計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)中的幾點(diǎn)體會

周 忠

摘要:計(jì)算機(jī)新技術(shù)層出不窮,要求教學(xué)內(nèi)容、教育理念要經(jīng)常更新,使教學(xué)內(nèi)容和方法不斷適應(yīng)社會的要求。本文結(jié)合作者講授計(jì)算機(jī)研究生選修專業(yè)課“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了作者在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)中的幾點(diǎn)體會,包括專業(yè)課程設(shè)立和教學(xué)內(nèi)容的更新、理論和實(shí)踐的結(jié)合、科研和專業(yè)課程教學(xué)的相互促進(jìn)、科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)等幾點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)專業(yè)課程;教學(xué)內(nèi)容;教育理念;科研

中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

當(dāng)今世界的科技發(fā)展越來越快,尤其計(jì)算機(jī)新技術(shù)層出不窮,對一些計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)提出了更高的要求。從國外著名大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的成功經(jīng)驗(yàn)來看,教學(xué)內(nèi)容、教育理念需要持續(xù)的更新,這樣才能使學(xué)生跟上社會的人力要求,否則學(xué)生學(xué)習(xí)了陳舊的知識,在就業(yè)時(shí)會覺得學(xué)而無用,公司也會認(rèn)為學(xué)校對計(jì)算機(jī)專業(yè)的教育不夠,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高,教學(xué)效果不夠好,從而形成惡性循環(huán)。因此,我們專業(yè)課程教師在備課時(shí)不能滿足于經(jīng)典教材里有什么就教什么的授課方式,同時(shí)還需要注意教學(xué)方法和內(nèi)容的更新、創(chuàng)新,使教學(xué)內(nèi)容和方法不斷適應(yīng)社會的要求。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)研究生選修專業(yè)課“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會,從4個(gè)方面對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程建設(shè)過程中的問題進(jìn)行了闡述。

1專業(yè)課程設(shè)立和教學(xué)內(nèi)容的更新

近年來,不但計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展越來越快,由于社會競爭壓力的增大,人們對計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程要求也發(fā)生了變化,更加要求務(wù)實(shí)?；A(chǔ)課程往往得不到學(xué)生的青睞,很多學(xué)生僅僅滿足于基礎(chǔ)課程的考試成績,上課不認(rèn)真,課后也敷衍了事,學(xué)生更多是對一些社會需求較大的專業(yè)性課程或應(yīng)用類課程感興趣。

在社會壓力下,學(xué)生學(xué)習(xí)的務(wù)實(shí)和社會的需要都要求在課程設(shè)立和教學(xué)內(nèi)容的選擇上不斷地創(chuàng)新以適應(yīng)這種變化,舉例來說,網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境、分布式虛擬環(huán)境課程相對于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)課程來說,是比較新的課程。目前國內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,每年都會產(chǎn)生大量的人才需求,而虛擬戰(zhàn)場和網(wǎng)絡(luò)游戲是“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”這門課的兩類典型應(yīng)用。就國內(nèi)而言,至少有10所學(xué)校設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)計(jì)系或?qū)W院,國外也有多所知名大學(xué)設(shè)立了專門學(xué)院。目前國外很多大學(xué)相繼開設(shè)的類似課程,名稱有“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”、“網(wǎng)絡(luò)游戲”等,知名的大學(xué)有美國海軍研究院、南加州大學(xué)、George Mason大學(xué)、Turku大學(xué)等。從2004年開始,國內(nèi)一些知名大學(xué)也開始開設(shè)類似課程,如浙江大學(xué)、中國美術(shù)學(xué)院、清華大學(xué)等10多所大學(xué)先后開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)游戲?qū)I(yè)課程。“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”這門課正是基于國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)游戲產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展而設(shè)立的,“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境技術(shù)的基本概念、原理、方法,從而對網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境技術(shù)有一個(gè)總體、系統(tǒng)的了解,并通過實(shí)驗(yàn)加以理解和鞏固,為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、應(yīng)用及開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。由于課程學(xué)分較少,選課的學(xué)生有一半以上都是對課程感興趣,或者研究生課題相關(guān)的,這些同學(xué)都有著一定的基礎(chǔ)或認(rèn)識,上課的積極性也更高一些。

圖1、圖2是兩位同學(xué)的作業(yè)設(shè)計(jì),他們根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)游戲規(guī)則和界面,并加入了一些想學(xué)的應(yīng)用技能元素,他們的大作業(yè)涉及到BH RTI編程、圖形開發(fā)、GUI等內(nèi)容,通過獨(dú)立完成大作業(yè)使他們對其他課程的知識技能得到了深入鍛煉。

除了體現(xiàn)在課程設(shè)定上,這種適應(yīng)性更新還要體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容上。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)課程也要隨著時(shí)代發(fā)展不斷創(chuàng)新、不斷補(bǔ)充新鮮血液。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教師也要關(guān)注新鮮事物,如一些奇聞異事,不斷充實(shí)自己的知識體系,這樣才能使學(xué)科設(shè)定和教學(xué)內(nèi)容不斷發(fā)展,適應(yīng)日新月異的專業(yè)課程發(fā)展,吸引學(xué)生的興趣。

2理論和實(shí)踐的結(jié)合

計(jì)算機(jī)專業(yè)課程不同于一般的基礎(chǔ)性學(xué)科,其實(shí)踐性很強(qiáng)。單一的理論教學(xué)難以達(dá)到教學(xué)的基本要求,這就需要在理論支持下開展一定的實(shí)踐。教師不僅僅要傳輸知識,更要注重能力的培養(yǎng),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力,使學(xué)生能夠跟得上知識更新的速度。如果實(shí)踐教學(xué)僅僅作為理論課程的補(bǔ)充,處于整個(gè)教學(xué)的次要位置,學(xué)生在學(xué)習(xí)完成后實(shí)際工作往往不能順利進(jìn)入角色。對于專業(yè)課程來說,由于現(xiàn)在課程數(shù)量和學(xué)分要求很高,學(xué)生實(shí)際上對每門課的知識基本上吸收有限,如果過分強(qiáng)調(diào)考試分?jǐn)?shù),更會造成各種問題?，F(xiàn)在的各類選修課基本上都是考最基本的常識加上一定的提分才能使大部分同學(xué)可以及格,因此作者認(rèn)為,與其如此,還不如加強(qiáng)大作業(yè)的互動和課程討論,加強(qiáng)實(shí)踐能力訓(xùn)練,只需要最簡單的一些訓(xùn)練,就能使學(xué)生收獲更大。

本著基礎(chǔ)理論教育與專業(yè)技能培養(yǎng)并重的指導(dǎo)思想,建立、健全教學(xué)的實(shí)踐環(huán)境,在實(shí)際計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)的工程化過程中培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析解決問題能力、實(shí)際完成代碼設(shè)計(jì)的能力和項(xiàng)目管理能力。與傳統(tǒng)教學(xué)的灌輸式教育不同,在實(shí)踐教學(xué)中,教師主要發(fā)揮引導(dǎo)的作用,教師要將課程結(jié)合學(xué)生的實(shí)際和興趣,引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合,指導(dǎo)學(xué)生解決在實(shí)際操作中遇到的困難。這就要求教師必須了解和掌握教授課程的主流技術(shù),熟悉各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)理念與技術(shù)方案,能夠解決學(xué)生在實(shí)際操作過程中遇到的各種問題,指導(dǎo)學(xué)生在相對的時(shí)間內(nèi)做出成績。另外,要構(gòu)建完善的實(shí)踐教學(xué)體系。為了真正實(shí)現(xiàn)對學(xué)生“理論與實(shí)踐相結(jié)合能力”的培養(yǎng),不能將實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)成零散的一些教學(xué)單元,要讓它們成為一個(gè)體系,與所學(xué)課程有機(jī)結(jié)合,協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)對學(xué)科知識的實(shí)踐體驗(yàn),并在問題的求解中鍛煉探索能力和學(xué)習(xí)能力。

在“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”這門課程的教學(xué)過程中,作者引導(dǎo)學(xué)生對自己感興趣的知識進(jìn)行實(shí)踐,做出一些具體的東西。實(shí)踐表明,這種方式也更受同學(xué)們的歡迎,一些同學(xué)做出的課程設(shè)計(jì)甚至讓老師與全班同學(xué)都大為驚訝。如圖3所示,鄧同學(xué)根據(jù)一個(gè)童年游戲,精心設(shè)計(jì)完成了一個(gè)“兩城跑”游戲,并從中分析得出了游戲通過平衡機(jī)制使參與者得到興趣,鍛煉了理性思維。

重視實(shí)踐教學(xué)并不意味著忽視理論的學(xué)習(xí)。有的學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門單純的技術(shù),計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)要以動手實(shí)踐為主。這樣會導(dǎo)致忽略了對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí),等到接觸到一些有一定深度的專業(yè)知識后,開始覺得基礎(chǔ)較為薄弱,學(xué)習(xí)往往事倍功半。但這種理論知識應(yīng)該僅限于專業(yè)相關(guān)的同學(xué),本科教學(xué)可以寬口徑,重基礎(chǔ)。研究生培養(yǎng)是事實(shí)上的重方向,基礎(chǔ)應(yīng)該在本科教育階段進(jìn)行,所以可以適度在導(dǎo)師指導(dǎo)下有所選擇,不一定所有課程都很強(qiáng)調(diào)理論知識。理論上的二者并重還不如有所傾斜,以造就目前社會、IT市場所需要的人才或所謂的“技術(shù)白領(lǐng)”。如圖4所示,某同學(xué)應(yīng)用了基本物理知識,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多人平衡木,其中為了考慮平衡木本身的重量和旋轉(zhuǎn)角速度,重新查找并重溫了本科所學(xué)的一些力學(xué)知識。

3科研和專業(yè)課程教學(xué)的相互促進(jìn)

扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識是從事科學(xué)研究的基礎(chǔ),通過科研實(shí)踐可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力,進(jìn)而鞏固基礎(chǔ)理論知識。將科學(xué)研究與教學(xué)工作緊密聯(lián)系在一起,是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不可分割的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),二者之間相互促進(jìn),相互提高,有著極為密切的聯(lián)系。課堂教學(xué)能夠?yàn)閷W(xué)生講授基本理論知識,科研實(shí)踐可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。

教師除了在課堂上傳授基礎(chǔ)知識外,還可以通過多種途徑使學(xué)生參與到相關(guān)的科學(xué)研究工作中來,比如:運(yùn)用靈活的教學(xué)手段,改變傳統(tǒng)教學(xué)“一對多”的教學(xué)模式,在教師完成基礎(chǔ)知識傳授后,留出足夠的課堂討論和課外作業(yè)時(shí)間。課堂分組討論能夠使學(xué)生更好地熟悉和掌握所學(xué)知識;課外作業(yè),尤其是實(shí)踐性的課外作業(yè),教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣加以合理引導(dǎo);有目的地使學(xué)生參見部分科學(xué)研究工作,讓他們親自負(fù)責(zé)一部分課題,在教師的指導(dǎo)下提出解決問題的方案和措施,不僅有利于鞏固課堂知識、提高動手能力,而且對學(xué)生以后的發(fā)展也是很有利的。

北航計(jì)算機(jī)學(xué)院下設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系、計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程系、新媒體藝術(shù)系、計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、軟件工程研究所、網(wǎng)絡(luò)研究開發(fā)中心等單位。建有軟件開發(fā)環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室、北京市計(jì)算機(jī)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京市網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及中國航空工業(yè)第二集團(tuán)公司計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)研究發(fā)展中心、北航-華為網(wǎng)絡(luò)學(xué)院等。北航計(jì)算機(jī)學(xué)院擁有較強(qiáng)的科研力量,專業(yè)方向較為齊全,在專業(yè)課教學(xué)中,任課教師不妨發(fā)揮特長,結(jié)合國際上乃至自身熟悉的最新研究,展示給學(xué)生,并開展一些討論。尤其是促進(jìn)專業(yè)相關(guān)同學(xué)的一定深度討論,這樣有利于教學(xué)和科研之間的相互促進(jìn)。

在“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”課程中,虛擬現(xiàn)實(shí)本專業(yè)的部分同學(xué)由于對課程內(nèi)容已經(jīng)有一定項(xiàng)目基礎(chǔ),大作業(yè)對他們的鍛煉意義不大。因此作者引導(dǎo)他們對部分內(nèi)容開展研究,寫出論文并投稿,作為大作業(yè)免除的條件。最后在28位同學(xué)中有4位同學(xué)實(shí)際完成了一篇論文投稿,其中3篇已經(jīng)被EI檢索的期刊錄用(一篇英文、兩篇中文),這對本專業(yè)的同學(xué)是有一定科研促進(jìn)作用的。一些其他專業(yè)的同學(xué)將所學(xué)知識應(yīng)用到科研項(xiàng)目中,不管最終效果如何,引入了新的思路或方法對他們都是有一定價(jià)值的,如圖5至7所示,為一些示例項(xiàng)目。

4科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)是指一個(gè)人參加人類的智力活動所必須的科學(xué)概念、知識水平和對智力活動過程的理解能力。在所從事的專業(yè)工作中,科學(xué)素養(yǎng)反映在人們對自己的工作具有創(chuàng)造性和較高的學(xué)術(shù)深度,按照科學(xué)規(guī)律辦事,不滿足已經(jīng)取得的成就。

良好的科學(xué)素養(yǎng)不是與生俱來的,它來源于學(xué)生的實(shí)踐和教師的引導(dǎo)。對于學(xué)生來講,良好的科學(xué)素養(yǎng)只能在科學(xué)的基本原理、原則的基礎(chǔ)上,在教與學(xué)的過程中,在理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過程中,通過從具體到抽象,從抽象到具體的反復(fù)學(xué)習(xí)、思考、實(shí)踐和體會,由自己總結(jié)得到。教師在這一過程中要加以引導(dǎo)和幫助。教師要從過去單純以學(xué)生被動接受知識的過程轉(zhuǎn)向以教師引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識的積極學(xué)習(xí)過程為主。積極的教學(xué)過程是指學(xué)習(xí)者身體和頭腦的一種狀態(tài)。學(xué)生已不能滿足課堂上學(xué)到的知識而常常對自己身邊的事情產(chǎn)生興趣,教師要從大量要求學(xué)生死記硬背知識的教學(xué)方式中解脫出來,加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)能力方面的培養(yǎng),真正從應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向素質(zhì)教育,還原教育的本色。

如圖8、圖9所示,要完成一個(gè)多機(jī)的簡化游戲需要很多投入,一開始學(xué)生都會想做得很好,隨著時(shí)間的流逝、開發(fā)調(diào)試中有些技術(shù)問題得不到解決,很多同學(xué)會出現(xiàn)不耐煩、想放棄、煩躁的情緒,這個(gè)時(shí)候需要一些引導(dǎo)。由于作業(yè)和演示的要求,雖然不得不對原有設(shè)計(jì)進(jìn)行修改、簡化或折中,但最后他們都完成了大作業(yè),這是一項(xiàng)挑戰(zhàn),也是對學(xué)生的磨練。

5總結(jié)

計(jì)算機(jī)新技術(shù)層出不窮,要求教學(xué)內(nèi)容、教育理念要有一定量的經(jīng)常更新,使教學(xué)內(nèi)容和方法不斷適應(yīng)社會的要求。從國外著名大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的成功經(jīng)驗(yàn)來看,教學(xué)內(nèi)容、教育理念需要持續(xù)的更新,在專業(yè)課程上考慮社會需要和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性在很大程度上是一致的。論文結(jié)合作者講授計(jì)算機(jī)研究生選修專業(yè)課“網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從專業(yè)課程設(shè)立和教學(xué)內(nèi)容的更新、理論和實(shí)踐的結(jié)合、科研和專業(yè)課程教學(xué)的相互促進(jìn)、科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)4個(gè)方面分別進(jìn)行討論,并結(jié)合課程實(shí)例進(jìn)行了闡述。

本文的觀點(diǎn)只是個(gè)人體會,并不成熟,在此試圖拋磚引玉,期望能夠促進(jìn)大家對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程建設(shè)的一些討論。

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