摘要：本文针对计算机程序设计课程实验教学的现状，分析了现行实验教学中存在的各种问题，提出了强化基础、严格考核、规范设计、鼓励创新的实验教学观点，并按基础、设计、创新三个实验层次制定了相应的实验教学模式。新模式的开展将极大地提高实验教学的效果，有利于高素质人才的培养。
关键词：程序设计； 实验教学； 课程； 教学模式
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1672—5913(2009)04—0018—03
实验教学是计算机程序设计课程教学的一个重要组成部分，教学质量的好坏直接影响计算机专业学生的实践能力和今后的发展潜力，在今天这个计算机技术高速发展、应用日益广泛的时代，只有不断完善实验教学模式，采用新的教学方法与手段，才能提高教学质量，使学生真正掌握计算机应用技术，成为适应社会发展需要的计算机专业人才。
我院把培养高素质的计算机软件应用人才作为主要工作目标，因而计算机程序设计课程实验教学改革就显得尤其重要，只有探索出好的实验教学模式才能不断提高教学质量。
1 程序设计课程实验教学现状分析
在我校计算机科学技术专业的教学计划中，主要有C语言程序设计、面向对象程序设计、数据结构与算法、Visual Basic程序设计、Web程序设计、数据库系统、Java程序设计、管理信息系统分析与设计等课程，教学课时主要在54-72节之间，实验教学课时约占四分之一，另外还有若干门课程设计课程，如数据结构课程设计，数据库课程设计、管理信息系统课程设计等，教学与实验时间为两周。每门课都编制了相应的课程标准和实验教学标准，也有相应的实验教学计划，在以往的教学中取得了一定的教学效果，但由于计算机技术发展迅速，应用领域十分广泛，各行各业对计算机专业毕业生的要求也越来越高，自然对学校的教学质量也要求更高。经过对程序设计课程实验教学的各个环节进行分析与比较，发现目前的实验教学工作中主要存在以下几方面问题：
(1)程序设计课程有将近十门，但缺乏一个实验教学总体规划。所有实验教学都是围绕本门课程进行，没有将实验教学总体目标分解到各门课程的实验教学之中，造成实验教学的教学计划和课程设置体系固化，主要以单科性、验证性实验为主，以软件课程的实验为例，如C语言与c++之间有的实验内容重叠、而JAVA与数据库等课程之间的实验又没有任何关联，这样的实验教学只强调了本课程的系统性、完整性，忽视了整体培养目标。
(2)实验教学在实施过程中存在诸多不足之处。首先在实验内容上由于计算机专业教材建设相对滞后，而实验教学是总是围绕实验教材进行的，实验项目都是针对理论教学而设计的，校园内的软件实验平台也无法及时更新，这就造成了实验内容相对落后；其次在教学形式上采用教师规定实验项目，学生按课前预习、课堂实验、课后编写实验报告，教师批改报告并评定成绩这几个环节进行的，这种形式有一定的优点，但对程序设计课程实验教学而言也有一定的缺陷，主要表现在计算机软件的开发包括需求分析、系统设计、算法设计、编程实现、调试修改、功能测试等环节，在几节课堂实验中难以完成，学生提交的实验报告无法全面反映所做的实验工作，取得的实验效果，教师只凭实验报告评定成绩有失真实，也无法真正了解学生的学习情况。
(3)在系统完整性和创新性方面力度不足。虽然目前的实验教学会有应用软件系统的设计与实现实验项目，但是考虑到学生的实践经验、实验课时和实验条件等因素的限制，安排的题目都较简单，要求也较少，实现的过程也没严格按软件设计流程进行，只要求学生能实现软件的大部分功能就行，使得实验作品离实际应用还有一段距离。另一方面，由于实验项目是由任课教师事先指定，要达到的实验目标也是事先设定的，时间上又要求学生需在课堂中完成，这样极大地限制了学生创新能力的发挥，阻碍了学生的成长。
2 程序设计课程实验教学改革探索
实验教学改革就是要通过设计一套新的实验教学模式，解决现阶段计算机程序设计课程实验教学中存在的不足，提高实验教学质量，达到培养基础理论知识扎实，分析解决问题的能力和主动获取知识的能力强，以及综合应用能力和创新意识强的高质量的人才的目的。
2.1 程序设计课程实验教学目标
目前计算机科学技术专业(软件工程方向、应用技术方向)人才培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，具有良好的科学素养和职业道德，系统地、较好地掌握计算机与软件工程的基本理论、基本知识和基本技能，工程实践能力强，富有开拓创新和团队协作意识，能从事应用软件系统分析、设计、开发、应用、管理与维护的技术应用型高级专门人才。从中可以看出，这个培养目标包括三个专业素质方向的要求：一是掌握计算机科学的基本知识和技能；二是具备进行软件系统分析、设计的能力；三是具有创新能力，能够在专业应用上有所创新。根据专业培养目标和程序设计课程特点，可确定程序设计设计课程的教学目标为：一是掌握相关课程的基本知识与基本技能，达到熟练应用专业知识和专业技能的要求；二是掌握软件设计与开发技术，能够按软件工程的要求开发具有实用价值的软件系统；三是培养学生的创新能力。
2.2 程序设计课程实验教学模式
根据程序设计课程教学目标，可以把程序设计课程实验教学分为三个层次，一是基础性课程实验，二是软件设计性实验，三是综合应用与创新性实践。在教学过程中，按照“强化基础，严格考核，规范软件设计，鼓励创新发展”这种指导思想开展实验教学工作。
2.2.1 基础性实验教学
计算机专业基础课程主要包括：C程序设计、数据结构与算法、面向对象程序设计等核心课程，这几门课程是计算机课程体系中最基本、但也是分量最重的课程。实验教学要十分强调学生的程序设计基本功训练。因而实验教学中，要通过多层次的编程训练和编程上机考试，并将日常教学过程与考核相结合，强化实践，促进自主学习。为了达到这个目标，只靠课堂实验是远远不够的，一种有效的方法就是利用互联网的便利，构造一个基于web的实验教学系统，通过本系统教师可以安排实验项目，学生可以完成实验，这样就实现了师生的随时互动。在线实验系统主要包括以下几个功能模块：学习模块、实验模块、考试模块、教师工作模块。学习模块是为学生提供实验课程主要知识的自学功能，如计算机语言的程序结构、语句、函数、数据类型、编程方法与技巧、常用算法等方面的知识。实验模块为学生提供各种实验项目，学生在自己的机器上完成相关实验后，可在线提交程序清单、实验数据和实验报告，实验项目可分为教学实验项目、自选实验项目、综合性实验项目，教学实验是本课程教学计划规定必须完成的项目，自选实验和综合实验是为了加强学生编程训练的
项目，可要求学生尽可能地多做此类实验，以达到固本强基的效果。考试模块提供学生在线实验考核功能，要求学生在规定时间内完成考试题目的编程、调试、运行等工作，向系统提交程序清单和运行结果。教师工作模块则为教师提供编写学习资料、编写实验项目、编写考试题目、批改实验报告、评定考试成绩等功能，教师通过此模块可完成与实验教学有关的各项工作。有了在线实验教学系统，实验教学就不在受时间和空间的限制，实验可随时进行，因而可大大提高实验的效果。系统在设计时采用用户层、应用层和资源管理层三层模式，体系结构图如图1所示：
2.2.2 软件设计实验教学
软件设计类课程有Visual Basic程序设计、Web程序设计、数据库系统、Java程序设计、管理信息系统分析与设计等课程，学习这类课程的根本目的就是要学生能自主开发各类应用软件系统，为各行各业的生产实践服务。注重实用性软件的开发设计是此类课程实验教学的重点，实验教学分为两个层次，一是以个人为主的课堂实验，根据课程的教学进度依次安排，主要是掌握编程语言与软件开发平台的使用。二是以小团队为主的课外实验，主要是进行应用软件系统的开发设计。这类实验包括对项目的需求分析、概要设计、详细设计、编码实现、软件测试、使用与维护等众多环节，因而在具体实施过程中应按由简到繁、由易到难的渐进原则进行，先安排一些简单的应用软件让学生开发出来，如学生熟悉的学籍管理系统，校园网站等诸如此类的项目，让学生先掌握应用软件的开发流程与开发技术，再安排实用性强、要求高的应用项目，如有关数据库综合应用的各种基于Web的MIS系统，基于C/S结构的其它应用软件等，可由学生自由组合成开发小团队，进行合理分工，共同完成软件系统的开发，教师在此过程中进行适当的技术指导，并要求学生严格按照软件开发流程进行工作，每一阶段都要求写出规范的分析报告或设计’文档，这种方式可以使学生在实践中得到全面的软件开发训练，为进入IT领域从业打下坚实的基础。
下面以“数据库系统原理与应用”这门课为例说明我系软件设计实验教学的各环节。本课程在第五学期开设，总课时为72节，其中实验教学为18节，实验内容是根据课堂教学的进度来确定的，要求学生在2节课的上机实验中单独完成。这一层次的课堂实验可分为三个阶段：一是前期准备阶段的实验，如数据库系统设计、关系数据模型的设计等，要求学生掌握数据库设计的基本技术与设计步骤、掌握数据的概念模型的表示方法及向关系数据模型转换的规则等知识。二是基本操作阶段的实验，如数据库的定义、数据库的建立与维护、数据库的简单查询、数据库的组合查询和统计查询、数据库的视图和图表的定义与使用、数据完整性与安全性实验等，主要是围绕有关数据库定义、数据操纵和数据控制功能设置的，要求学生结合书本知识独立完成。三是技术提高阶段的实验，如数据库备份和恢复实验、SQL SERVER的其它功能应用实验等，主要是为学生提供一个研究和自我提高的空间，学生可根据实际能力进行实验。第二层次的实验教学分为两个阶段：一是在第六学期安排了为期两周的数据库课程设计，数据库课程设计是在学生系统的学习了数据库原理课程后，按照关系型数据库的基本原理，综合运用所学的知识，以小组为单位，设计开发一个小型的数据库管理系统。通过对一个实际问题的分析、设计与实现，将原理与应用相结合，使学生学会如何把书本上学到的知识用于解决实际问题，培养学生的动手能力；另一方面，使学生能深入理解和灵活掌握教学内容。总体设计要求是以三至四人为一个小组，小组成员既要有相互合作的精神，又要分工明确。每个学生都必须充分了解整个设计的全过程，从开始的系统需求分析到最后的软件测试，都要有详细的计划，设计文档应按照软件工程的要求书写。要求系统中的数据表设计应合理、高效，尽量减少数据冗余。题目如学生学籍管理数据库系统、学校图书管理数据库系统、校园超市管理数据库系统等。第二阶段是在专业见习时期，学生可根据自己的特长和见习单位的需要，开发设计具有实用价值的数据库管理系统，如物流公司的物流管理系统等，这时可将数据库系统开发工具与前台软件开发工具结合起来，如ASP.NET+SQL2005，开发出软件界面友好、安全性高的实用软件系统。
2.2.3 综合应用与创新性实践
学生进入高年级后，经过一、二年级的基础学习和训练，已具备较强的学习能力和软件开发能力，此时应鼓励他们积极参加各种综合应用性的软件设计与开发工作，如参与学校教师的软件开发与研究的科研项目，承担其中的部分工作，也可到有关软件开发公司进行专业实践，多参与公司的软件开发工作，以此来提高实践能力，还可由学生自己组成团队，在专业教师的指导下，承接有关单位的软件项目，进行实战训练。
学生创新能力的培养是十分重要的，学校要鼓励和组织学习成绩优秀、实践能力强的学生积极参加高校间的专业竞赛，如广东省大学生“挑战者杯”软件设计大赛，广东省大学生程序设计大赛等。学科比赛和科技竞赛是体现学生学习能力和检验知识应用能力的重要手段。许多比赛同时还是培养、展示学生创新意识、创造能力和创业精神的重要平台。组织比赛队伍进行培训、参赛，一方面可以让参赛队员的创新能力得到发展，另一方面还可起到示范作用，让更多的同学受到鼓舞，参与到创新实践中来。
3 结束语
计算机程序设计课程实验教学是培养计算机软件人才中的重要环节。本文针对目前实验教学中存在的不足，提出了新的实验教学方式与方法，即将实验分为基础、设计与创新三个层次，然后按照“强化基础，严格考核，规范软件设计，鼓励创新发展”的指导思想开展实验教学工作，这种实验教学的新模式有助于全面提高实验教学质量。