“程序设计基础”课程实验教学改革的探索.pdf

2023年9 月计算机应用文摘第3 9 卷第19 期“程序设计基础”课程实验教学改革的探索刘霓，凯定吉（西南交通大学计算机与人工智能学院,成都6 117 5 6)摘要：文章突破了传统实验教学在时间和空间维度的限制，通过精细化实验内容，引入多元协作实验平台，对西南交通大学非计算机专业的“程序设计基础”课程进行了实验改革。其中，详细阐述了以“1十2 十2 十4”的模式实现精细化实验内容与多元化协作的实验平台。该实验教学改革有效地激发了学生的学习兴趣，提高了实验教学的质量和效果，在西南交通大学本科教学中取得了良好的示范作用。关键词：数据库原理与应用；思政元素；继续教育中图法分类号：TP311(School of Computing and Artificial Intelligence,Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China)Abstract:This paper breaks through the limitation of the traditional experimental teaching in time andspace dimensions,through the refinement of experimental content,the introduction of multiplecollaborative experimental platform,and the experimental reform of“programming fundamentalscourse for non-computer majors in Southwest Jiaotong University.This paper describes in detail the“1+2+2+4 mode to achieve the experimental platform of fine experimental content and diversifiedcollaboration.The experimental teaching reform has effectively stimulated students interest inlearning,improved the quality and effect of experimental teaching,and achieved a gooddemonstration effect in the undergraduate teaching of Southwest Jiaotong University.Key words:database principles and applications,ideological&political element,continuing education1引言“程序设计基础”课程是当代工科专业的一门基础必修课,其主要任务是培养学生利用计算机解决问题的能力,即计算思维能力。作为高等教育体系的重要组成部分，“程序设计基础”课程的实验教学环节在提高学生实践操作能力、创新能力和信息素养等方面是理论教学环节不可替代的。由于教学资源的限制，“程序设计基础”的理论教学环节采用大班教学模式，其课堂上的教学互动有限，多数学生处于被动学习知识的状态。然而，“程序设计基础”是一门对实践能力要求较高的课程，学生必须通过编程实践，才能真正掌握程序设计的基本思想与方法 1 2 。因此,实验教学环节在“程序设计基础”课程中具有重要地位。2实验教学的现状分析受传统教学观念的影响，国内高校对实验教学的重视程度远远低于理论教学，忽略了学生能力的培文献标识码：AExploration on experimental teaching reform ofprogramming fundamentals courseLIU Ni,KAI Dingji问题 3 4。因此,传统的教学模式既无法满足学生“随时有想法、随时可编程”的自主学习要求，也无法满足实验的自动化管理与监测的需求，难以激发学生的学习兴趣,进而影响实验教学的质量和效果。3实实验资源的精细化重构为了在课堂中更好地发挥“学生主体，教师主养。基于传统教学模式，在课堂教学过程中，学生只能被动地完成教师布置的实验任务并提交实验报告，对实验的目的和意义认识不够，缺乏学习的主动性和积极性,其理论学习与实践存在严重脱节；同时，教师只能刻板地讲解理论知识点，无法根据学生既有知识和能力水平进行个性化讲解，使课程显得枯燥乏味，不利于学生理解。在实验教学过程中，学生只能机械地完成教师布置的实验任务，师生间缺乏协作交流，无法拓展知识内容。在课后评价过程中，教师往往参照学生的实验报告为最终实验结果打分，无法实时关注学生的实验过程,也无法验证其中是否存在抄袭等22导”的作用，本次研究针对目前“程序设计基础”课程的教学现状及存在的问题，对实验教学资源进行了系统地规划。其中,对“程序设计基础课程的实验资源进行了精细化处理，挖掘了“程序设计基础”课程中知识的关联性，精心地设计了实验案例，包含融合了理论知识的验证性和拓展性案例,同时针对不同专业的实际工程问题设置了对应情景案例,以帮助学生提升学习兴趣，从而培养其利用计算机解决专业问题的能力。计算机应用文摘如图1所示,本文构建了“1+2+2+4”的实验资源管理模式，打造了高品质的实验教学资源库：“1”个程序设计课程知识库，集中萃取程序设计课程的相关知识点；“2”个结合，即程序设计知识点与学生专业知识的结合、程序设计知识点与工程实践的结合；对应产生“2”个知识库，即演示视频库和核心技术信息库；最后形成体现“4”层次能力的“4”类实验内容，即基础实验、程序实验、项目实训和创新实验。2023年第19 期课程知识点数据类型输入输出顺序结构选择结构循环结构数组与专业结合合教师科研反馈学生专业反馈与工程实践结合学生竞赛转化学生社会实践4层次内容4层次能力演示视频体现形成基础实验程序实验核心技术项目实训创新实验基础技术应用创新图1实验资源精细化管理在实现实验资源精细化管理的基础上，针对教学进度和知识点,定制具体的实验内容。例如,根据“C+程序设计”课程的数据类型和表达式等知识点，定制实验内容如下：(1)基础实验。通过填空的方式,让学生练习并掌握基本的知识点。例如,要定义小明的年龄、性别、语文成绩及平均分,应该选取的C+数据类型分别为int,bool/char,double 和 double。(2)程序实验。通过编写小程序的方式，让学生巩固所学知识点。例如,对于所有的基本数据类型，可以通过一个全面的小程序实现变量定义，输出其内存容量大小，完成基本的算术运算等。(3)项目实验。通过编写实用程序的方式，提高学生的学习兴趣。例如，输人3 个英文字符，实现加密/解密算法，让学生掌握设计程序的基本步骤：分析算法（确定输人输出、定义数据结构）；编写代码；调试运行等。（4)创新实验。通过编写专业化程序的方式，鼓励学生创新。例如,给出 sin（）的泰勒公式展开式（s i n()=-1/3！3+1/5！5+.）,首先分别计算前6项的值，观察其变化情况再累加,要求得到正确的正弦值。此类实验能培养学生的计算思维与工程科学思维，为其后续的学习奠定基础。4实验教学平台的多元化应用为了突破传统实验教学在时间和空间维度的限制，从而满足学生“随时有想法、随时可编程”的实践需求，同时提高实验课程的教学质量，本课题以在线云平台为核心，探索了多样化的实验教学手段，构建了多元化的实验教学环境。其中，建立了智能手机编程、网络在线编程和实验室上机实验等模式相结合的多元协作实验平台，如图2 所示。该平台能满足学生的基本实验要求，还能为学生提供大量的练习作业，使学生的编程实践能力得到有效提升。程序设计类课程实验平台智能手机平台网络在线云平台基于微信、QQ、在线系统智慧校园体化创新实验教学平台图2 多元协作实验平台5实实验结果通过精细化实验内容，引进多元协作实验平台，在西南交通大学非计算机专业的“程序设计基础”课程中,协作实验与传统实验的教学效果对比结果如图3 所示。从图3 中可以看出，优秀等级与良好等级的学生人数有大幅度提升，说明协作实验教学能有效改善教学效果,从而激发学生的学习兴趣,培养其专业技能。(下转第2 5 页）实体实验室反2023 年第19 期进行解释,从而计算孔隙度、渗透率、饱和度和泥质含量等参数并进行地层流体识别。实验2 可锻炼学生系统处理数据的能力以及解释砂泥岩地层的能力。实验3：CRA程序应用和数据解释。学生利用CRA程序对碳酸盐岩层的测井数据进行处理并对地层进行解释。实验3 可锻炼学生设置地层参数的能力以及解释碳酸盐岩地层的能力。3.2成像数据处理实验1：电成像数据处理和解释。学生利用电成像模块进行数据处理，并对地层裂缝、地层倾角和孔洞等进行解释。实验2：阵列声波数据处理和解释。学生利用阵列声波模块进行数据处理，并对声波时差提取、各向异性分析和裂缝等进行解释。实验3：核磁共振数据处理与解释。学生利用核磁模块进行数据处理,并对核磁谱反演和流体识别等进行解释。3.3二次程序开发实验1:二次程序开发。学生基于CIFLog软件平台进行C语言编程,实现测井数据的泥质校正。实验2：用户模块集成。学生将自编二次开发程序集成用户模块，以批量处理和解释井数据。4结束语以上实验项目在“测井数据处理与解释”课程教学中的应用,是教学改革和探索的结果。实践表明，常规数据处理模块重视学生基础能力的培养,通过该实验项目可以使学生掌握基本的数据处理流程；成像(上接第2 2 页)传统/协作实验353025201510506结束语通过实验教学改革，协作实验教学模式不仅提高了学生对实验课的学习兴趣，还提高了实验课的教学质量和效率,培养了学生的创新能力与严谨认真的实践精神，以上实验教学的改革探索可为其他计算机类课程实验教学方法的改革提供参考。此外，实验教学的实践环节还需要不断探索，可以针对不同学生定制计算机应用文摘数据处理和程序的二次开发则紧跟行业前沿问题，不断更新地层数据，有效地提高了学生的学习兴趣,并做到了理论与实践相结合、产业与教学相融合。在本次实践教学改革中，实验项目均为课内实验。未来的研究可设置合理、开放、创新的实验项目，从而提高学生的实践能力。参考文献：1 李舟波,范晓敏,潘保芝,等.地球物理测井数据处理与综合解释 M.北京：地质出版社.2 0 2 1.2张丽华,潘保芝,单刚义，等.水槽模型设计及视电阻率曲线测量 J.实验技术与管理,2 0 19,3 6(3）：6 3-6 5.3王功军,王冬梅.地球物理测井实验教学改革 J.内江科技,2 0 2 0,41(5):15 1+9 1.【4 徐敬领.一流课程测井数据处理与解释建设的探索J.科技资讯,2 0 2 1,19(2 6):12 3-12 6.5】李舟波,潘保芝,范晓敏，等.钻井地球物理勘探 M.北京：地质出版社.2 0 16.6张丽华,潘保芝,单刚义,等.基于CIFLog软件平台的测井数据处理开放创新实验设计J.中国现代教育装备，2020,No.329(1):14-15+19.7李宁,王才志,刘英明，等.一体化网络测井处理解释软件平台CIFLogJ.石油科技论坛，2 0 13,3 2（3）：6-10+6 5.8李宁,王才志，武宏亮，等.CIFLog测井软件自主研发与发展方向 J.石油科技论坛，2 0 2 1,40（3）：113-117.作者简介：房春慧（19 8 8 一），博士，讲师，研究方向：测井数据处理与解释。个性化的实验内容或资源,有针对性地激发学生的学习兴趣和编程思维，使其积极参与编程，从而提高编程能力,为今后的专业学习打下坚实的基础。参考文献：1王世蓉,高腾刚,黄政.程序设计课程混合教学模式改革与实践 J.大学教育，2 0 17（5）：2 9-3 02朱卫东,邱振戈,栾奎峰，等.计算机编程促发兴趣的教学优秀良好传统实验+协作实验图3 不同实验方式下的教学效果分析25中等及格不及格模式实践与思考 J.电脑知识与技术，2 0 15（2 9）：140-141.3杨艺.新时期高校计算机专业教学改革研究一评计算机专业教学改革研究J.教育发展研究，2 0 2 0,40（1）：86-86.【4罗彩君“课程思政”视域下高职信息技术课程改革探索J.智库时代,2 0 2 0(7):2 0 6-2 0 7.作者简介：刘霓(19 7 2 一）,硕士，副教授，研究方向：软件工程、人工智能。凯定吉（19 7 2 一），硕士，讲师，研究方向：人工智能、数据挖掘。