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類比教學(xué)法中計算機(jī)專業(yè)主干課程應(yīng)用

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類比教學(xué)法中計算機(jī)專業(yè)主干課程應(yīng)用

摘要:隨著計算機(jī)應(yīng)用的逐漸普及,應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求日益增加,《編譯原理》等計算機(jī)專業(yè)主干課程由于課程自身知識面廣、綜合知識難度高等特點(diǎn),成為培養(yǎng)應(yīng)用型人才能力的有效知識媒介。針對當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀,提出用類比教學(xué)法講解理論知識培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力、研究教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新能力、理論和實(shí)踐相結(jié)合培養(yǎng)實(shí)踐能力等建議,以期在提高教學(xué)效果的同時,培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞:計算機(jī)專業(yè)主干課;類比教學(xué)法;應(yīng)用型人才

計算機(jī)專業(yè)主干課在計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要且不可替代的作用,以《編譯原理》課程為例,在編譯技術(shù)的支持下,程序設(shè)計語言從繁瑣的低級語言發(fā)展到接近自然語言的高級程序設(shè)計語言,軟件開發(fā)方法也從模塊化演變?yōu)槊嫦驅(qū)ο蟮拈_發(fā)方法。編譯技術(shù)的發(fā)展提高了軟件開發(fā)的效率,影響著軟件開發(fā)方法的變革,不斷推動著計算機(jī)的應(yīng)用向社會的方方面面延伸。《編譯原理》課程含有對基本問題解答的典型思路和方法,通過學(xué)習(xí),學(xué)生能很容易地理解和掌握“問題形式化描述、自動化”的解題思路,較好地培養(yǎng)學(xué)生解決問題的抽象思維能力和系統(tǒng)地對算法和程序進(jìn)行再認(rèn)識,提高學(xué)生對后續(xù)課程《程序設(shè)計語言》、《計算機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu)》等知識的綜合理解。計算機(jī)專業(yè)的主干課程,不僅能幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識程序和算法,還能提高學(xué)生求解問題的能力,同時它們也是最難講解和學(xué)習(xí)的課程。難學(xué)是因為一些內(nèi)容比較抽象。對于抽象內(nèi)容的講解,類比教學(xué)法是一種比較有效的選擇。顧名思義,類比教學(xué)法是利用類比方法組織教學(xué),即在把新知識的學(xué)習(xí)與原有的知識結(jié)構(gòu)相類似的部分教學(xué)過程中聯(lián)系起來,通過類比,從已知對象具有的某種性質(zhì)推導(dǎo)出未知對象具有的相應(yīng)性質(zhì)的一種推理方法[1]。目前,類比教學(xué)法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多課程當(dāng)中,但是在計算機(jī)專業(yè)主干課中尤其在《編譯原理》的教學(xué)實(shí)踐中,由于多方面原因的限制,類比教學(xué)法目前還沒有很好的應(yīng)用。

一類比方法概述

類比教學(xué)法是一種由已知探索未知的重要方法,分為以下幾類:一類是概念性類比,借助概念類比揭示概念的本質(zhì)性和非本質(zhì)性區(qū)別,建立起新的概念;一類是過程性類比,借助過程性類比展示知識的發(fā)生、發(fā)展、形成的過程,理解知識的來龍去脈形成知識網(wǎng)絡(luò),便于學(xué)生抓住問題的本質(zhì),深化對問題的理解;另一類是方法性類比,借助別人發(fā)明創(chuàng)造的方法,對問題進(jìn)行多角度、多方面的類比探討與研究;亦或是知識的橫向與縱向類比,探求問題的改變式或不變式。借助類比法教學(xué)時,首先,教師要尋找與講授的新知識接近而又通俗易懂的實(shí)例,使學(xué)生從簡單的問題入手,培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建新知識的體系結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)主動性。其次,所選擇的類比對象必須能夠利用多媒體技術(shù)或手段形象直觀的呈現(xiàn)給學(xué)生,通過它們之間的相似性幫助學(xué)生理解新的知識點(diǎn)[2]。計算機(jī)專業(yè)主干課程在計算機(jī)類課程體系中有著舉足輕重的位置,對提升學(xué)生的邏輯思維能力以及計算機(jī)問題的求解水平具有極其重要的作用。目前,類比教學(xué)法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中小學(xué)教學(xué)中以及《大學(xué)物理》、《高等數(shù)學(xué)》等抽象知識比較少的學(xué)科。近幾年,在計算機(jī)課程中如《計算機(jī)組成原理》、《操作系統(tǒng)》等也逐漸引入了類比教學(xué)法,理論比較成熟;但是在主干課尤其是《編譯原理》的教學(xué)中,由于課程內(nèi)容形式抽象,關(guān)聯(lián)學(xué)科知識比較多,而且各部分之間的邏輯聯(lián)系緊密,講課與學(xué)習(xí)難度都較大等多方面原因的限制,類比教學(xué)法目前在編譯原理課程中還沒有得到很好的應(yīng)用。對于應(yīng)用型普通本科院校,計算機(jī)專業(yè)主干課的教學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容采取類比教學(xué)法,力求將抽象的原理轉(zhuǎn)化具體的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)《編譯原理》課程的興趣并學(xué)好該門課程。

二具體應(yīng)用

依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的要求構(gòu)造知識模型,應(yīng)用到計算機(jī)專業(yè)主干課的教學(xué)中。對以《編譯原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》為代表的計算機(jī)專業(yè)專干課采用類比教學(xué)法構(gòu)建知識模型,把學(xué)生從抽象的理論講解中解放出來,將抽象的原理轉(zhuǎn)化具體的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用;建立教學(xué)平臺幫助學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)完成課程的學(xué)習(xí)過程,實(shí)時接受教師講解并進(jìn)行討論,為教師和學(xué)生提供教與學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺,既能合理組織好課程的知識內(nèi)容,又具有良好的交互功能,達(dá)到教與學(xué)的統(tǒng)一。教師要在教學(xué)的過程中恰當(dāng)?shù)刎灤╊惐冉虒W(xué)法,具體如下:(1)教師在《編譯原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程備課時注意類比教學(xué)法的應(yīng)用。在備課時,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)過程中出現(xiàn)的抽象的難懂的知識點(diǎn),選擇恰當(dāng)?shù)膶ο笈c抽象知識進(jìn)行類比。首先,盡量選取學(xué)生熟悉對象進(jìn)行類比,做到學(xué)生熟悉它的屬性和特點(diǎn),保證學(xué)生在學(xué)習(xí)《編譯原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程時理解這些知識的具體內(nèi)容。其次,類比時要保證類比的對象是科學(xué)正確的,具有類比的意義。舉個例子:在《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中,講解“1.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)”這一節(jié)中體系結(jié)構(gòu)分層及為什么要分層時,可通過郵政系統(tǒng)的工作流程來解釋:投進(jìn)信箱后,郵政局有專人按規(guī)定時間開箱取信(地方差異,頻次不同。一天幾次的和幾天一次的都有);銷票,就是在郵票上蓋日戳,也就確認(rèn)了發(fā)出信件的時間和地點(diǎn);分揀封發(fā),按收件人的地址按堆分放,先發(fā)到上級局再轉(zhuǎn)運(yùn),再從上面轉(zhuǎn)運(yùn)到投遞局,再由投遞員送到收件人的地址(城鎮(zhèn)有門牌號的一般送到戶,農(nóng)村有的只能送到村委和一些所謂的指定點(diǎn))。分層傳遞,分層處理。用QQ跟朋友聯(lián)系的工作過程也可類比為體系結(jié)構(gòu)的分層。然后講解網(wǎng)絡(luò)設(shè)計存在巨大復(fù)雜性,要采用科學(xué)有效的方法。對付復(fù)雜系統(tǒng)最為有效的方法“分而治之”,網(wǎng)絡(luò)中如何“分而治之”:找出相對獨(dú)立的重要功能,梳理功能間關(guān)系,使一個功能為另一功能提供服務(wù)相近功能僅在一個層次中實(shí)現(xiàn),并盡可能位于較高層次。一個分層的體系結(jié)構(gòu)允許通過定義良好的接口,將大而復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為不同層次。在備課時,選擇好類比的對象,既減輕了備課的難度,又降低了知識的難度,可起到事半功倍的效果。(2)教師對《編譯原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程制作課件時注意應(yīng)用類比教學(xué)法。在進(jìn)行課件制作時,《編譯原理》的教師可以將類比的對象以多媒體教學(xué)技術(shù)將其展現(xiàn)給學(xué)生看[3]。例如,《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中講解“網(wǎng)關(guān)”時,可將其類比成學(xué)校的門衛(wèi)的作用,外來人員想要進(jìn)來必須進(jìn)行登記,否則堅決不允許進(jìn)入,通過多媒體技術(shù)用音頻和視頻的功能可形象地將這一功能展現(xiàn)出來。又如《編譯原理》文法的分類在學(xué)生學(xué)習(xí)過程也比較抽象,文法分類是逐漸對產(chǎn)生式施加限制,使之最后演變成正規(guī)文法;在文法的分類中引入自然語言的例子,應(yīng)用類比教學(xué)法,這一過程,可以類比四邊形,通過對四邊形的邊逐漸加以限制,從不規(guī)則的四邊形最后成為正方形。正規(guī)文法是對產(chǎn)生式逐漸限制得到的,而正方形是對邊進(jìn)行限制的,通過多媒體技術(shù)用動畫的形式呈現(xiàn)出文法的演變過程,很容易讓學(xué)生理解并記住。(3)教師在《編譯原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程課堂講授時注意應(yīng)用類比教學(xué)法。在課堂講授《編譯原理》的知識時,不必局限于備課時準(zhǔn)備的課件,可將身邊類比的對象積極的引入課堂的教學(xué)中。教師在教學(xué)的過程中既要教授學(xué)生知識,更要鍛煉學(xué)生運(yùn)用類比的思維,促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中將所學(xué)的內(nèi)容與已知的對象進(jìn)行類比,積極探索發(fā)現(xiàn)知識的其他特點(diǎn)。達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力,鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維能力的目的。例如,《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中“IP地址”表示形式時,可類比學(xué)生的學(xué)號,具體類比如下:一個劃分子網(wǎng)的C類IP地址:192.169.100.10,要與這個地址通信,首先要查找它屬于哪個網(wǎng)絡(luò),然后由此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部查找它是哪個子網(wǎng)的,最后根據(jù)定位到主機(jī)號為“10”的目標(biāo)主機(jī)。查找工作成功。16計算機(jī)專升本班一名學(xué)生的學(xué)號:16253012,先將學(xué)號“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示,為了和IP地址形似,每2個數(shù)字一位(實(shí)際的IP地址是二進(jìn)制的,每8個二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)十進(jìn)制的1位,所以不難理解)轉(zhuǎn)換成16.25.30.12,其中“16”表示年級,“25.30”表示計算機(jī)科學(xué)專升本,“12”是這名學(xué)生在班級的學(xué)號。要查找此名同學(xué),先找“16”級學(xué)生,在查找“計算機(jī)專升本班”,最后在此班找學(xué)號為“10”的同學(xué)。匹配完成?!毒幾g原理》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程中還有很多的抽象內(nèi)容都可應(yīng)用類比法進(jìn)行講解、闡述,只要在講解中注意選擇恰當(dāng)?shù)念惐葘ο?,就會收到意想不到的教學(xué)效果。

三結(jié)束語

類比教學(xué)法的理論研究和應(yīng)用研究是近年來研究的熱點(diǎn)之一,并且在建模和采用的技術(shù)研究方面取得了大量的研究成果,在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)際教學(xué)中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。依據(jù)海南熱帶海洋學(xué)院應(yīng)用型辦學(xué)特點(diǎn),對以《編譯原理》為代表的計算機(jī)專業(yè)主干課程的教學(xué)內(nèi)容采用類比教學(xué)法,可以使學(xué)生較好地掌握所學(xué)的知識,理解并掌握基本問題求解的典型思路和方法,對應(yīng)用型普通高校計算機(jī)專業(yè)主干課程的教學(xué)改革和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]徐森,徐靜,曹瑞.“編譯原理”教學(xué)方法初探[J].科教文匯,2015,5:79-80.

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[3]丁學(xué)雷,吳春寒,賀汛.編譯原理課程考法改革探討[J].計算機(jī)工程與科學(xué),2014,12:169-173.

作者:陳晶 張鯤 單位:海南熱帶海洋學(xué)院 海洋信息工程學(xué)院