核方式,它是在学习的过程中对学生进行多次的分阶段,多种形式的测验,得到最终的学习成绩,这种考察方式不但较为客观地衡量出学生对知识的掌握与运用水平,还通过多次的考核时时激励学生,在学习的过程中始终怀着严谨的态度和饱满的热情,获得最佳的学习效果。《C++程序设计》课程的过程化考核采用笔试与上机相结合的方式进行,两次笔试重点考察学生的理论的掌握水平,四次上机考核重点衡量学生的知识实际运用水平,六次考核都在理论课与实验课的课堂完成。这种多次的阶段性考核措施保证了学生的学习热情与投入程度,在实际使用中取得了很好的教学效果。
四、恰当学习情境支撑抽象的理论知识
学习情境是指为学生提供一个完整、真实的问题背景,以此为支撑物启动教学。一个恰当的教学情境,是激励学生主动参与学习的根本保证,学习情境的创设是教学设计中的一个重要环节。在C++程序设计这门课程中主要可以创设两种学习情境:
关键词:计算机语言;编码;任务教学法;程序设计
1.引言
学习计算机语言,人们就能够使用计算机语言与计算机进行交流,这样就能为人们解决实际工作和学习中遇到的许多特殊问题。巧妙使用计算机做工具,人们就能够将个人的想法在计算机上实现。例如,Foxpro关系型数据库管理系统是具有解决普遍意义上的大量数据存储和管理工作功能的数据库语言,但是解决具体的实际问题,还必须使用数据库语言编写程序。
2.计算机语言教学
2.1计算机语言
语言是人类所特有的用来表达意思、交流思想的工具,由语音、词汇和语法构成一定的系统。是人类为了能使人与计算机间进行交流,专为计算机设计的语言,变换成计算机可以读懂的信息符号。这些信息符号是按照一定的规则进行的编码,是人与计算机间特有的用来表达人的意思、交流思想的工具,并指导计算机进行信息的采集、分析、加工、处理、保存和利用等。计算机语言的种类非常之多,总的来说可以分成机器语言、汇编语言、高级语言三大类。目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。高级语言是目前绝大多数编程者的选择,和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关,但与完成工作无关的细节(例如使用堆栈、寄存器等),这样就大大简化了程序中的指令。
2.2理论课教学的改革
2.2.1合理安排教学内容。教师在组织教学过程中,应该合理安排教学内容,将一些枯燥乏味的内容尽可能注入通俗有趣、与他们生活息息相关的实例中去,这样既可以使学生掌握基本知识,又增强了他们解决问题的能力。
2.2.2改变授课模式。应采用交流式、对话式、讨论式等多种互动的模式,让学生积极地参与到课堂教学中来,充分调动学生的主观能动性,发挥每个学生的聪明才智,让课堂变为教师和学生的共同课堂。
2.2.3实施问题教学法。高职高专学生的基础较差,在学习中表现理解能力差的特点,因此在理论教学过程中,要结合计算机语言类课程和高职高专学生的特点,改变传统教学模式,将以往教师帮助学生解答疑惑转变为教师寻找、发现与理论知识和学生生活相关的实际问题,使学生在思考、解答问题中增强理解,培养学生进行创造性思维的能力,充分调动高职高专学生的学习积极性,使学生在解决问题的过程中获取新知识,新理论。
2.2.4实施任务教学法。任务教学是以明确的任务作为课堂主要教学目标,在学生实践任务过程中,培养学生自我分析、解决、问题能力的教学模式。在实施任务教学法的过程中,教师必须根据教学进度、学生所关心的问题,针对某一阶段的教学内容和技能要求,设计一个包含相关知识点的综合性任务,使学生在真实的问题下应用旧知识,探索新知识,使所学知识得到巩固、加深和迁移。
2.2.5使用多媒体授课,课堂渗透实践。计算机语言类课程是理论与实践结合非常密切的课程,在讲授理论知识时经常会遇到一些抽象的、难以理解的概念、理论和算法,教师使用多媒体对它们进行演示、模拟,使抽象、复杂的问题简单化,从而使学生便于理解和掌握,同时也更能激发学生学习计算机语言课程的兴趣和求知欲望。
2.3实践课教学的改革
2.3.1精心设计实践内容。教师既要善于营造热烈的群体氛围,又必须给学生留有冷静的独立思考的空间。在设计实践内容的过程中,应着重做好以下三个方面。一是要结合学生的实际情况。尽量体现知识性、趣味性、实用性,激发学生的灵感和创造欲,使学生对实验内容感兴趣,产生上机一试的愿望;二是要注重实践课与理论课相适应,这样才能够加深学生对基本理论、基本知识的理解和掌握;三是注重尺度的把握。在设计实践内容时,难易程度和工作量的大小是教师要考虑的内容。
2.3.2.主动指导。在传统的实践教学中,教师总是等学生问问题,这种被动指导存在着许多弊端,特别对刚接触这门课程的学生来说显得尤为突出,因为学生刚接触编程,实践过程存在很多问题,教师要变被动为主动,主动发现问题,对于学生普遍存在的问题要进行集中演示,引导学生主动完成实践内容。
2.3.3注重实践过程。指导教师在实践教学过程中只注重实践结果,把实践内容布置给学生,学生交上机报告,教师认真批改报告,至于报告中的结果是怎样来的,具体实现过程是什么,作为教师却全然不知,因此教师要全身心地投入到实践的全过程中去,只有这样,教师才能真正掌握学生的实际情况,发现问题,及时解决问题。
2.3.4加强实践课讲评。作为计算机语言类课程的教学绝对不能忽视实践教学中讲评这一重要环节。以往教师只对理论课上布置的作业所存在的问题进行讲评,忽视实践课的讲评。实践课是检验学生基本知识、基本理论、基本技能掌握情况的一把尺子,不注重实践课讲评,结果使实践课教学效果越来越差,从而影响整个课程的教学质量。
3总结
要学好计算机语言,理论和上机操作相结合非常重要。计算机语言教学的侧重点应放在掌握程序的三大结构上,程序设计三种结构为顺序结构、分支结构(也称为选择结构)和循环结构。注重培养学员使用模块结构读程序、写程序的能力。程序中的交换、累加、累积、分类、排序、删除、标志设定等都各有一种固定的功能模块(像物理学中的定理、公式),编程时可以直接使用。对这些模块熟悉后,读程序就容易,写起来也不会感到太吃力,且有条理,思路也会较清晰。
参考文献: