基于计算机专业学生创新能力培养的课堂教学改革

徐 慧 郭荣祥 周建美

摘要:本文根据作者的教学经历,针对计算机课程特点,指出计算机课程需要创新性学习;分析了现有课堂教学中不利于创新人才培养之处;就如何改革大学课堂教学,让课堂成为学生创新思维、创新意识及创新能力提高的发源地提出了一些想法。

关键词:创新;课堂;教学改革

中图分类号:G642 文献标识码:B

美国“高质量教育委员会”的一份报告提出:21世纪的竞争将不仅是资源、市场、军事的竞争,更为重要的是创新思想的竞争。创新的主体是人才,创新的源泉是知识,而知识来源于学习。所以,世界各国之间的竞争,归根结底是教育竞争,是造就创新人才能力的竞争。为了实现我国“到2020年,使我国的自主创新能力显著提高……进入创新型国家行列,为全面建设小康社会提供强有力的支撑”的目标, 培养创新型人才成为当代大学不可推卸的社会责任,也应该是当代大学的精神所在。

课堂是教师引导学生学习、传授知识的主要场所,本文将针对计算机课程,如何让课堂成为学生创新思维、创新意识及创新能力提高的发源地进行浅析。

1培养计算机专业学生的创新能力的必要性

1.1创业、就业之需

高等教育存有的怪圈是:一方面大学生就业难,学生抱怨找不到好的工作;另一方面,用人单位特别是产业界,又抱怨大学毕业生不好用,没有能力,没有工作经验。据2005年《中国大学生就业》杂志所做的一份调查显示,一半以上的用人单位非常重视学生的应变能力(51.9%)、创新精神(59.5%)、问题解决能力(60%)、学习能力(56.3%)。这些标准是和毕业生在新的环境中运用自己所学的知识解决工作中遇到的各种问题相关的,而解决问题的能力又是其创新素养的综合反映。

就计算机(相关)专业来说,因IT业的迅速发展,近十年来规模不断扩大,截至到2006年,全国共有771个学校开办有计算机本科专业,共有在校生近43万(同其他专业相比,这两个数字都是全国第一)。令人尴尬的是,规模的扩充并没有解决IT产业对人才质量的需求。

如何在“培养创新人才”的背景下,培养具有创新能力、满足社会需求的计算机专业学生,是对学生负责、对国家负责的刻不容缓的事。

1.2计算机课程需要创新性学习

计算机课程的特点决定了计算机课程需要创新性学习。

(1) 工具性、应用性、实践性。计算机本质上是一种智能工具,用来帮助人们解决各种各样的问题。但计算机的智能并不是与生俱来的,需要设计者的赋予与使用者的实施。对于计算机专业的学生来说,不仅需要掌握利用计算机解决问题的技能,更需要具备一定的赋予计算机智能的软、硬件设计能力。

计算机课程的学习过程是进行技能学习、训练的过程,是进行赋予计算机智能设计知识传授、应用的过程。决定课程学习真实有效的绩效应由技能的运用、设计的实现来定。这必然是一种实践活动的结果,并且成果的优劣取决于学生的内心主动需求、兴趣和意愿,高水平、高质量的成果是把事物加以改进或优化的活动。计算机课程学习属于创新范畴。

(2) 关联性和综合性。这主要体现在计算机课程学习的内容和技能上。在内容上,先修课程内容往往是后续课程学习的基础。如一年级的高级语言程序设计,对后续的数据结构、数据库原理等课程有较大影响;数据结构的学习对后续的编绎原理、操作系统等课程有较大影响等。在技能上,基本技能的掌握对后期技能学习有重大影响。如基本的程序设计方法、程序调试技术不能过关,在数据结构中就很难进行复杂程序设计工作,并进一步地影响后续相关课程的学习。

课程的关联性和综合性,要求学生能够连贯地学习,具有综合应用知识的能力,把先期课程学到的知识用于后续课程中问题的解决。能够把握知识间的纵横联系,触类旁通,获得直觉和灵感,是创新思维的一种重要方法。

(3) 发展性。计算机技术是当今发展变化最快的技术之一,新方法、新观点、新技术日新月异,内容更新换代很快,教学计划很难与当时主流技术一致。如入校时,软件开发以面向过程程序设计为主流技术,到毕业时成为以面向对象、组件为主流技术;主流编程工具也变化很快,C、VC、C#、.NET、ASP、JSP、PHP等不断发展变化着。

课程的发展性决定了计算机课程学习过程中,更重要的是学会学习方法、学会用已有知识获取未知的知识来解决问题的思维方法,而不是学习内容本身。而学会学习也正是创新所必须的。“未来的文盲不再是目不识丁的人,而是没有学会如何学习的人”(阿尔温•托夫勒),这一点在计算机课程学习中尤其适合。

2传统计算机课堂教学中有碍学生创新能力培养之处

创新人才是指具有创新意识、创新精神、创新能力,并实施了创新行为且取得了创新成果的人才。创新意识表现为具有强烈的求知欲、探索欲和责任感;创新精神表现为敢于革新、勇于创新,坚忍不拔,不怕困难,不怕失败;创新能力表现为具有创新的思维能力、想象力、记忆力、感知力等,在流畅性、敏锐性、变通性、独创性、精密性等方面表现出众。创新人才的外在显性,表现为一定的创新行为和创新成果。

当今计算机课程教学没有形成针对课程特点的独特的方式,与其他课程教学一样,很大程度上还是沿袭初等教育模式,“管理为主,教学为辅;监控为主,指导为辅”仍是主流,极不利于创新能力的培养。

(1) 灌输多,引导少

知识继承成为教学的首要目的,教育成了一种储蓄行动。课堂成了知识的倾倒处,教材是知识的容器,教师是倾倒的操作者。多媒体课件的滥用,使“知识倾倒”变得更加方便快捷。设定好的PPT禁锢了教师思想的自由。教师的讲解成了PPT的画外音,最终不是PPT为教师讲课服务,更像是教师为PPT服务。

灌输的核心是强制和服从而不是创造和自主。头脑不是要填满的容器,而是一支需被点燃的火把(古希腊学者普罗塔戈)。只有让学生思维的白纸在课堂中由学生自我的想象力与创造力去填充,创造思维所生成的知识才能真正成为学生思考的果实。课堂也才能真正变成点燃学生创新思维火把的阵营。

(2) 听得多,想得少

“听得多,想得少”是多媒体课件滥用的必然后果。教师顺手点来,省去了板书的时间导致讲课进度快速推进,学生上课盯着一张一张被翻阅的PPT,思维来不及跟上便进入麻痹状态,只能一味地接纳,丧失了许多思考空间。更糟的是,教师不板书直接造成学生没有时间笔记。笔记是听课的痕迹,记下的内容是学生思想的结果。没有了它,教师的讲解必定如同大浪淘沙,只剩下一些结论(沙子)。而学生为了应付考试不得不去死抱教材和记忆结论。但知识首先是一种思考和实践的果实,而不仅仅是一种结果。记录在纸上的思想就如同人留在沙上的脚印,我们也许能够看到他走过的路径,但若想知道他在路上看见了什么东西,应必须用我们自己的脚(叔本华)。

创新能力需要知识的积累,但知识不能代替创新能力。“听得多,想得少”最终将培养出思想懒汉。当一个人不会用自己头脑去判别,不会用自己的语言去表达时,又如何指望他去开拓、去创新?

(3) 书面多,作品少

“书面多,作品少”主要体现在作业、实验及考核中。作业与实验是课堂教学的补充,考试是对课堂教学效果与学生学习效果的测定。作业与考试基本上是书面形式,实验以实验报告为考核依据。这些都无法体现出问题解决的真实有效性,且偏离课程学习目标,更为严重的是直接引导了学生忽视实践过程。实践就是动手做事,用课本知识来进行作品创作。学生借助计算机用书面知识进行问题求解,最终能否解决问题,只能从程序运行结果来看,而不是书面陈述。

实践对创新人士产生的重要性,正如两院院土指出的那样:创新人士只有通过实践,在实践中培养。实践性是计算机课程的主要特点之一,对于计算专业创新人才的培养,更离不开实践,许多课本知识(如程序设计语言、数据结构、操作系统、软件工程)只为指导实践,只有通过实践,才能真正掌握知识的精髓。

3改革课堂教学,培育学生的创新能力

教学是指由教师所引起、维持或促进学生学习的所有行为。它的逻辑必要条件主要有以下几个方面:(1)引起学生学习意向,唤醒学生的学习需要;(2)学生就学习目标与教学目标达成一致;(3)规划学习领域和提供必要的课程资源;(4)采用便于学生理解的最能调动学生主动性的方式。作为课堂的主导者、执教者,该怎样做才能使课堂成为学生创新能力提高的发源地呢?这里,提出三点作者从长期的教学活动中获取的建议。

3.1通过课堂培养专业兴趣、引起学生学习意向和需求

兴趣是一种心理情感状态,是一个力求认识和趋向某种客体的积极态度的个性倾向。教学活动是教师与学生的双边活动。学生的动机、兴趣及参与程度决定着整个教学的成与败。因此,教师的基本任务,“在于启发和引导学生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣”(德国教育家第斯多惠) 。

那如何通过课堂教学培养学生的专业兴趣呢?首先,以需引趣。需要是兴趣最原始的动力。通过告知学生所学科目的目的、任务与要求,使其意识到学好本门课程的重要性,从而引发其兴趣。其次,以用诱趣。通过项目案例,看到知识的实际应用,诱发学生兴趣。再者,以疑深趣。学起于思,思源于疑,小疑则小进,大疑则大知。用疑问开启学生创造思维,是培养创新能力的重要方法。教师通过巧疑问,造成悬念,点燃学生思维的火花使学生产生浓厚的学习兴趣。最后,以激励促趣。行为科学的实验证明:一个人在没有受到激励的情况下,他的能力仅能发挥到20～30%,如果受到充分激励,能力就可能发挥到80～90%。在学习过程中,充分运用激励机制是促进学生积极主动学习的重要举措。对学生的每一点进步适时给予激励,让学生在时时感到“成就感”的情境下自觉快乐地前行。

3.2以案例牵引教学内容,使学习目标与教学目标一致

案例通常来自实际的应用,是问题的某种解决方法。

在知识爆炸的时代,学习有用的知识,是引发学生自觉投入学习的重要因素。因此,如果围绕案例组织好教学内容,可使学生在整个学习过程中,仿佛置身于某个应用问题的解决中,带着问题进行更加感性地学习,同时也能使学生很快地掌握解决类似问题的知识和技能。

那么围绕案例组织教学内容是否可行呢?计算机是一种帮助人们解决问题的一种智能化工具,这使得计算机课程相比于其他课程有更多、更广泛的应用实例。并且,本科计算机学生的培养目标是培养计算机方面的工程技术人员,为此设置的计算机课程,知识更偏重于指导实践、而不是理论研究。所以,以案例组织教学是可行的。那如何实施呢?企图以一盖全,即用一个案例组织一门课程中的所有教学内容,是不可行的。因为一门课程不可能是为解决某个问题而设置,因而也不可能找到一个能够涵盖所有教学内容的案例。正确的做法是,教师备课时,根据课程内容,精心选取案例;讲课时,倒过来,围绕案例,展开教学内容。以数据结构为例。数据结构的研究范畴是“描述现实世界实体的数学模型(非数值计算)及其上的操作在计算机中的表示和实现。”课程内容涉及典型数据结构(线性表、树、图等)及常用算法(查找、排序等)。以一般线性表学习内容为例,可以围绕一个管理系统(如通讯录管理)展开,具体如表1示。

如此,围绕一个简单的管理系统的设计与实现,就涵盖了线性表的基本学习内容。

3.3以作品驱动学习过程,调动学习的主动性

普通高等院校的计算机专业的培养目标是应用型的创新人才,要求学生能以创新思想对现实世界发展的问题以计算机为工具进行求解,主要体现出软硬资源整合与集成的能力,运用实践知识和经验进行有目标的活动。“作品”指学生利用与课程教学相关的知识解决某个具体问题而产生的成品,如实现预定功能的可运行的程序包。作品包括学生作业、课程实验、课程设计成果等,作品的创作可贯穿于许多课程的整个教学过程,如表2所示。

作品驱动学习过程,旨在回归计算机课程学习的目标,克服“重理论、轻实践”、“重结论、轻过程”等不利于创造力培养的学习方式。作品的诞生,是知识和技能应用的结果,贯穿教学过程的作品驱动教学法,向学生明确了计算机课程的学习目标,有助于引导学生采用正确的学习方法,重视实践技能的培养与训练。作品的创作中必定会不断地碰到概念、技能、方法上的各种各样问题,问题解决的过程可以培养学生用自己的眼光探究问题的能力,从而能够创造性地获取新知识。提出新观点、解决新问题。布鲁纳曾强调:“人唯有凭借解决问题或发现问题的努力才能学到真正的发现的方法。这种实践愈积累,应愈能将自己学到的东西概括为解决问题和探究问题的方式,掌握这种概括的方式,对他解决各种各样问题是有效的。”作品驱动学习的过程,正反映了这一规律。

4结束语

心理学研究者根据调查得出结论:人人都具有创造力,只是程度高低不同而已,普通人和天才之间并无不可逾越的鸿沟。创造力的高低,先天素质一般只决定了一半,后天的教育和环境的熏陶有时更重要。课堂是学生接受新知识,获得思维发展的主要阵地。从学生思维发展的本质看,学生的思维发展本身是一个动态生成的过程,每一个学生的天性中都蕴藏着创新的欲望和创造的潜能,那些给学生足够自主的空间、那些富有想象力的教学、那些真正做到“以参与求体验,以创新求发展”的教学,将有效地增进学生的创造能力的发展。让课堂成为学生创新思维的孵化地、创新能力的发源地,让大学成为创新人才的营地,是利国、利民的好事。

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