时间:2023-01-21 01:43:19
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇软件教学论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
二、ChemOffice软件有助于化学教学
(一)化学教学的主要辅助手段
随着计算机多媒体技术的普及和现代化学应用软件的开发,现在化学教育的授课方式已经告别了一盒粉笔、一块黑板的传统教学,现代化的教学辅助手段使越来越多的老师都体会到了用化学工具软件来制作课件辅助教学的优越性。ChemOffice软件在化学教学中可以优化教学设计,使原本枯燥的课堂变得生动起来。主要体现在以下几点:
1.直观、可视性
在化学教学中,关于化合物结构的讲解一直是授课的一个重点,也是学生理解的一个难点。ChemOffice软件不仅可以绘图,还可以将化合物的结构立体化。这样教师在备课的过程中不但不用准备模型,而且在授课过程中还可以根据需要随时将平面图和立体图进行转换,提高教学效率,能取得良好的教学效果。例如苯乙烯的结构式如图1。利用ChemDraw模块建立分子结构式后,再利用Chem3D模块可以将转化为三维图形如图2。三维图形可以动态旋转向学生展示不同方向的立体构象,便于学生直观的理解。对于结构复杂的有机大分子,比如葡萄糖、纤维素、环糊精等,都可以采用ChemOffice软件进行模拟展示,一看便知,易于理解。
2.有助于探究式教学
如何做好探究式教学,从20世纪中期开始就一直是国内外教育科学领域中的一个研究重点课题。探究式教学使学生不再被动地接受知识,提高学生的学习兴趣和主动性。化学应用软件ChemOffice有助于探究式教学的开展。例如有机化合物命名的学习。在学习过程中,部分学生对于命名规则还是理解不透彻。ChemOffice软件的命名功能,可以帮助学生理解深入。利用ChemOffice化学工具软件中的ChemDraw模块在课堂上演示,绘制出化学结构式,单击结构(Structure)菜单中的结构式转化为名称(ConvertStructuretoName),可以实现对结构式进行自动命名。同时,ChemOffice可以将化合物的系统名称直接转为化学结构式,输入名称转化为结构式(ConvertNametoStructure)的命令后,输入化学名称,系统会找到对应的结构置于绘图中。通过这两个功能,学生能扎实的理解掌握结构复杂的化合物命名规则。对于陌生名称也能查到结构式,理解能更深入彻底。利用ChemOffice软件还可以锻炼学生的波谱解析能力,例如,利用ChemDraw模块可预测一些化合物的1H-NMR和13C-NMR谱。原理是以选取的分子基本结构为基础,利用加和性原则来计算氢原子和碳原子的化学位移。在课堂上教师也可以通过图谱模拟功能,直接演示各种化学物质的氢谱和碳谱,省去具体实验的繁琐。
3.使复杂计算简单化,适用于高等教育
ChemOffice软件不仅可以应用于初高中、大学本科的化学课程教学中,对于高等学校的硕博士研究生的研究型教育也非常适用。例如,ChemOffice软件中的Chem3D模块具备强大的计算功能。计算范围包括键长、键角、二面角、分子间距离、分子所在空间的基本计算。还能结合MM2、MOPAC、Gaussian等程序进行分子力学和量子力学的计算,甚至对分子进行动力学模拟、化合物构象分析和过渡态能量优化。例如,可以通过ComputeProperties计算的出复杂反应,中间过渡态产物的一系列性质,从计算结果中可以得到偶极、动能、势能、极化率、总能等一系列性质参数。ChemOffice软件对于培养研究型的高等化学人才有着重要的意义。
(二)增强学生学习主动性和师生间的互动
课堂教学的过程是老师和学生互动的过程,但在很多情况下,学生由于缺乏学习的主动性,导致学生学习的积极主动性降低,学习兴趣下降。ChemOffice化学应用软件可以创设情景教学,有助于培养学生的学习兴趣,教学效果事半功倍。例如,可以利用ChemOf-fice软件中的ChemDraw模块,模拟化学实验,自主设计实验方案、实验过程,根据实验流程要求,让学生自己动手,根据实验要求找出需要的化学仪器(例如图3),进行拼接,绘制实验反应装置图(例如图4),教师只给予适当的指导和提示,学生的积极参与,加强了师生交流,活跃了课堂气氛。学生体会到学会的知识是自己发现出来的,不是别人硬塞进来的。这种可以通过自己的探索和思考而获得知识的教学手段,有利于学生思维的开发,学生在探索中学习体会到乐趣和成果后,将会更主动的学习,同时也能减轻教师负担,提高教学效率。
(三)有助于促进计算机和化学专业外语的学习
对于高校的学生,采用ChemOffice软件进行教学是实践开展双语教学模式最为理想的教学材料。ChemOffice软件是由美国剑桥公司开发的外文软件,各个模块中所有的命令、模块说明等都是使用纯正、地道的英文。学生在使用这款软件的过程,也是学习相关计算机和化学专业地道英语的一个过程。通过计算机演示等有关化学教学内容的渗透,传授相关化学知识,利用软件进行动态演示解决化学问题,揭示化学机理等,或是利用化学工具软件进行自主学习。
2计算机软件在会展设计教学中应用建议
2.1根据学科特点来设置计算机软件教学课程。会展设计是一种实用的、以视觉艺术为主的空间设计,要求会展设计人员能够使商品宣传更显档次,给参观者留下深刻的印象。根据我国现在会展的人才需求看来,会展人才必须具有熟练的应用性技能,会展设计的教学主线应该在以培养熟练掌握专业应用技能的人才为主线,本专业的教学应该以专业核心技能为核心与其他专业理论合力搭配的进行。会展设计的视觉要求会展设计教学中必须对学生进行计算机绘图软件使用的教授,这是有效的进行会展设计的基础。会展设计人员必须对一些平面效果设计以及空间效果设计的软件能够熟练应用,比如PhotoShop、AutoCAD、3Dmax等图形设计软件,还应该能够熟练应用专业排版、专业插画、多媒体处理的软件,比如AdobeIllustrator,以及用于商标设计、模型绘制、分色输出等功能的软件,比如CorelDRAW等,通过设置此类课程使会展设计学生能够其专业基础工具的使用。2.2因地制宜的选择所学软件的教材。由于会展设计是近年来我国刚刚兴起的学科,发展时间比较短,在市场上专门针对会展设计,与之相配套的专业教材还是比较少的,这就要求教师在开展课程是要因地制宜的选择教材,注意教材与课程的匹配度,以及教材在实际使用过程中的实用性。比如平面设计大部分是以广告设计为主、3D模型绘制是以动漫设计为主、专门用于建筑行业设计等教材是不适合用在会展设计教学当中的,还有的对软件的使用介绍不多,全篇却是在介绍软件的科普类知识,这中教材也是不应该采用的。最好选用一些工程型的教材,是以作业模式进行教授的,这样的教学效果会更加有效,例如:《3dsmaxPhotoshop现代会展设计》由马凌云、刘茗编写。2.3以工程型的任务为教学模式引导学生学习专业软件。正所谓“实践出真知”,只有在不断的实践当中才能够将知识融会贯通,一味的学习理论知识而不去实践,最终容易导致“纸上谈兵”。在会展设计教学过程中,要以阶段性任务模式来引导学生去学的专业技能,通过把课程分割为各个阶段,然后配之以相应的任务,逐步的引导学生去熟悉软件的使用,熟悉工程的开发模式,利用计算机软件去表达自己的创意等等。在学习的整个过程中,为避免学生学习的懈怠性,可以为每个阶段设置专门的奖惩措施,可以把学期评分放到每个小阶段的工程完成度上来评判,用以促进学生学习的积极性。同是也可以把学习的过程作为类似毕业设计的答辩方式作为结题的最终模式,让学生在有限的时间内对自己的劳动成果进行展示和分析,老师针对学生作品之中的缺陷进行点评和改进,帮助学生进行阶段性的总结,激发学生的新创意,在为学生思维中建立知识结构的同是,帮助学生养成一个踏实的学习态度。
Prezi为用户提供了多达57种不同主题类型的模板(包括3D类型)除此之外,用户还可以通过“Blank”自行设计模板以供使用。
2.主界面
相对于PPT,Prezi的主界面相对简单易懂,极易入手。笔者认为对于基础教育工作者来说,使用最多的主要包括“File”、“Frames&Arrows”、“Insert”、“Template”“EditPath”、“Undo”、“Present”。“File”主要是用于打开、新建、储存作品文件,值得一提的是在该菜单栏下有名为“ExportProtablePrezi”的选项,以便携式输出,方便在一台没有安装Prezi软件的电脑上进行正常播放;“Frames&Arrows”主要用于添加步序框(包括括号框、圆框、矩形框、透明框)、箭头及横线;“Insert”可以插入各种素材,如图片、视频、几何图表,甚至PPT,是使用频率最高的菜单;“Template”是用于字体选择,笔者使用的这款Prezi4.6.0是没有中文字体的,而对于更高版本的Prezi已经嵌入了中文字体,方便国内教育工作者使用;“EditPath”用于编辑播放路径次序;“Undo”相当于PPT中的撤销;“Present”则相当于播放功能。
3.其他功能位置调整控件
通过“小房子”使内容恢复到整体布局状态,下面两个按钮则可以对放大或缩小进行微调。任意插入一个步序框(如括号框)后,点击括号框框边,通过选择蓝色边框进行360°旋转,调整框内内容的方向;通过选择“小手”,可以任意方向拖动;通过“+”或“-”对括号框进行放大或缩小;“ZoomtoFrame”是对框内内容进行聚焦呈现;“Delete”则表示删除括号框及相关内容。
二、Prezi在高中生物教学中的运用
笔者使用Prezi软件对人教版高中生物必修一“分子与细胞”模块第一章第一节“从生物圈到细胞”进行设计和教学。之所以选择本节内容,基于以下两点:首先,本节内容简单量少,适合Prezi软件演示;其次,本节包括两部分内容,即“生命活动离不开细胞”和“生态系统的结构层次”,前者通过4个并列关系的实例说明生物生命活动的基础,后者通过体现递进关系的生命系统结构层次让师生体验细胞是生命的单位,感知细胞是最基本的生命系统。可见,两部分内容逻辑联系紧密,且每部分内容知识点与知识点之间又有一定的逻辑关系,正好适合空间联系与逻辑关系演示上具备极大优势的Prezi软件的风格。
1“.生命活动离不开细胞”的Prezi设计
基于教材提供的4个实例是并列关系,笔者选择Prezi软件模板库(Templates)中的“ExplainaTopic”作为模板。在Topic、Topic1……conclusion6栏中分别嵌入素材:生命活动与细胞的关系文本、草履虫运动和分裂视频、人的生殖与发育图像及视频、缩手反射的结构基础图像及艾滋病致病过程图像、生命活动离不开细胞文本。学生能立刻直观地明白4个实例的作用并轻松形成“生命活动离不开细胞”的正确认识。同时,在介绍完这部分知识之后,教师又可以预先设置路径返回界面,进一步加深学生印象,巩固其正确认识。
2“.生命系统的结构层次”的Prezi设计
教材并未直接呈现生命系统的结构层次的概念,而是以“一只龟”为例,通过研究它的各层次关系,继而得出生命系统以细胞为最基本系统,层层相依、紧密相连,且各有特定组成、结构和功能。人类认识事物的规律是由“整体”到“局部”的,而该部分知识特别事例“一只龟”逻辑关系严密、整体与局部特色鲜明,这恰恰符合Prezi作为演示软件的优点之一——能够先向学生展示课程内容的整体框架,使其对所学内容有个整体的认识,然后在对框架中每一组成部分逐一展开,详细阐述。成果如图5(本图中只呈现了一整体“生命系统的层次”和三部分:“心肌细胞”、“种群”、“生态系统”)所示。教师先用Prezi呈现框架的整体结构,采用缩小功能将次级内容暂时“隐藏”;当需要对次级内容进行讲解时,可再利用放大功能将隐藏的信息展现出来。同样地,教师在讲解完本部分内容后,又可以返回路径,帮助学生理解生命系统的结构层次。
2GIS软件应用教学案例的选取及设计
相对于一般的理论课堂讲授,操作应用性的案例教学要求教师在知识点的策划、课堂的组织、教学过程的控制上倾注更多的时间和精力。如果想要使案例教学的运用达到较好的教学目的,需事先做好周密的计划和安排,否则将不能取得案例教学应有的教学效果。
2.1案例教学的选取作为贯穿整个教学过程所使用的案例,一定要有针对性。首先,要能覆盖整个专业相关知识的内容和形式,在通过案例学习的同时要掌握GIS的基本理论和相关应用的操作方法。其次,要有助于激发学生的创造性和主动性,提升学生思考的深度,认识到实际案例的复杂性,提高其全面思维的能力。最后,选取的案例要针对某个热门行业,增强学生应用知识的实效性。笔者根据教学目的的要求及对全国地理信息项目行业类别比例进行的分析(见图1),主要选取了全国第二次土地详查项目案例作为软件基础应用的学习,并选取了对应的面向专题应用案例来讲解GIS软件在相关行业的应用。
2.2案例教学的设计按照学校专业教学计划的安排,本课程是在第二学年上学期开设,这时,学生对专业课程的学习还不够全面和深入,因此,在对案例进行设计时,将采取循序渐进的方式,采用MAPGIS软件,从基础的数据采集、输入、管理、处理和查询的功能学习开始,在学生掌握了软件的基本操作功能之后,再选取专题应用案例来进行空间分析和应用方面的讲解。
2.2.1基础应用案例设计武汉中地信息工程有限公司研制的大型基础地理信息系统软件平台(以下简称“MAPGIS”)作为中国具有完全自主知识版权的地理信息系统,是全球唯一的搭建式GIS数据中心集成开发平台,在全国第二次土地详查项目中发挥了重要作用。以全国第二次土地详查项目案例为中心的MAPGIS软件应用教学法,其主要目的是让学生跟着实际工程项目,培养学生理论联系实际、独立思考,逐步解决问题的能力,而这其中的重点就是通过实际的工程项目,培养学生的学习兴趣,要让学生明白自己所学的知识的实效性以及成果的显著性,而不是盲目地去学习某一个功能模式。因此案例设计的指标主要参考全国第二次土地详查相关技术流程,整个案例的分解项目以及对应的知识内容设计如表1。
2.2.2GIS专题应用教学案例设计基于MAPGIS面向专题应用案例教学包含了统计分析、DEM的建立与应用分析、空间分析、三维立体模拟以及GIS综合分析与应用等基本内容模块,在案例教学中,要了解各行业应用发展的主要趋势,结合热点问题来设计各种应用专题案例(表2),同时,根据问题的提出和数据分析,培养学生独立思考和解决问题的能力。
3案例教学在GIS软件应用教学中的组织实施
3.1问题的提出以2010年江西抚河唱凯堤发生决堤,数万灾民被安置东华理工大学为切入点,提出洪水灾害为我国发生频率较高,危害范围比较广的一种自然灾害,将对国家和社会造成大量的经济损失和人员伤亡,洪水灾害一旦出现,如何结合自己所掌握的GIS知识,来精确评估洪水灾害所造成的损失。这时,可以采取提问、解答等多种形式的互动方式,分析洪水灾害的各项特征指标,来提高学生进行抽象思维和逻辑推理的理性思维能力。比如:洪水灾害发生的位置、洪水灾害影响的范围、洪水淹没的深度等自然特征指标,人口、淹没土地利用类型、房屋等社会特征指标,财产损失率、面上综合经济损失等经济指标[5]。
3.2数据分析为了锻炼学生综合运用GIS软件的知识和方法进行分析和解决问题的能力,可以给定一个分析目标:要求估计出受灾地区住宅用地被洪水淹没而造成的损失,让学生结合目标,分析要获取和准备的数据,同时,可以根据分析目标中“住宅用地”、“淹没”和“损失”等关键字来引导学生积极思考,对“住宅用地”进行分类需准备土地利用现状数字化地图;计算“淹没”的范围要求掌握洪水水位的相对高程(设计为600m),即等高线图形数据;估算“损失”的大小则和居民的财产、地基稳定性有关。并归纳出属性数据和图形数据。
3.3思路分析和数据准备在对具体问题和数据进行分析之后,便可让学生设计出一个问题解决思路:①考虑到洪水淹没不能确定一个最高水位,故可以根据等高线数据,按照等高距造区,生成一个等高线区文件(见图2),并给该文件添加一个“高程值”属性字段,并编辑所对应的高程值。②利用MAPGIS输入编辑功能对土地利用现状线文件进行拓扑造区(见图3),然后再通过属性管理系统来添加“土地利用类型”、“估计财产”、“地基类型”、“损失系数”、“地基财产”等属性地段,并编辑所对应的属性(见表3)。③经过对土地利用现状和等高线数据进行预处理后,将编辑好的等高线区文件和土地利用现状区文件进行叠加分析,再通过MAPGIS条件检索功能求出水位在600m之内被洪水淹没的住宅用地,并根据住宅用地的估计财产及损失系数等属性字段计算财产损失。
3.4损失分析在正式讲解叠置分析功能模块之前,先跟学生一起回顾下叠置分析的基本原理,以及执行分析功能之后,图形数据和属性数据将会有何变化等问题,等学生有了清楚的认识后,再往下讲解。利用空间分析子系统的【区与区合并分析】功能,完成土地利用现状和等高线区文件的叠置分析,产生一个土地利用现状和等高线叠合的区文件,且叠合每个图斑中都有了“土地利用类型”、“估计财产”、“地基类型”、“损失系数”、“地基财产”和“高程值”等属性(图4)。为了求出高程在600m之内,且土地使用性质为住宅的数据,可以利用【条件检索】功能,输入分析条件“高程值≤600&&(土地利用性质==多层房屋住宅土地利用性质==底层房屋住宅)”,将获得满足该项要求的新的区文件,再利用【双属性四则运算】属性分析,得到“估计损失”和“被淹没面积比例”等属性数据项,其中估计损失=面积×地均财产×损失系数。
3.5结论分析进行空间分析的目的就是要提取和传输空间信息,能为相关决策部门提供依据。通过以上的分析,可以得出分析结论表,如表4所示,这时,可以让学生思考:如何让分析结果更直观,使人能一目了然地看出哪些地类损失较大,哪一类损失较小。对于分析结果,可按估计损失分成<10000、10000~50000、>50000三类,分别用三种不同图例表示,画出洪水淹没损失分布图。
4案例教学在GIS软件应用教学中的效果分析
考虑到学生刚开始接触GIS软件,故选用的软件是中文版的MAPGIS,教材是吴信才的《MAPGIS地理信息系统》。在开始两个学年,对软件的讲解方法很单一,很少结合案例来讲解,主要是按照课本的章节,针对软件的某一项功能进行学习,通过调研发现,这种教学方式的效果很不明显。2011年笔者对教学存在的问题进行了分析,以学校制定新的教学计划为契机,采取了以案例教学为中心的教学方法,并围绕该方法开展以下几点工作:①重新制定教学大纲,根据教学要求,对每个知识点进行了案例的选取和设计[6];②设置合理的教学计划,在制定2011版教学计划时,将GIS原理课程和GIS软件应用课程设置在同一学期开设,GIS原理课程在上半学期开课,GIS软件应用在下半学期开课,且地图学和测量学两门课程在前一学期开设,为学生奠定更加扎实的理论基础。③严格案例应用报告的书写,并通过案例讲解和测评答辩的形式对学生进行考核,熄灭学生想侥幸过关的想法,加深对案例实际应用及所学理论知识的掌握。④掌握MAP-GIS软件的应用后,再利用学期末的两周GIS原理教学实习,讲解ARCGIS软件的操作功能,要求学生利用ARCGIS软件独立完成设计的各项案例,达到触类旁通的教学效果。为了对案例教学法的教学效果进行评价,笔者对近五年来学校GIS专业学生对主讲GIS软件应用教师的网上评教结果及毕业后用人单位反馈的学生工作上手情况和全国GIS应用水平考试通过率进行了跟踪调研,结果见图6。通过调研结果可得出:前两年各项调研指标都很不乐观,用人单位提供的学生工作后的上手情况甚至有了下滑的趋势,但到了2011年,各项指标出现了大幅度的上升,其后的两年也有了稳步的提高,在2013年第二届全国大学生GIS应用技能大赛中,笔者指导的参赛学生获得了一等奖。这说明案例教学法在GIS软件教学中能提高学生的学习积极性,有利于提高学生全面掌握GIS知识的能力。
2模拟教学软件在应用于市场营销课程中所存在的问题
2.1模拟软件教学与理论教学结合程度低
目前,许多院校开设经管类情景模拟实训室,如会计模拟实训室、国际贸易模拟室和营销沙盘实验室等,这不仅需要占用大面积的土地用于建设,也需要购买大量的教学设施和软件系统,以确保实训室的正常使用和软件硬件运行。而一些院校无力或者不愿意承担这些成本,从而使课程改革难以进行。其次,目前的实验,大多是预先给定内容,固定的实验步骤,学生只需要一步步来就能得到最终结果。学生做完以后,他们只是知其然而不知其所以然,一旦外部条件改变,则根本不能随机应变。此外,实验的作用也局限在了实验课程的内容设计和知识的综合上,在沟通技巧、团队精神等方面严重不足,这样是很难适应现代社会发展的需要[1]。
2.2师生对模拟教学软件课程不适应
市场营销学是一门实践性很强的专业,教师的实践管理经验的多少会直接影响到教学质量。大部分教师缺乏企业的企业管理实践经验,都是直接从大学校门进入到另外一个大学任教,关于营销的知识都是停留在理论上,和企业接触缺乏主动性,在教学过程中缺乏积极性,这样导致老师传授的营销理论是枯燥的,不能非常深刻和生动的讲解,从而不能引起学生的积极性和学习兴趣,在一定程度上限制了市场营销专业学生职业能力的培养。
2.3软件的管理和后期维护升级缺乏
由于经费短缺或者对模拟软件认识不足,许多学校,除了购置一小部分,大部分来自互联网试用版、公司赠送版、盗版等,导致教师与学生不断调试系统,重新进入等,严重浪费教学时间,结果模拟软件对教师教学的辅助作用有限,导致师生失去使用模拟教学软件的兴趣和动力[2]。另外实训室模拟教学软件的平时管理和升级需要专业人员,而许多学校没有这方面的人才,教师缺少计算机的高级实用知识,一般的网络管理人员又对市场营销缺少了解,学校只好委托任课教师注意清理。因此许多软件升级困难、功能不全、稳定性差等问题长期不能得到解决。
2.4模拟教学软件仿真度低
真实的市场营销是全面的、系统的、复杂的,需要企业不同的部门、人员的衔接与配合,由于人为或非人为的因素,会出现各种各样的冲突或矛盾,这就需要有效地管理与沟通。模拟软件则全部按照事先设定的程序与路径去运行,不存在任何突况,没有任何的可变因素,所有业务流程的设计与运行全部都是理想化的最佳状态。所以模拟软件无法真实地模拟和反映市场的瞬息万变,因此和市场营销的真实应用还有一段距离。
3模拟教学软件应用于市场营销课程中的建议
3.1完善模拟软件教学课程
首先应该明确培养学生分析解决问题的能力是软件模拟教学的主旨。在教学中,更多的是让学生自己去做决策,使学生自己在决策过程中体会、总结和感悟;软件模拟决策的过程以小组形式进行,首先需要对小组成员进行分工,然后根据自己的任务分析出相关的环境因素。需要注意的是,在软件模拟决策的过程中,各成员应该最大程度的发挥集体的作用,通过整合大家的思维,集思广益,而不是各成员之间自顾自的进行决策。其次,对于软件模拟教学来说,教学的质量和学生是否得到真实、客观、公正的评价有着直接的关系。一般来说,由于软件模拟系统能够自动计算出各小组的成绩,教师就想当然的认为这样一定是公平的,但是该系统计算的并不是学生的最终成绩,学生的最终成绩应该在此基础上加上学生的过程表现,如学生提供的小组分析报告和成绩等。
3.2师生课堂角色的重新定位
在软件模拟教学中,教师要让学生自己去探索和发现。市场营销课程教学强调学校的人才培养与社会需求,岗位需求直接对接,强调培养动手能力强、具有操作能力的技术和使用人才,具有一定理论基础,具有持续学习能力的复合型人才。为了实现这一目标,高校应该创新教学模式,实施教学理论与实践教学相结合模式。这样的安排从形式上体现了市场营销课程的实践性特点,促使教师必须转变教学理念,以学生为主体,通过实践教学提高学生学习的主动性和积极性,同时提高学生动手动脑能力。
3.3建立软件管理及后期维护升级制度
管理模拟软件的使用和教学实训对教师的要求较高,教师既精通各个流程的管理,又精通计算机操作和数据库操作,最好也有在企业实践的经验。要想促进高校经济管理电子模拟的发展,高校应该努力创造一个重视模拟软件教学的氛围,这其中最关键的因素是教师参与的积极性。虽然创新探索模拟软件的过程是艰难的,但是尊重教师的劳动是基本原则,高校应该从各个角度出发制定相应的制度和办法,使相关教师能够得到应有的报酬和荣誉。此外,教师还要经常联系软件公司,面对在软件的使用过程中可能出现的技术问题,比如软件升级,部分模块不能操作,不能进入系统等,需要技术人员给予适当的指导。
3.4模拟教学软件选购及校企联合开发
目前各大学选择获取软件的方式有:由软件供应商提供、自主研发、联合研究和开发。对于多数院校来说,如果考虑花费精力和时间的多少的话,那么第一个应该是更有效的,无论是产品的质量还是售后服务都有一定的保证,同时也能满足教学的需求。而校企联合开发模拟软件,是实验室建设的最佳途径和模式。由于经济管理类专业的模拟实验或实习,是由相关专业的模拟教学软件在计算机上完成的。管理软件开发公司希望将其最成熟的、最新版本的管理软件通过课堂引入到实验教学当中,为其商品化软件起到了宣传广告的作用。另一方面又为公司本身和他的客户群培养了开发维护和操作应用的人才,同时又为经济管理类院校解决了昂贵的教学软件的问题,拓宽了毕业生的就业渠道,可谓一举多得[4]。
2软件工程课程的教材选取
软件工程学科最早从国外引入,以美国为首的发达国家将软件工程教育与软件产业紧密结合,出版了一批优秀的有影响力的经典教材,国际著名软件工程权威Roger.S.Pressman所著SoftwareEngineering:APractitioner’sApproach被世界上很多著名高校选为软件工程课程的教学用书[8],该书内容丰富,全面、系统地展示了软件工程的最新技术和发展,“在国际软件工程界占有无可置疑的权威地位”[6],国内很多985高校都将该书作为教材,我国机械工业出版社、清华大学出版社等纷纷购买该书的版权,目前,该书已经出版第7版,在国内可见到不同出版社的十几个版本,说明该书被业界的认可度高。我们在双语教学软件工程课程时也一直使用Roger.S.Pressman的教材。该书内容丰富,价位相对较高,教学中只能用其中的一部分。双语教学对学生来说本来难度就大,所以导致绝大多数学生不买书也不看书,影响了教学效果。为此,在学校的支持下,笔者编写了规划教材《软件工程》,并在清华大学出版社出版,作为学生的中文教学参考用书,教学中的课堂教学内容则仍然全部为英文。这样,学生们既领略了国际大师的精髓思想和内容,同时也降低了接受难度,课下可以通过阅读中文教材,进一步体会英文内容或不理解的内容。
3软件工程课程的教学实践
3.1课前认真准备
为了提高学习效果,我们在第一次课将全部英文PPT拷贝给学生,使他们对内容、进度、难点有所了解,便于预习和复习,教学进行中再不断细化和充实。即使对非常熟悉的内容,在每次上课之前笔者都要认真准备,反复思考,对这一次课的主要内容进行归纳,找出重点和难点,确定时间分配,确定上课时的几个关键时间,笔者一般把上课内容分为2部分,每部分都在一节课(50分钟)内完成。另外,确定几个时间点,对于重点内容和难点多花时间,对于便于接受的内容或者看书能容易看懂的内容,则尽量少花时间。对于一些非常重要的理念性知识,教师直接给出大师的原话,让学生们去感受原汁原味的大师思想,如在讲授第6章“软件测试”内容时,直接给出国际软件大师Myers提出的3条“Softwaretestingobjectives”,以及10条“Softwaretestingprinciples”[9],让学生们感受理念性的基本思想,以及科技英语的基本表述。为了丰富教学内容,每一部分教师都介绍一些著名的参考文献,引导学生去进一步探索和学习。
3.2努力增强教学内容的趣味性
学生普遍对软件工程课程兴趣不大[10],为了调动他们的学习积极性,讲课不能太深奥。一旦学生听不懂了,就更没有兴趣了。为提高他们的学习兴趣,我们根据内容的难易程度安排讲课节奏,并增加互动环节,吸引学生的注意力,使他们在注意力转移的时候将兴趣重新回到课程上来。为了提高学生的学习兴趣,增强教学效果,要考虑如何让他们接受课程内容。有些知识本身就很枯燥,如何让这些枯燥的东西变得有趣,需要对这些知识进行“加工”和“包装”。为此,教师在幻灯片制作上下功夫,尽量使PPT漂亮、精美、有动画,接近学生,文字中必须有插图,同时增加一些有趣的内容,活跃课堂气氛。针对双语教学趣味性差,课程本身内容枯燥的特点,尽量增加趣味性,如在讲软件体系结构的时候,要求好的软件结构尽量成为mosque形式,避免pancaked结构。为了使大家印象深刻,笔者举了一个脑筋急转弯的例子,“一个体重40磅的女生能否用重1磅的锤子砸烂一块重1吨的石头”,几乎所有同学都认为不可能,因为女生的体重太轻,力气不够,锤子的质量也太小。可是当笔者给出答案,这块石头形状为扁平的时候,同学们一致认为这个女生不费吹灰之力就会把石头砸碎,同时一下子就联想到了软件结构,pancaked结构没有力量,就像一块扁平石头一样没有力度,很容易被打碎,这样的软件结构应尽量避免。
3.3努力使教学内容既有质又有量
除了提高自身的教学水平和知识能力以外,每堂课都要内容充实、丰富,不走过场,不让学生感觉这次课来不来都可。每次课要力争达到的效果是,如果学生不来,通过课下自学要比来上课花更多的时间和精力,并且很难达到上课的效果,这样才能使学生感到听课有价值。为此,教师一方面增加信息量,让大家感觉每次课都有收获,不上课就会有损失,课上增加很多课本之外的内容。对于每项技术、方法都讲它的起源、来龙去脉,为了让同学们听着有趣,笔者每次都要收集很多相关资料,介绍一些人物、故事、技术的起源。另一方面,为了增加信息量,每次都有效、合理地使用多媒体,让多媒体成为必不可少的重要工具。实践表明,使用多媒体可以使教学内容的信息量增加近一倍,但不能成为黑板的替代品,每一页PPT的信息量也不宜太多,否则会影响效果,特别是文字性的PPT不能一闪而过。在多媒体的使用上要重视动画、图片和趣味性。在讲授的过程中,要让每一页PPT停留的时间能让多数学生完整地阅读完,否则起不到好的效果。为了使PPT美观有吸引力,笔者增加了很多相关动画、剪贴画,自己还拍摄了以校园风光为主的很多标志性的背景照片,让PPT接地气,不但使PPT增加了可理解性,也更贴近了同学们的学习和生活。
3.4正确处理学风建设中出现的问题
针对目前高校高年级中普遍存在的必修课选逃,选修课必逃的现象,笔者也采取了一些应对措施,全方位提高出勤率。单纯点名不能起到应有的效果,人来了心不来等于没来。笔者采取的措施一是提高学生的学习兴趣,增强内容的故事性、趣味性,讲授时增加书本上没有的内容,让学生感觉上课值得,不来有损失,自己课下难以补上。二是表扬先进、促进学习,对于作业完成情况好的学生给予表扬,增强好学生的学习积极性,带动其他人赶超先进。对于抄作业的现象,这本来也是教学中屡禁不止的现象,不可能杜绝,关键是如何处理、如何面对。第一次发现有完全雷同作业时,在课堂上只说现象、不说具体是哪个学生,他感到不妥时就会收敛。此外,在批阅作业时,对抄作业和被抄作业的学生,除认真给他们批阅作业以外,最后在双方的作业本上均写一句醒目的大字“你的作业与某某某的完全一样”。有时三本、四本甚至五本作业都雷同,笔者并不追查谁是原始作者,谁是抄袭者,而是在几个同学的雷同作业上都醒目地用红笔写上“你的作业与某某某、某某某、某某某的完全一样”,两次以后就再也没有抄作业的现象了。虽然作业数量明显减少了,但交上来的作业确实都是原创,原创的人为了自己的作业“清白”,不让别人抄袭,抄袭的人也不好意思再去抄了,有效地杜绝了抄袭现象。三是重视过程考核,增加期中考试,对期中考试成绩落后的学生提前敲警钟,不是等到期末“秋后算账”,可最大限度降低不及格率。对于学习自觉性高,期中考试不理想的学生,则能起到鞭策的作用,使其奋起直追。期中考试成绩好的同学,在享受喜悦的同时会更加积极,以保持领先,并在期末取得更好的成绩。实践表明,每次期中考试后,出勤率都会显著提高,学生的学习积极性也会提高,学习风气也会改进。
2针对本专业硬件实验教学模式的探索
西安交通大学软件学院结合专业特点,提出紧耦合层进式的硬件实验教学体系,对实验教学做出了一些有益的尝试和探索。
2.1构建新的硬件实验教学体系,开展层次化的实验教学
软件工程专业和传统的计算机专业以培养计算机软硬件设计与开发的研发人员的培养目标有所不同,所以在硬件课程以及硬件实验课程体系上,两个专业的定位应有所区别。西安交大软件学院根据培养目标的要求,本着硬件为软件所用的宗旨,开设的硬件课程有数字逻辑与系统设计、汇编与接口技术、计算机组织与结构、嵌入式系统与软件开发等。经过几年的教学改革实践,我们认为实验教学不能完全依附于课堂教学,而应该在紧密联系课堂教学的前提下,有目的地开设独立的实验课,才能更好地配合理论课教学,充分发挥实验教学培养学生独立工作能力的优势。在实践过程中,我们恪守“掌握基础是重点、研究创新是升华”理念。首先必须保证绝大多数人能接受基本实验技能的训练,不盲目跟风式开展开放性实验。实践证明初始阶段就进行开放性实验往往会让学习能力不强的学生不知从何下手,失去了研究实验的兴趣,从而背离了进行实验教学的初衷。我们的思路是稳扎稳打,逐步推进。我们勾画了以数字逻辑实验为基础,以嵌入式及SOPC(SystemonaProgrammableChip,可编程片上系统)实验为终结,包含时序组合逻辑实验、计算机部件实验以及整机实验为一体的计算机硬件实验教学课程群。要求本科生从大学二年级到四年级硬件实验内容不断线、衔接连贯,并按学生兴趣和能力有层次的提高;强调各门课程相互联系紧密结合,分层次培养学生的独立组织硬件实验的能力、软硬件综合调试能力和综合设计能力[4]。在此基础上,我们提出了一种紧耦合层进式的硬件实验教学体系,如图1所示。在这种紧耦合层进式的实验教学体系下,根据教学的不同要求,将实验划分为3个不同层次,即基础性实验、综合设计实验、研究创新实验。其中,基础性实验主要指相关硬件课程的课内实验,通常为8~16学时的必修性实验课,通过这类实验使学生初步掌握本门课程中基本实验技能以及基本模块的实现。综合设计实验主要是面向所有本科生开设的选修性实验,一般为32学时,通过这些实验要求学生整合各个基本模块,进而能设计并实现简单功能的电路或系统。按照学院学分设置及学分要求,基本上每个学生都会选择2~3门硬件实验课程,这样学生都能对硬件底层具有一定的了解,对于普通的高级软件应用开发基本够用。最高层次的研究创新实验,我们安排为开放性实验,针对少数有余力且感兴趣的学生,要求其能够独立地设计一些较为复杂且具有应用背景的课题,旨在对专业知识进行扩展并培养自身的创新能力,这类课程要求必须选修过相关实验课程的学生,方能进行选修。
2.2紧密联系理论课教学,采用以EDA技术为主的实验教学环境
本专业的硬件理论课教学的宗旨是着重从系统角度来理解计算机的运作,着重培养学生对硬件系统的分析及应用能力,作为统一的教学体系,实验教学也应围绕这一主导思想。我们在实施硬件实验教学时,更关注硬件部件是如何完成其设定功能,部件之间如何进行相互配合、协调运作,而弱化硬件内部具体物理实现。我们采用了EDA为主的硬件实验教学方式,利用QUARTUS等功能强大的EDA开发工具、Verilog或VHDL硬件编程语言,配合相应实验箱进行实验功能设计、仿真及验证,使学生基本不用关注硬件的具体实现,进一步简化了硬件设计、测试等过程。其中数字逻辑与系统设计、计算机组织与结构、SOPC系统设计等实验课程均利用QUARTUS工具进行开发,基于杭州康芯电子有限公司的KX_DG3B数字系统开发平台和GW48系列FPGA开发平台来进行实现,实验环境上具有顺承性,只要在硬件实验起始课程中进行一次讲解,学生就能轻车熟路地使用。这样就避免每个老师都在EDA软件的讲解上耗费大量时间,其他课程老师则主要把精力放在本门课相关电路及部件的设计实现上,节约了宝贵的实验内容讲解的时间。EDA教学环境及FPGA平台的使用,一方面可以提供的是虚拟器件和仪器,且开发平台可反复编程,所需硬件连接较少,实验设备不易损坏,使学生可以放开手脚大胆地进行实验。另一方面,学生在课堂上完不成的实验,可以在自己的计算机上装载相应开发工具,利用课余时间继续完成后跟随下组实验进行硬件验证即可,实验安排上就可以比较灵活。因此,利用EDA技术,学生很方便地开展综合性、设计性、自主性的实验,进而可完成大型硬件的原型设计,或进行创新性课题的研究,这将大大激发学生的学习兴趣和热情,提高学生硬件设计能力,从而改变目前学生硬件动手能力差的情况[5]。
2.3强调各课程实验内容的耦合衔接与贯通,注重软硬件之间的协同
构建紧耦合层进式的实验教学体系,离不开各个实验课程内容之间的关联协调和贯通。计算机硬件实验教学过程作为一个系统,其组成部分是每门课程的实验内容。在选取实验内容时,为避免实验内容的孤立,既注重课程间知识的交叉渗透,又尽量体现知识体系的整体性和逻辑性。以“数字系统设计专题实验”开放实验为例,很多学生选择用硬连线方式实现一个基本模型机,而同时在“计算机组织与结构专题实验”中则要求学生基于微程序的思想来实现一个同样功能的模型机,通过这两者的实现比较,学生能直观地映证出理论课上所讲述的两种方法实现CU时各自优缺点,透彻理解并牢固掌握该知识点。传统的计算机硬件实验课程的主要任务是验证计算机的工作原理,以配合对应的计算机硬件理论课程,忽略了各实验课程间的融合性,而技术的发展需要软硬结合、软件硬化或交融[6]。单纯的软件实验和硬件实验都不利于学生软硬件综合素质的培养,传统的软硬件设计相分离的设计方法已成为阻碍设计和实现复杂、大规模系统的关键因素。在“嵌入式系统与软件开发专题实验”以及“SOPC系统设计专题实验”中,我们要求学生完成一个总的计算机软硬件综合设计的项目。以接近于实际应用环境,完成高质量综合设计为训练手段,使学生建立系统的概念与工程的概念。这样一方面可以使学生从根本上了解计算机的整个硬件系统、软件控制之间的协调机制,彻底打通软件实验与硬件实验之间的壁垒,另一方面,这样既有硬件也有软件的题目也更能激发起软件专业学生的学习兴趣,发挥其编程方面的特长,提高学生的主动性及创新热情。
2.4建立灵活的考核机制,满足不同实验类型的要求
对于实验课程的考核,我们采用针对不同实验类型实行不同考核机制的方法。对于课内的基础性实验,考核时坚持沿用传统的课堂表现和实验报告相结合的方式,现场表现采用单人单机现场演示,老师提问学生作答的方式,由老师根据学生考勤及现场表现给定分数。实验报告的成绩则细化对问题的分析能力以及文档写作能力等方面的要求给定。最终成绩由这两项按权值给定。对于综合设计实验,由于整个实验内容往往由多个子实验来组成,而且通常采用两三个学生分组进行的形式,所以考核时应更为细致,也要由课堂表现和实验报告两部分综合给出,但较之基础性实验标准不同。首先,课堂表现由老师评分以及小组成员互评两项组成,要求在每次实验中指导教师都认真地记录学生的考勤及实验表现,这里的实验表现主要考查遵守实验规则、设计能力,分析、解决问题能力以及对理论设计的实现能力等几个方面。其次在实验结束后,还要求学生撰写实验报告,实验报告依据学生的总结能力、分析能力和写作能力给出。创新设计型实验一般也采用分组的形式,但最终成绩是由实验开发中几个部分的考核成绩综合给出。选题准备阶段的成绩由指导教师根据学生提交系统选题报告,按照系统规模、难易程度、创新性及个人分工给出。设计阶段的成绩由学生提交系统设计报告和现场答辩两部分给出。答辩类似于工程中的评审,需要通过学生讲解、演示,回答在场所有学生及教师的质疑,一方面对项目可行性进行充分的推敲,另一方面使各组成员充分了解其他小组的思路及设计方法,对自己项目实施起到学习借鉴作用。系统实现调试阶段成绩由学生提交系统实现及测试报告给出。最后验收阶段由现场验收和项目总结报告两部分组成。上述多样化的考核标准满足了层进式课程体系中不同层次的考核要求,更加客观地反映了学生的实践能力和知识运用水平,提高了实验教学的整体质量,达到了实践创新的培养目标。
(1)知识点细小、量大、繁杂,抽象、不易理解,需灵活、综合运用知识点才能解决实际问题。
(2)侧重实践教学环节,辅助说明知识点、方法和技术的运用。
(3)课外学时比重较高,需要学生课后自觉加强系统开发技能的学习和训练。
(4)对学生综合素质要求较高,特别是动手实践能力。从易于学生理解、掌握的角度出发,为了培养和提高学生的自主学习和应用创新能力,笔者在分析软件工程专业课程的特点和传统教学模式的基础上,探讨并提出基于案例的启发式教学实践框架。
2传统教学模式分析
软件工程专业课程传统教学模式主要包含两部分:课堂教学和实验教学。课堂教学“老师讲、学生听”,实验教学“学生练、老师指导”,学时分配以课堂教学为主,实验教学为辅,通过实验环节加深和巩固课堂讲授的知识点。在近几年的教学过程中,笔者发现传统教学模式存在以下问题。
(1)课程知识点内容相对枯燥,课堂教学讲授过程不易集中注意力,学生经常处于人在心不在的状态,不能激发学生学习积极性和热情。
(2)课堂教学以知识点为中心,先逐一讲授各章节知识点,然后通过简单的案例进行应用示范说明。这种正向教学模式虽然具有一定的知识连贯性,但从企业对软件人才的需求角度来看,学生解决综合问题的能力不易得到锻炼,因此大部分学生期末考试基础题容易得分,但分析、设计、综合题等却不一定能抓住问题关键。
(3)实验过程中,一位指导老师通常要应对一个班或者几个班学生的提问,这种一对多、串行处理的实验指导模式导致部分学生等待答疑的时间偏长,实验课时利用率不高,教学效果大打折扣。
(4)实验教学环节虽然可以帮助学生巩固所学知识点,提高解决问题的能力,但学时较短,不会超过总学时的25%,因此实验课题的难度一般中等偏下,选题比较陈旧,以引导启发为主,与软件企业实际项目课题的规模相距甚远。此外,学生动手实践能力参差不齐,实验过程中敢于问问题的基本都是积极、主动、对课程感兴趣的学生,而很多同学遇到问题几乎不咨询指导老师,甚至出现实验报告抄袭的情况。
(5)课程综合考评以期末考试成绩为主,附加实验成绩和平时表现成绩,这种考核方式不利于体现学生开发能力的水平以及解决问题的综合能力,学生必然在学习过程中忽视软件开发能力的锻炼和主动思维习惯的培养。针对以上问题,为了提高教学效果,培养学生学习与创新的能力,帮助学生解决实际问题,需要我们转变教学思路和教学模式,在积累的教学实践经验基础上探讨并提出基于案例的启发式教学实践框架。
3基于案例的启发式教学实践框架
传统的课堂教学方式是将知识点与应用实例分开讲授,零散地讲解知识点,然后通过实例说明如何应用。这样可能会导致以下问题:讲授新知识点的时候学生不知道有何用处,理解不透彻,似懂非懂;实例讲解的时候忘了已学习的新知识点,总在给出答案时才恍然大悟。基于案例的启发式教学实践框架借鉴并融合了NIIT教学体系中基于榜样的学习方法MCL(Amodelcenteredlearningarchitecture)、信息搜索和分析技能ISA(Sinformationsearchandanalysisskills)、PROJECT项目开发的教学思路。MCLA是印度NIIT教学模式的基础和核心,以应用为导向,任务驱动教学,培养学生基本技能和动手能力。该模式由多个教学循环组成,从业界的实际问题入手,采用规范的分析、计划、实施和验证步骤来解决这个问题,学生参照此方法和步骤来解决另一个新的实际问题,培养独立解决实际问题的能力。ISAS课程核心是提高信息检索与分析能力、文档处理能力、演讲能力等,以小组的形式共同完成一项课题,组织、分工、信息检索、材料整理、文档撰写、成果展示等全过程都由学生自己完成,锻炼学生团队合作能力、网络信息检索和分析能力、文档和演示技能、交流和演讲能力等。PROJECT强调实践能力和编程能力,模拟现实环境,通过项目开发来提高知识理解与应用的能力,培养学生独立解决实际问题的能力。该课程授课对象是大一下学期学生,对数据库应用系统的使用并不陌生,比如网上选课会使用学校的教务管理系统,图书续借需要使用图书馆管理系统等,但学生对后台的数据库系统如何设计与编程开发却比较陌生。因此,从学生易于理解的角度考虑,教师选择学生亲身体验过的数据库应用系统为授课案例来展开课程教学内容。传统的教学过程会按部就班地介绍数据库定义、分类、关系类型数据库、数据操作、数据管理等概念,内容枯燥,不易理解,也无法激发学生的兴趣,而该教学框架首先以问的形式吸引学生的注意力,启发学生思考,让学生从“被动听”的状态转为“主动思考”的状态。教师应从图书馆管理系统应用案例出发,站在学生的角度提出问题,或者让学生主动提出疑问,如需要管理哪些数据?数据在软件系统中如何组织?以什么结构存储数据?如何插入删除数据?如何查询数据?面对庞大数据量如何提高查询数据的效率?问题的设定需要精心准备,不仅要有针对性,并且能与各章节重要知识点相关联,这样才能在问题的解答过程中引入知识点的介绍。针对上述“面对庞大数据量如何提高查询数据的效率”这个问题,教师借鉴新华字典查找汉字的过程,引入“索引”这个概念,什么是索引,索引有哪些分类,如何创建索引,利用索引查询数据的过程等相关知识点也就顺其自然地引出来了。传统教学方式中,授课教师会将这些相关知识点逐一讲解,学生被动接受,但实践证明这个过程并非双赢,一方面学生的学习能力得不到锻炼,另一方面授课教师也不能全面掌握学生的听课效果。因此,在该框架中借鉴ISAS课程思路,将相关知识点以任务的形式布置给学生自主学习和协作学习,学生可以收集教材、参考书、网络等各类学习资源,独立完成任务学习报告,并将主要内容以PPT形式在讲台上进行阐述,与老师同学分享学习的成果和收获,从被动学习转变为主动学习,带着问题和任务寻找答案,提高学生学习积极性,锻炼学生的自主学习能力。在充分了解学生相关知识点的掌握情况后,结合课程内容或者扩展知识的需要,授课教师可以有针对性和选择性地补充讲解、知识点总结、代码解释、实例演示等。例如,针对“面对庞大数据量如何提高查询数据的效率”这个问题,使用SQLServer软件,对比索引建立前和建立后两种情况数据查询所耗时间的变化。通过实例演示给学生留下感官体验的深刻印象,同时也加深学生对知识的理解。阶段学习和讲解结束后,学生分组进行项目演练,学生之间分工合作,互帮互助,针对项目需求共同完成软件作品,如构建仓储管理系统、客户信息管理系统等。教师可以以多样化的形式展现各小组开发成果,如课堂现场展示、手机或网络平台展示等,让老师和同学都参与评价,获得较全面的用户意见;通过实践开发环节,加深对知识点的理解与应用,锻炼学生解决实际问题的能力和交流演讲能力,培养团队合作精神。综合上述5个环节,教师改变传统期末考试的片面评价方式,采用多形式、多角度的复合评价模式综合评定学生的学习效果,包括学生自我评价、教师评价、学生互评等,通过任务学习报告、软件开发作品、期末考试成绩等多种方式从多个角度评价学生的综合能力,包括自主学习能力、实践应用能力、知识掌握水平等。采用人性化的复合评价方法的目的是为了锻炼学生的综合素质,同时也能反映教学效果,使授课教师能进一步优化教学模式。
2、简介中职计算机教育中的软件应用教学
计算机教学与其他学科有所不同,不仅需要理论知识作为基础,同时需要实际操作能力,要求学生在掌握理论之后,能够拥有独立的操作技能。如何能够形成良好的计算机教育模式成为中职教师所面对的最直接的问题,在中职计算机教育形式之中,以往的教学方式是在课堂上,教师面对所有学生,进行理论传授,是一种单纯依靠讲课的方式进行理论上的讲述,而软件应用是与以往的教学方式有所不同的,是依靠计算机软件进行相关知识的教授,教师依照教学目的需要,应用软件作为教学中的教学工具,使学生能够更加直观地感受到计算机作为一种操作技能,是如何完成工作的。在中职计算机教育过程中,通过应用软件教学过程,学生能够根据教师所选择的教学软件,使枯燥的学习过程逐渐生动起来,应用灵活的学习方式,展示出计算机操作状态,更注重对于学生操作方面的技能培养,就目前计算机软件发展情况而言,能够提供给中职教育中的计算机教育良好的教学环境,在提高教学质量的同时,调动了学生学习兴趣,创造了良好的教学氛围。
3、中职计算机教学中,软件应用教学的优势
3.1为教学目的提供更直接的教学环境。目前的计算机信息技术以及软件制作能力都有了很大程度的提高,完全能够为计算机教学提供一个技术理论基础,教师完全能够依照课程的教学目标选择合适的软件。应用这种软件教学,能够为学生营造一个更直观的教学内容,呈现的是一个具体的操作方式。计算机作为一个机器,要想成功的实现人机对话,是需要应用到操作环节的,而这种操作环节,在以前的教学环境之中,是很难做到的,教师是通过理论知识传授使学生了解计算机操作内容的。但是,应用软件教学,就能够具体的提供教学内容展示,使学生能够了解到计算机究竟是如何工作的。在中职计算机教育中的软件应用教学能够依据教学目的提供更直接的教学环境。
3.2教学过程能够激发学生的学习兴趣,实现学生自主学习。由于中职学生的学习能力还不是特别强,对于计算机的操作还缺乏实践了解,在以前的教学过程之中,学生很难将学习到的理论知识与操作过程相联系,增加了教学难度,很容易形成枯燥的教学过程,而应用软件教学,就能够将中职学生与计算机操作直接联系到一起,将学习氛围与学习兴趣能够紧密结合,调动了学生学习兴趣,学生成为教学活动中的需要群体,以兴趣带动学习行为,在中职计算机教育过程中,应用软件应用教学能够在学习过程之中激发学生的学习兴趣,实现学生自主学习的优势过程。
3.3软件应用教学能够建立良好的教学关系。在以往的教学模式之中,教师通过课程准备,在课堂上进行教授知识理论,教师与学生之间没有互动过程,教师只负责灌输教学内容,学生负责听课,缺少师生之间的交流联系,究竟学生掌握知识的情况如何,教师也不能全面掌控,这种教学关系并不能够促进教学内容的进行。但是在软件应用教学过程中,学生成为学习的主体,通过对于知识的不断了解以及探索,在激发学习兴趣的同时与教师建立了良好的师生关系,这也能够促进学习效率的提升。在学生学习兴趣的指引下,学习过程处于一种被激发的状态,教师能够对于学生的学习状态有所了解,形成良好的沟通关系,这也促进良好的师生关系形成,这也为计算机的学习奠定了良好的学习基础。
Abstract:Thisarticleonthecaseteachingmethodinsoftwareengineeringmadeapreliminarydiscussion,atthesametime,wearebrieflyintroducedinsoftwareengineeringtotrythecaseinsomeoftheteachingexperience.
Keywords:softwareengineering;caseteachingmethod;DesignAnalysis
1引言
随着计算机应用日益普及和深化,正在运行使用着的计算机软件的数量以惊人的速度急剧膨胀,而且现代软件的规模往往十分庞大,所以指导计算机软件开发和维护的工程学科—软件工程,日益显示其重要地位。然而学习者一般不好理解软件工程的实践性,不能将所学的知识真正应用到软件开发过程中去。如何将理论与实际联系起来呢?我们认为在软件工程中采用案例教学发将会弥补这一缺憾。
案例教学法以对案例的分析解决为主线,通过对案例中的问题进行分析,激发学生的求知欲,调动学生的积极性,使学生自觉主动的学习案例,掌握原理和方法,实行科学的教育思想观念的一种教学方式。它是一种互动式的教学方法,可以实现启发式教学,能够极大的促进学生的学习兴趣,实现真正的教学相长。它更是实现理论联系实际的现实可实施的途径。案例教学法在软件工程教学中的应用将在更大程度上激发学生学习的学习兴趣和参与的积极性。同时,利于学生掌握理论知识,并运用知识解决软件开发中的实际问题,最终提高教学质量,达到学校教育培养的目标。
有鉴于此,本文试对案例教学法在软件工程中的应用作了初步探讨,以期对教育同行和广大学习者有所启发和借鉴。
2案例教学法的含义
案例教学法(casemethodsofteaching)可简单地界定为一种运用案例进行教学的一种方法,它是美国当今教育行业中非常盛行而有效的一种方法,在我国正在慢慢推广开来。1910年,美国哈佛商学院最先使用案例教学,开创了案例教学的先河。案例教学法于20世纪80年代初传入我国,它有利于培养学生分析问题、解决问题的能力,提高教学效果。
案例教学是在学生掌握了有关基本知识和分析技术的基础上,在教师的精心策划和指导下,根据教学目的和教学要求,运用典型案例,将学生带入特定的现场进行案例分析,通过学生的独立思考和集体协作,进一步提高识别,分析和解决某一具体问题的能力,同时培养学生的沟通能力和协作精神的教学方式。通过案例分析,学生可以获得蕴涵其中的那些已形成的教育原理、教学方法等知识,同时可以提高和发展学生的创造能力以及解决实际问题能力。更重要的是,通过案例教学获得的知识是内化了的知识,是“做中学”获得自己理解了的能驾驭的知识,不再像传统教学下获得的抽象的、过度概括化的生硬知识,它能立即被用到类似教学实践情境中去解决处理类似的疑难教学问题。所以从美国教育家舒尔1986年在美国教育研究协会(AERA)年会重要演讲中发出要发展关于教学的案例知识的呼吁,时至今日,在众多国家的教育研究领域中都能发现案例教学法的应用。
3软件工程案例的选择
概括而言,案例是含有问题或疑难情境在内的真实发生的典型性事件。没有案例,案例教学无从谈起,没有好的案例,便没有有效的案例教学,所以案例的选择在案例教学中至关重要。一个高质量的案例应该具备以下几个特点。
(1)目的性。案例教学的目的是为了让学生理论联系实际,通过案例让学生掌握基本的原理和概念,提高发现问题,解决实际问题的能力。一个好的案例应该使学生在讨论中加深对教材中某一重点或难点知识的理解和把握,能利用课堂学习的理论知识来分析和解决案例中所涉及的问题。所以案例的选择一定要围绕教学目的和教学要求来。如果脱离这两个中心,即使案例再生动,其教学效果也大打折扣。
(2)真实性。案例一定是现实中发生的真实事件,是常见又复杂的问题,有助于学生实践能力的提高。
(3)启发性。一个好的案例需要蕴涵一定的问题,能启发学生思考,发现多种解决的途径。问题越诱人深入,越能够给学生留下较多的思维空间,教学效果越好。
(4)生动性。案例必须生动活泼,引人入胜,这样才能引起学生的兴趣,以便展开深入的思考。
软件工程是采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件,把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。它强调使用生存周期方法学和各种结构分析及结构设计技术,所以软件工程案例即是选择一些典型的软件开发系统,介绍其开发和维护的过程。
我们根据讲解软件工程课的具体体会和开发软件的实际经验,撰写了五个案例,开发了《软件工程案例分析》网络课件,详细介绍五个软件系统的开发过程,互动的方式讲述了用软件工程的方法是如何进行分析和设计的,同时在系统开发的每个过程中提出大量的问题供学生思考。案例选择了房产管理系统、财务管理系统、机票预定系统、计算机储蓄系统四个应用软件系统,同时为了提高学习者理解开发软件的难度,特别介绍L-SIMPLE语言编译系统。采用传统的生命周期方法学,从问题定义、可行性研究、需求分析、总体设计到详细设计做了比较详细的研究。系统中五个案例涉及到当前人们日常生活中关注的几个领域:房产管理、财务管理、计算机储蓄、机票预定,还有计算机的语言编译系统。案例既具有典型性,同时又具有真实性。我们选择四个应用软件和一个系统软件,一方面考虑到目前软件市场涉及应用范围的广泛性,另一方面考虑到软件工程学习者中大部分为计算机专业,对于系统软件也有一定爱好,对于将来开发系统软件作一个铺垫。
4软件工程案例教学的主要环节
案例教学的需要具备三个主要环节:
阅读案例,个人分析——分组讨论,集体交流——总结归纳,消化提升
我们尝试的软件工程案例教学中同样采用了这三个阶段:
(1)阅读案例,个人分析
学生首先对具体案例进行必要的基础知识的了解,认真阅读案例,并且要有个人的研究与分析,用软件工程的传统途径—生命周期方法学作为理论指导,熟悉软件开发过程各阶段的基本任务。
其次,学生需要尽快进入案例情境,了解、掌握案例中揭示的有关事实、情况,自居案例中的教师角色,设身处地地分析思考案例中教师的行为及对策的合理性与不合理性。在案例的分析过程中,要注意寻找其中的因果关系,只有弄清问题产生的原因,才可能找到问题的合理解决手段。注意区分基本性问题和现时性问题。基本性问题即抽象或一般的问题,常与事实背后的概念、原理、规则等有关,需要通过对案例中所包括的信息进行解释、分析、演绎、推理和抽象以得到概括化的结论。现时性问题即案例中教师所面对的特殊决定、疑难问题等要求在一定的时间范围内得到解决的那些问题,需将自己已有的知识或过去形成的经验与案例展示的背景材料、内外部因素等整合起来进行综合评判来提出多种经得起别人反驳的见解、对策以及方案。
(2)分组讨论,集体交流
分组讨论是案例教学中非常重要的环节,本质上是一种概念或想法的交流。围绕案例的重点,难点,疑点,进行讨论,辩论和争论。每个学生可以自由的抒发己见,相互启迪,互相借鉴,重点是想法的交流。要求每个学生简要介绍自己对软件开发所做的分析设计,并提出自己对该软件开发流程的看法,供大家讨论与切磋,可以按照案例中所提出的问题一个一个讨论。在教师的引导下,让学生进行课堂发言,进行全体学生的交流。本阶段要讨论主要解决两个问题:1、小组讨论没有达成共识的问题;2、按照教学目标,有意引导学生掌握软件工程的生命周期法各阶段所做的具体工作以及进行相关工作的必要性。
为了使分组讨论有效地开展,教师要作好充分的课前准备。除了熟知案例陈述的事实、观点外,还要谙知案例反映或蕴涵的原理、规则等知识,以便引导学生概括出来。要认真学习研究案例后给出的教学指南,具体拟定出课堂教学计划,这要求教师认真思考回答以下问题:希望课堂上发生些什么?如何引导这些情况的发生?讨论如何开展?时间如何安排?自己扮演什么角色?是先得结论再分析,还是相反?并对课堂讨论中可能出现的情况作出预测。教师还要依据课程目标、案例目标及教学计划的具体安排重点分析以下方面的内容:案例中反映的那些重要论题、案例中易得出两可结论的那些材料、案例中反映的情况发生的根源、案例中人物的行为、案例中所反映的而学生可能设想不到的情况等。在讨论掌握上,教师要力保讨论沿预期的轨道进行,把讨论引导到问题的解决上去,并引导出与论题相关的理论知识,力争班上每个学生都至少有一次发言的机会,切实做到有效参与。
(3)总结归纳,消化提升
总结归纳是软件工程案例教学的最后阶段,要求学生要对每个案例写出学习报告。该报告中包含学生在阅读案例中所得到的具体收获;通过分析与设计软件,提出自己所解决的实际问题;对理论上软件工程概念和案例中的实际是否一一相对应;以及对软件工程仍然存在的困惑。通过反思进一步加深对案例的认识,真正作到理论和实践的相结合。
案例教学中,师生都要注意角色转换,如果学生仍然热衷于将自己置身于教学过程之外,只做一名旁观者,案例教学也就失去了它的价值。学生只有真正地深入案例、体验角色,才会有案例情境的“再现”,案例教学的价值才能被体现。而教师在教学过程中也要不断变换自己的角色,可充当监督员,激励启发学生,监督案例分析、讨论情况;可充当示范员,向学生演示、讲解、分析案例中的事实、图表、材料等;可充当主人翁,制定下一步的工作计划并在实施中起主导作用;可作仲裁,解决各种争端;可充当交警,使讨论回到预定的轨道上来;等等。
5结束语
传统的“黑板教育学”越来越受到冷落,案例教学已经提到教育改革的重要日程上来。华东师范法学教育系郑金洲曾指出,案例教学并不是单纯的一种教学方法,它实际上是以教学内容的变革为前提条件的,正是有了形形的案例,才使案例教学成为可能;案例教学也并不是一种单纯的教授法,它实际上也是以学生行为的转变为前提条件的;如果学生仍然热衷于自己先前的角色,把自己置身于教学过程之外,只是一个旁观者,案例教学也就失去意义。
笔者从事软件工程的教学工作,在软件工程中进行案例教学法的尝试,并且在实践中得到了一定的效果。然而,在软件工程案例教学中仍有很多问题需要进一步研究探讨,比如在案例中如何体现软件的测试阶段,它需要具体的环境来实现;如何在案例中能够让学生更深入理解软件的维护过程等等问题,都是有待于我们进一步完善,使案例教学在软件工程中得到进一步的推广。
参考文献
[1]张海藩.《软件工程导论》.清华大学出版社
[2]李为民,.如何开展案例教学-哈佛大学商学院琳达教授对新教师利用案例教学的几点忠告》.北京:经济干部管理学院学报,2004.1