计算机专业课程教学中的几点体会

周 忠

摘要:计算机新技术层出不穷,要求教学内容、教育理念要经常更新,使教学内容和方法不断适应社会的要求。本文结合作者讲授计算机研究生选修专业课“网络虚拟环境”课程的教学经验,总结了作者在计算机专业课程教学中的几点体会,包括专业课程设立和教学内容的更新、理论和实践的结合、科研和专业课程教学的相互促进、科学素养的培养等几点内容。

关键词:计算机专业课程;教学内容;教育理念;科研

中图分类号:G642文献标识码:B

当今世界的科技发展越来越快,尤其计算机新技术层出不穷,对一些计算机专业课程的教学提出了更高的要求。从国外著名大学计算机课程的成功经验来看,教学内容、教育理念需要持续的更新,这样才能使学生跟上社会的人力要求,否则学生学习了陈旧的知识,在就业时会觉得学而无用,公司也会认为学校对计算机专业的教育不够,导致学生学习的积极性不高,教学效果不够好,从而形成恶性循环。因此,我们专业课程教师在备课时不能满足于经典教材里有什么就教什么的授课方式,同时还需要注意教学方法和内容的更新、创新,使教学内容和方法不断适应社会的要求。本文结合计算机研究生选修专业课“网络虚拟环境”的教学经验和体会,从4个方面对计算机专业课程建设过程中的问题进行了阐述。

1专业课程设立和教学内容的更新

近年来,不但计算机技术发展越来越快,由于社会竞争压力的增大,人们对计算机专业的课程要求也发生了变化,更加要求务实。基础课程往往得不到学生的青睐,很多学生仅仅满足于基础课程的考试成绩,上课不认真,课后也敷衍了事,学生更多是对一些社会需求较大的专业性课程或应用类课程感兴趣。

在社会压力下,学生学习的务实和社会的需要都要求在课程设立和教学内容的选择上不断地创新以适应这种变化,举例来说,网络虚拟环境、分布式虚拟环境课程相对于传统的计算机课程来说,是比较新的课程。目前国内外的网络游戏产业发展迅速,每年都会产生大量的人才需求,而虚拟战场和网络游戏是“网络虚拟环境”这门课的两类典型应用。就国内而言,至少有10所学校设立了网络游戏设计系或学院,国外也有多所知名大学设立了专门学院。目前国外很多大学相继开设的类似课程,名称有“网络虚拟环境”、“网络游戏”等,知名的大学有美国海军研究院、南加州大学、George Mason大学、Turku大学等。从2004年开始,国内一些知名大学也开始开设类似课程,如浙江大学、中国美术学院、清华大学等10多所大学先后开设了网络游戏专业课程。“网络虚拟环境”这门课正是基于国内外网络游戏产业迅速发展而设立的,“网络虚拟环境”使学生掌握网络虚拟环境技术的基本概念、原理、方法,从而对网络虚拟环境技术有一个总体、系统的了解,并通过实验加以理解和巩固,为进一步的学习、应用及开发打下良好的基础。由于课程学分较少,选课的学生有一半以上都是对课程感兴趣,或者研究生课题相关的,这些同学都有着一定的基础或认识,上课的积极性也更高一些。

图1、图2是两位同学的作业设计,他们根据自己的兴趣设计游戏规则和界面,并加入了一些想学的应用技能元素,他们的大作业涉及到BH RTI编程、图形开发、GUI等内容,通过独立完成大作业使他们对其他课程的知识技能得到了深入锻炼。

除了体现在课程设定上,这种适应性更新还要体现在教学内容上。传统的计算机教学课程也要随着时代发展不断创新、不断补充新鲜血液。作为计算机专业课程的教师也要关注新鲜事物,如一些奇闻异事,不断充实自己的知识体系,这样才能使学科设定和教学内容不断发展,适应日新月异的专业课程发展,吸引学生的兴趣。

2理论和实践的结合

计算机专业课程不同于一般的基础性学科,其实践性很强。单一的理论教学难以达到教学的基本要求,这就需要在理论支持下开展一定的实践。教师不仅仅要传输知识,更要注重能力的培养,增强学生的实践能力,使学生能够跟得上知识更新的速度。如果实践教学仅仅作为理论课程的补充,处于整个教学的次要位置,学生在学习完成后实际工作往往不能顺利进入角色。对于专业课程来说,由于现在课程数量和学分要求很高,学生实际上对每门课的知识基本上吸收有限,如果过分强调考试分数,更会造成各种问题。现在的各类选修课基本上都是考最基本的常识加上一定的提分才能使大部分同学可以及格,因此作者认为,与其如此,还不如加强大作业的互动和课程讨论,加强实践能力训练,只需要最简单的一些训练,就能使学生收获更大。

本着基础理论教育与专业技能培养并重的指导思想,建立、健全教学的实践环境,在实际计算机应用系统研发的工程化过程中培养学生的自学能力、分析解决问题能力、实际完成代码设计的能力和项目管理能力。与传统教学的灌输式教育不同,在实践教学中,教师主要发挥引导的作用,教师要将课程结合学生的实际和兴趣,引导学生将学习的理论知识与实践相结合,指导学生解决在实际操作中遇到的困难。这就要求教师必须了解和掌握教授课程的主流技术,熟悉各实训项目的设计理念与技术方案,能够解决学生在实际操作过程中遇到的各种问题,指导学生在相对的时间内做出成绩。另外,要构建完善的实践教学体系。为了真正实现对学生“理论与实践相结合能力”的培养,不能将实践环节设计成零散的一些教学单元,要让它们成为一个体系,与所学课程有机结合,协调实现对学科知识的实践体验,并在问题的求解中锻炼探索能力和学习能力。

在“网络虚拟环境”这门课程的教学过程中,作者引导学生对自己感兴趣的知识进行实践,做出一些具体的东西。实践表明,这种方式也更受同学们的欢迎,一些同学做出的课程设计甚至让老师与全班同学都大为惊讶。如图3所示,邓同学根据一个童年游戏,精心设计完成了一个“两城跑”游戏,并从中分析得出了游戏通过平衡机制使参与者得到兴趣,锻炼了理性思维。

重视实践教学并不意味着忽视理论的学习。有的学生认为计算机科学是一门单纯的技术,计算机专业课程的学习要以动手实践为主。这样会导致忽略了对基础理论知识的学习,等到接触到一些有一定深度的专业知识后,开始觉得基础较为薄弱,学习往往事倍功半。但这种理论知识应该仅限于专业相关的同学,本科教学可以宽口径,重基础。研究生培养是事实上的重方向,基础应该在本科教育阶段进行,所以可以适度在导师指导下有所选择,不一定所有课程都很强调理论知识。理论上的二者并重还不如有所倾斜,以造就目前社会、IT市场所需要的人才或所谓的“技术白领”。如图4所示,某同学应用了基本物理知识,设计实现了多人平衡木,其中为了考虑平衡木本身的重量和旋转角速度,重新查找并重温了本科所学的一些力学知识。

3科研和专业课程教学的相互促进

扎实的基础理论知识是从事科学研究的基础,通过科研实践可以培养学生独立分析问题和解决问题的能力,进而巩固基础理论知识。将科学研究与教学工作紧密联系在一起,是调动学生学习积极性,提高学生学习能力的不可分割的两个关键环节,二者之间相互促进,相互提高,有着极为密切的联系。课堂教学能够为学生讲授基本理论知识,科研实践可以培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

教师除了在课堂上传授基础知识外,还可以通过多种途径使学生参与到相关的科学研究工作中来,比如:运用灵活的教学手段,改变传统教学“一对多”的教学模式,在教师完成基础知识传授后,留出足够的课堂讨论和课外作业时间。课堂分组讨论能够使学生更好地熟悉和掌握所学知识;课外作业,尤其是实践性的课外作业,教师可以根据学生的兴趣加以合理引导;有目的地使学生参见部分科学研究工作,让他们亲自负责一部分课题,在教师的指导下提出解决问题的方案和措施,不仅有利于巩固课堂知识、提高动手能力,而且对学生以后的发展也是很有利的。

北航计算机学院下设计算机科学技术系、计算机应用工程系、新媒体艺术系、计算机教学实验中心、软件工程研究所、网络研究开发中心等单位。建有软件开发环境国家重点实验室、虚拟现实新技术国家实验室、北京市计算机新技术重点实验室、北京市网络技术重点实验室以及中国航空工业第二集团公司计算机与信息技术研究发展中心、北航-华为网络学院等。北航计算机学院拥有较强的科研力量,专业方向较为齐全,在专业课教学中,任课教师不妨发挥特长,结合国际上乃至自身熟悉的最新研究,展示给学生,并开展一些讨论。尤其是促进专业相关同学的一定深度讨论,这样有利于教学和科研之间的相互促进。

在“网络虚拟环境”课程中,虚拟现实本专业的部分同学由于对课程内容已经有一定项目基础,大作业对他们的锻炼意义不大。因此作者引导他们对部分内容开展研究,写出论文并投稿,作为大作业免除的条件。最后在28位同学中有4位同学实际完成了一篇论文投稿,其中3篇已经被EI检索的期刊录用(一篇英文、两篇中文),这对本专业的同学是有一定科研促进作用的。一些其他专业的同学将所学知识应用到科研项目中,不管最终效果如何,引入了新的思路或方法对他们都是有一定价值的,如图5至7所示,为一些示例项目。

4科学素养的培养

科学素养是指一个人参加人类的智力活动所必须的科学概念、知识水平和对智力活动过程的理解能力。在所从事的专业工作中,科学素养反映在人们对自己的工作具有创造性和较高的学术深度,按照科学规律办事,不满足已经取得的成就。

良好的科学素养不是与生俱来的,它来源于学生的实践和教师的引导。对于学生来讲,良好的科学素养只能在科学的基本原理、原则的基础上,在教与学的过程中,在理论与实践相结合的教学过程中,通过从具体到抽象,从抽象到具体的反复学习、思考、实践和体会,由自己总结得到。教师在这一过程中要加以引导和帮助。教师要从过去单纯以学生被动接受知识的过程转向以教师引导学生主动获取知识的积极学习过程为主。积极的教学过程是指学习者身体和头脑的一种状态。学生已不能满足课堂上学到的知识而常常对自己身边的事情产生兴趣,教师要从大量要求学生死记硬背知识的教学方式中解脱出来,加强科学技术能力方面的培养,真正从应试教育转向素质教育,还原教育的本色。

如图8、图9所示,要完成一个多机的简化游戏需要很多投入,一开始学生都会想做得很好,随着时间的流逝、开发调试中有些技术问题得不到解决,很多同学会出现不耐烦、想放弃、烦躁的情绪,这个时候需要一些引导。由于作业和演示的要求,虽然不得不对原有设计进行修改、简化或折中,但最后他们都完成了大作业,这是一项挑战,也是对学生的磨练。

5总结

计算机新技术层出不穷,要求教学内容、教育理念要有一定量的经常更新,使教学内容和方法不断适应社会的要求。从国外著名大学计算机课程的成功经验来看,教学内容、教育理念需要持续的更新,在专业课程上考虑社会需要和提高学生学习的积极性在很大程度上是一致的。论文结合作者讲授计算机研究生选修专业课“网络虚拟环境”课程的教学经验,从专业课程设立和教学内容的更新、理论和实践的结合、科研和专业课程教学的相互促进、科学素养的培养4个方面分别进行讨论,并结合课程实例进行了阐述。

本文的观点只是个人体会,并不成熟,在此试图抛砖引玉,期望能够促进大家对计算机专业课程建设的一些讨论。

参考文献:

[1] 吴文虎. 计算机程序设计基础课程改革[J]. 中国大学教育,2004(6).

[2] 赵晖. 计算机专业实践教学初探[J]. 教育信息化,2006(18):58-59.

[3] 白光伟. 以科研促进“计算机网络”课程教学[J]. 中国大学教学,2007(12):33-34.

[4] 赵致琢. 计算机科学导论[M]. 2版. 北京:科学出版社,2001.

[5] 王泽文,熊宝珍,徐定华. 高职人才培养模式的探讨[J]. 理工高等研究,2004(1).