计算机教育与思维能力的培养.doc

科学发现的逻辑验证 何谓创新型思维？大家以为没有任何框框，随意地随想，发散型思维。实际上创新型思维也可以像其他自然科学一样，认真加以研究，而且有规律可循，甚至变成演算。爱因斯坦狭义相对论发现过程和达尔文的进化论发现过程说明，我们进行了科学分析之后，是可以做创新型的东西的。首先我们承认，每个科学理论都必须接受人们对自然现象的观察和人为实验的检验。实践是检验真理的标准。到了自然科学或科学以后，要经过自然现象和人工设计实验的检验。具体的发现过程在哪里呢？从原来的科学理论推出的逻辑结论与我们现在进行的实验结果有矛盾的时候，才会有科学发现这点大家都承认。比如哥白尼、爱因斯坦的发现都是这样的。在这种情况下，创新思维是什么？是以实验结果为依据，分析原来的理论中哪些是与现在的实验结果和观察记录有矛盾，找到这些矛盾并删除，提出符合新实验结果的东西这是从哲学的角度看。还可以往下走，把它变成科学。要研究这些，我们要用到专有的对象语言。如物理学中有专用的语言，有专有的概念、定律，质量、能量、加速度、速度、势能、动能等。生物学中有物种等。每个学科都不一样。计算机也一样。研究发现的逻辑语言最早是由弗雷格和罗素建立的一阶语言。一阶语言定义了两类对象，一类对象叫做项。项是递归定义的，要么是一个常元符号，要么是个变元符号，如果f是函数符号，t1,t2,t3都是项，f(t1)也是一个项。项描述常量、变量、函数关系。一阶语言另外一类对象叫做逻辑公式，就是在所有知识里出现的各种命题、句子、描述知识的句子。句子可以是一个等式，描述函数之间的关系，如t1=t2，但在一阶语言里是符号，另外可以描述一个集合的关系，关系可以是一个集合，用P表示谓词。剩下的是，如果B是一个句子，在一阶语言里是逻辑公式，那么它的否定也是一个逻辑公式，如果A和B都是逻辑公式(逻辑公式描述的是一个命题)，那么AB、AB、AB，xA、xA都是句子，每一个句子描述一个命题，命题反映了我们认识到的一个知识，很简单，比程序设计语言还简单。这样我们可以把注意力集中到研究逻辑关系。比如举例：物理学中的伽利略变换：如果x是一物体， 和 为彼此做匀速直线运动的参考系， 相对于 的速度为 ，并且x相对于 的速度为 ，那么x相对于 的速度为 + 。如果用一阶语言来表示伽利略变换，就是：B(x)代表：“x是一物体”；A(x)代表： 和 为彼此做匀速直线运动的参考系， 相对于 的速度为 ，并且x相对于 的速度为 ，那么x相对于 的速度为 + 。则伽利略变化可以写成：x(B(x)A(x)。又比如：达尔文的自然选择原理：由于每一个物种所产生的个体数量，远远超过其可能生存的数量，所以反复引起生存斗争，而且任何生物所发生的变异，无论多么微小，只要在复杂而时常变化的生活条件下，以任何方式有利于自身，就会有较好的生存机会。如果用E代表“每一个物种所产生的个体数量，远远超过其可能生存的数量”，F代表“反复引起生存斗争，而且任何生物所发生的变异，无论多么微小，只要在复杂而时常变化的生活条件下，以任何方式有利于自身，就会有较好的生存机会”，那么自然选择原理就可以用EF来描述。一阶语言和C语言的不同之处在于，C语言可以描述任何一个计算现象，而一阶语言因为关注逻辑推理，因此每一个问题可以有多个一阶语言，取决于研究中逻辑分析的深入程度。比如用E代表“每一个物种所产生的个体数量，远远超过其可能生存的数量”，P代表“反复引起生存斗争”，B代表“物种的特征是不变的”，F代表“任何生物所发生的变异，无论多么微小，只要在复杂而时常变化的生活条件下，以任何方式有利于自身，就会有较好的生存机会”。在这种情况下，自然选择原理可以用以下公式更准确地描述：E(P(BF)。有了一阶语言，任何一个自然科学理论在一阶语言里就变成了形式理论。形式理论是由有穷的逻辑公式组成的集合，它们彼此不矛盾。比如用一阶语言分析经典力学，用R代表相对性原理，N1、N2、N3代表牛顿三定律，E代表万有引力定律，B(x)表示x是一刚体，A(x)表示相对运动，那么伽利略变换就可以用x(B(x)A(x)来描述，经典力学的公理系统就可以用下述形式理论来描述：x(B(x)A(x)，R，N1，N2，N3，E。有了一阶语言后，我们要研究发现过程的逻辑思维方式是什么，它和平常的数理逻辑推理有何区别？数理逻辑中的各种证明是描述数学证明的，数学证明的特点是有一个前提，即形式理论，如几何的二十条公理，量子力学的六条公理等，再根据公理进行证明，所有的证明都是对每个句子中的逻辑连接词的分析。所以一阶逻辑中的系统都是为了分析和描述证明用的。而科学发现与证明的不同在于，科学发现是实验的结果与原来的理论有矛盾时，分析哪些原来的理论和实验结果有矛盾。是以实验和观察的结果作为出发点，分析和寻找原来理论和实验结果有矛盾的东西。如果数学推理是正向的，科学发现就是反向的。科学发现也是可以形式化的。要做科学发现，第一，首先要描述科学实验的结果，从这里出发寻找科学理论哪里有错误。刚才谈到，传感器技术的发展，使我们所观察到的自然现象和所有现象都可以变成数据，数据在一阶语言中就是常元符号，数据间的关系可以列表，就是函数符号。数据间的集合和分类就是谓词。(谓词就是描述一套数据的集合)数据间的关系就是方程式(等式)。所以t1=t2这个等式是一个最简单的谓词。然后还可以定义其他谓词，每个谓词代表一个集合。所以传感器技术的发展，使我们把实验数据的结果变成了用一阶语言的原子语句和原子语句的否定来描述。(原子语句要么是个等式，要么是个谓词)一边是实验数据结果，一边是原有理论，所以逻辑推理两边都不可少，如果用表示原有理论(经典力学、进化论)，表示用原子语句和原子语句否定所描述的实验结果，这一对和就形成了对立统一，这是科学发现必须具有的两个东西。用表达式表示就是。如果和有矛盾，说明实验结果和现有理论有矛盾，此时理论是必须要修改的，如果和没有矛盾，说明现在的实验进一步证明了理论的正确性，不用再进行科学发现了。科学发现的目标是什么？根据实验结果的原子语句和原子语句非消灭右边原有理论中和实验结果有矛盾的东西，一直删到没有矛盾，抛弃了旧的，保持新的，再增加新的和没有矛盾的原理。因此它的演算变得很简单，每一步逻辑推理是一个 ，表示从现有的实验结果删掉一个原有理论里的有矛盾的东西，一直删下去，删到没有矛盾，然后再加入新的东西，这就是科学发现的抽象过程。用表达式表示就是 。而表达式A, 表示现在的状况经过一次科学发现的推理，变成新的东西，即把其中和实验结果有矛盾的A定律删掉。整个科学发现的逻辑由七个公式组成，既是完全的且是可靠的。第一个是公理，公理很简单，即A,A, A,，如果左边的实验结果是原子语句A，右边出现A，那么它与左边的A有矛盾，则右边的A必须被删除。不用任何逻辑前提。第二，什么情况下删除A B？从逻辑上发现，如果A(前提)和实验结果不矛盾，B(结论)和实验结果矛盾，那么A B形式的知识应该去掉。用表达式表示即：A, B, 那么：A B, 。第三，什么情况下删除xA(x)？如果存在一个项t，使得At/x与有矛盾，则xA(x)也与有矛盾，必须被删除。用表达式表示即：At/x , 那么xA(x) , 。第四，R删除规则。如果C是理论1、A、2的逻辑结论，而C与实验结果有矛盾，则C必须被删除。但C并没有出现在公理系统中，则导致C的必要前提A应该被删除。用表达式表示即：1,A,2CA T CC,2 2那么：1,A,2 1,2。总的结果一共是七条规则。理论上讲对描述发现逻辑足够用了。它们是：1. R公理： 2. R-规则： 3. R-规则： 4. R-规则： 5. R-规则： 6. R-规则： 7. R-删除规则： 举例说明，爱因斯坦狭义相对论：爱因斯坦说，按伽利略变换，经典物理学预言：光速在不同坐标系下测出的光速是不一样的，这是经典力学中的逻辑结论。而迈克尔逊和莫雷反复实验表明，光速不依赖于发光体的运动速度。因此爱因斯坦的结论是：删除伽利略原理，增加光速在任何坐标系下测量速度不变(30万公里/秒)原理，在不同坐标系下计算速度选择洛伦茨变换，与光速不变不矛盾。现在就可以用这套规则分析爱因斯坦相对论。代表经典物理学，用R代表相对性原理，N1、N2、N3代表牛顿三定律，E代表万有引力定律，Bc光量子具有固体的特性，则：=R,N1,N2,N3,E,Bc，x(B(x)A(x)：=R,N1,N2,N3,E,Bc：=Bc ,A c(实验结果)根据R公理，由于A c和A c互为否定，说明A c与实验结果矛盾，因此要删除A c，即Bc ,A cA c ,Bc ,A c；根据R公理，Bc和Bc互为否定，因此右边的Bc应该被删除。即Bc,AcBc ,Bc ,A c。以上两点合在一起，根据蕴含公式，前提与实验结果不矛盾，结论与实验结果矛盾，则BcA 摘要：“数字图像处理”是我校计算机专业大四学生的一门选修课，该门课程采用了双语教学。本文针对目前该课程双语教材匮乏、授课方法单一、理论联系实际不足等问题，联系实际，从教材建设、授课方式、教学理念等方面提出了一些看法和解决问题的方法。关键词：数字图像处理；双语教学；PBL教学法 专业课的双语教学较基础课的双语教学难度相对更大，它不但要求教师有丰富的教学经验、扎实的理论功底和较宽的知识面，而且对教师的英语水平、以及选用教材、授课方式等都有较高的要求。笔者自从2003年开始进行“数字图像处理”课程的双语教学工作，针对目前该课程双语教材匮乏、授课方法单一、理论联系实际不足等问题，在教学实践中积累和总结了一些的经验，将从教材建设、授课方式、教学理念等方面进行说明。1编写适合的双语教材是当务之急双语教材是实施双语教学的重要保证。采用国外的原版教材作为选修课的双语教材是不完全合适的。英文原版教材一般内容较多，并没有考虑到海外学生的双育教学需求。由于双语教学较一般的汉语教学进度慢，大量的内容无法按进度完成，只有选讲原版教材中的一部分内容，造成教材信息资源的浪费。因此，即使是一本优秀的英文原版教材，但作为双语教材，内容较多、语言难度大、生词数量过多，造成学生阅读困难，远超过学生阅读的承受能力，不便于双语教学的顺利开展。解决上述问题的一种可能的办法是将原版教材中打算选讲的内容拿过来，再加上它的中文翻译部分。一半是英文一半是其中文翻译的双语教材可以说是一种选择，但我们认为这种双语教材的编撰方式也不是完全可取的。这种英汉对照方式的教材很容易使学生直接就去使用教材的中文部分来获取知识，从而达不到双语教学的最终目的。双语教材的编写方法，要考虑如何做到语言浅显、平均每页不宜有过多的生词、教材格式安排上要富于变化、合理确定选讲内容，等等。我们认为，双语教材的探索将不是一个短期的过程，要有一个经验的积累过程。目前我们的经验是对于“数字图像处理”课的双语教材，在内容选取和格式安排上都要花很大的功夫才行。首先要保证英文教学内容的难度要适当，太过晦涩的英文单词不能过多，还要保证内容的信息量和篇幅比例之间的合理性。适当的中文注释可以采用，像glossary、highlight这样的中文提示都可以加入，像教师的教案一样一目了然。我们已经打算在“数字图像处理”课的在双语教材建设方面进行尝试，实际动手编写一本“数字图像处理”双语讲义，以突出我们的研究思想，使该教材成为一本新颖的、内容适当的、形式类似于双语教学手册的教材。2采用形式多样的教授方法我们经过对计算机专业学大学四年级学生的“数字图像处理”双语课的教学实践，总结了一些双语课堂讲授方法。在上课的开始和结束部分，进行总结性的介绍时，可以全部使用英语。例如总结一下上次课都讲授过了哪些内容，重点和难点是什么，由于学生已经学习过了相关内容，熟悉其中的专业词汇，教师这时使用英文来总结完全没有问题。但要注意在全部用英语时尽量使用简单句，避免难懂的词汇出现，使学生很自然地重现上次课的讲授内容，而不至于引起不必要的精神紧张。大四上学期对于本科生来讲是一个忙碌的时节，无论是考研还是找工作的同学都会感到时间很紧张，导致课前预习不够充分或根本不进行预习。而大四的很多选修课涉及的理论和知识面相对较宽，不下功夫学习很难掌握其中的精髓，有可能只是走马观花、仅仅了解了一些皮毛。怎么样在短时间内使学生掌握课程的关键点，是选修课教师必须去认真解决的问题之一。讲授某一知识点时，一遍英语之后又跟一遍汉语，英语和汉语的混杂使用破坏了学生的连贯性思维，致使学生形成“双语疲劳”。这就要求教师在备课时要多下功夫，对课程内容相当熟悉，能够对内容用英语进行描述。在讲重点内容和用很难英语描述有困难的部分，可以用汉语精辟地讲解和总结，使学生能够快速掌握或了解真正有用的理论思想及其应用方法。“数字图像处理”需要高数和数字信号处理等前续课程的相关数学知识，公式的推导还是利用板书比较好，这样可以使学生抓住教师的思维方式，一步步地领会和感受数学知识的运用。由于“数字图像处理”这门课的特点，对于那些较难不易直观接受的部分，使用多媒体有助于双语教学的实施。例如，彩色图像、处理前后的效果显示、图像分割等方面的教学内容都是借助于多媒体能使学生更快速的领悟。因此，使用一定比例的多媒体教学是很有必要的。而且，辅助多媒体教学有助于提高英语的使用率，学生在清楚了语境的前提下有助于接受教师的英语讲授部分。我们采取的是板书和多媒体教学相互补充的方式，根据每次课的内容特点来决定讲授方式，不放弃任何其中一种方式，给学生提供多样化的教学手段。为了配合双语教学模式，激发学生的学习兴趣、调动学生的课堂积极性，我们还特别增加了课堂互动的内容，具体的形式包括：就一个具体问题展开师生的共同讨论、让学生自己课下查阅文献后上讲台讲解一个图像处理的具体应用、做一次问卷调查来及时了解学生的心理、课堂提问环节、也鼓励学生随时向教师提问等等。学生需要展示的机会，教师应给予学生这样的机会。笔者在临近课程结束时安排一次课，每个学生给10分钟的时间来讲授与图像处理有关的一个应用实例，由发言的同学自己来找相关的题目。学生的进步速度甚至是惊人的，很多学生给我印象深刻，比如一个学生讲图像拼接，讲得非常清楚到位。在课堂上，学生回答问题还是习惯用中文。教师应鼓励学生也适当说英文，比如在与老师进行交流时，能用英文说的话尽量用英文，比如有的学生上课迟到了，可以让学生用英文和老师进行解释，增加双语课堂的语言气氛。3以学生为中心的教学理念我们本着“教学改革，理念先行”的原则，在启发式教学理念的指导下，在“数字图像处理”课双语教学中引入PBL(Problem-Based Learning)教学法，以提高教学质量，丰富教学手段。PBL教学法是指基于问题学习的教学法，也可以简单地理解为以问题为中心教学法。PBL教学法的基本要素就是以学生为中心、基于问题的综合交互式学习，特别注重培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力。这完全符合以学生为中心的新的教学模式的需求。开展基于PBL的“数字图像处理”课双语教学，符合目前专业课双语教学的基本教学原则，对探索专业课双语教学的模式提供了新的思路。这种教学模式的特点不是给予知识，而是把重点放在培养学生掌握解决问题的能力上。在教学过程中，学习者(学生)是主体，而教师是学生学习的支持者，是以学生为中心，而不是传统教育中的以教师为中心。这种以问题为中心的学习作为一种激发学生学习的动力，其目的是让学生学会正确的思维与推理方法，提高解决问题的能力。我们并不照搬照抄PBL教学法的全部内容，而是拿出一部分授课内容，将PBL教学法与目前的授课方式有机地结合起来。我们的做法是将big problem与small problems同时提供给学生。也就是说通过一个big problem来贯穿整个课程的始终，这个问题可以是一个具体的图像处理应用，例如我们选择了Face Recognition(人脸识别)这个实际应用问题，它的实现包含了要讲授的各部分知识，激励学生连贯地接受整个知识体系，以应用问题来带动整个理论知识的学习。small problems是指在课前给出与下一次课内容密切相关的问题，以促进学生预习和理解，有利于到了课堂上更加准确地把握课堂知识的重点和难点。有的学生认为“数字图像处理”课“数学基础要求高，专业术语太难懂”。我们还针对大四学生的特点，给学生列与数学有关的科普书籍和科学家传记的书单，希望感兴趣的同学进行课下阅读，培养学生的科研素养和刻苦钻研的精神。虽然这并不直接和课程的内容直接有关，但对于从崭新的角度和更高的层次理解所学的理论知识是有所帮助的。有的学生对老师的这一做法很赞同，上了研之后还主动和老师联系，感谢老师多方面的指导和帮助。4结语针对“数字图像处理”课程双语教材存在的种种问题，本文结合笔者的工作实践，介绍了在教学中的实践经验，总结了教学理念、教材建设、双语课堂讲授的方法，期与广大同行共同交流进步。 浅谈机械专业AutoCAD课程的教学关键词:机械;AutoCAD;教学 摘要:为提高机械专业AutoCAD课程教学质量,主要从教师自身角度,教学环节、教学内容与教学媒体、教学方法与手段等方面进行阐述。 一、引言 AutoCAD是美国Autodesk公司开发的计算机辅助设计软件,具有二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计等强大功能,是世界上拥有最大用户群的软件之一。各高校为了培养与市场经济相适应的高素质劳动者与中高级技能人才,为适应社会行业发展需要纷纷开设AutoCAD课程。对于机械专业学生而言,AutoCAD掌握的好与坏将会影响后续课程的学习以及课程设计和毕业设计的能力。 AutoCAD课程是一门实践性较强的课程,目前许多高校采用传统的教学方法进行教学,学生掌握能力不理想,教学质量有待提高。而对于机械专业学生而言,运用AutoCAD进行计算机绘图,是必须掌握的一门技能。如何提高AutoCAD课程的教学质量,增强教师的教育教学能力,是教师进行AutoCAD课程的教学首要考虑的问题。 二、提高AutoCAD课程的教学质量研究 没有学不好的学生,只有教不好的老师。因此,为提高AutoCAD课程的教学质量,教师必须从自身角度,从教学环节、教学内容与教学媒体、教学方法与手段等方面改进。 (一)教师自身角度 教师的根本任务是培养高素质的合格人才。为顺利完成教学任务,活跃教学氛围,为提高教学质量,结合AutoCAD课程,教师必须做到以下职责: 1.激发学生的兴趣,兴趣是学生最好的老师。一旦学生对AutoCAD这门课程有兴趣,学习的积极性高,教学质量自然就提高了。 2.以知识为载体,培养学生正确的思维方式和方法。对于学生而言,掌握解决问题的思维方式比掌握知识本身更为重要。 3.培养学生自主获取知识的能力,以适应未来不断变化的社会。 4.通过多渠道方式培养学生如何做人。教师要关心学生的全面成长,做学生的良师益友,让其树立正确的世界观、人生观。教师要结合教学过程对学生进行社会主义及爱国主义的教育和适当的健康心理教育。 (二)教学环节 进行教学环节设计的时候必须因材施教,根据教学目标设定教学环节。AutoCAD课程是一门实践性较强的课程,除了采用传统的课堂教授和课后作业的教学环节,还必须设置课堂实训,项目训练,考核等教学环节。通过教师的课堂教授后,学生进行课堂实训,为了增大学生的主动性,提高效率,对每一次的课堂实训都必须进行考核。每一次课堂结束,根据学生的掌握情况布置课后作业进行巩固,在课程后期,结合机械专业的特点。给学生布置项目进行项目训练,提高学生的动手能力。在整个教学环节中,考核是学生最关心的,AutoCAD课程的考核应包括平时作业和表现,课堂实训考核,项目训练和期末考试。所占比例可以根据学生的情况进行设定。 (三)教学内容与教学媒体 机械专业开设AutoCAD课程的目的是培养学生的计算机绘图能力。为了让学生在今后的学习工作中能够灵活的运用该软件,结合机械专业的特点和后续课程,教学内容可分为五个部分:绘图环境、图形绘制、图形编辑、尺寸标注和图纸输出、三维建模与编辑。重点部分是图形绘制、图形编辑。但是绘图环境以及尺寸的标注和图纸的输出两者是机械专业不可忽视的两部分,良好的绘图环境,可以大大提高绘图效率,因此在绘图前,需要根据机械专业的特点和要求进行图层、文字样式、标注样式、图形单位、图形界限等方面绘图环境的设置。尺寸标注部分是教学的难点,但尺寸是工程图样中指令性最强的部分,涉及到零部件的加工问题,图画得再好,没有标注或者标注错误等于空谈,因此对机械专业学生而言,尺寸标注是难点更是重点。 为提高教学质量,在进行AutoCAD教学时,可以采多媒体教学平台进行教学,教师可以在教师端的计算机上控制学生机进行同步操作,让学生对于所讲授的内容一目了然。大大提高AutoCAD的课堂授课质量。 (四)教学方法与教学手段 为提高AutoCAD课程的教学质量,必须因材施教,从学生的基础知识、基本技能、学习态度、学习兴趣等诸方面去分析,充分尊重学生的个体差异,选择恰当的教学方法和教学手段。结合AutoCAD课程的特点,可以采用如下几方面进行教学方法与教学手段设计: 1.激发学生学习兴趣的教学设计。 兴趣是学生最好的老师,要激发学生的学习兴趣关键是上好第一堂绪论课。绪论一定要有吸引力。如在介绍AutoCAD的应用领域的时候可以通过设置场景和人机交互的方式,给学生介绍,充分调动其学习积极性。为提高课堂教学的趣味性,教师必须了解学生的特点,现在学生喜欢新事物,对新奇事物接受能力强,因此在实例讲解的时候可以选择一些比较超前的学生感兴趣的例子,在进行多媒体教学的时候增加一些幽默风趣的图片,动画,语言等来激发学生兴趣。 2.注重启发式教学。 在教学过程中,教师起主导作用,学生占主体地位。没有教师的主导作用,学生的认识就不可能顺利的向前发展。但是学生是主体,掌握知识能力,要靠他们自己,教师不可能包办代替。因此,教师必须运用各种方法启发引导学生,调动学生的学习积极性、自觉性,促使他们自主地掌握和运用知识,教学过程中要以知识为载体,讲授解决问题的思维方式与方法,启发学生自己解决问题的能力。 3.实行参与式教学。 学生学习AutoCAD的目的是为了运用,为了提高学生的运用能力,在教学过程中可以通过参与式教学,让学生参与教师的讲课和绘图,由于学生参与了,这样在最后图形绘制出来后,学生拥有成就感,学习的积极性得到了增强。 三、结束语 机械专业AutoCAD课程的教学应该结合专业特点,结合教师结合自身特点围绕着提高学生应用绘图能力的目标,采用合体的教学方式方法,来提高课程的教学质量,使学生尽早掌握该软件为后续课程的学习和工作打下基础。 参考文献: 1张翠竹.浅谈AutoCAD的教学方法J.科技信息,2008,34:303 2郑建冬,商庆清.AutoCAD教学模式的研究J.科技创新导报,2009,3:133 3刘玉.机电专业AutoCAD教学方法探索J.知识经济,2009,7:139 摘要:教学质量与产品质量的要求特点不同。因为教学的对象是人,它包含了教师“教”以及学生“学”的质量问题,其质量的实现,显然与人的因素具有非常密切的关系,比起物质产品的质量,自然要复杂的多。如何科学地衡量教师的教学质量与学生的学习质量,一直是教学探索的主题。本文论述了我院针对学生课堂出席率的统计数据,结合课堂问题反馈,利用控制图反映教学过程的异常情况,并通过统计过程控制稳定改进教学过程,这一方法为量化教学质量奠定了基础。关键词:教学质量;统计过程;量化;控制图中图分类号:G642文献标识码:B1引言教学质量是学校生存与发展的生命线。学生评教是整个教学过程中实现学校教学质量自我监控的重要环节之一。学生是老师教学的对象,是教学质量好与差的直接接受者,学生有权力和义务也有条件对教师的教学工作进行评价。通过学生对教师教学工作的评价,能进一步增进师生之间的沟通与了解,促使教师更加关注学生,不断更新教学观念,改进教学方法,提高教学质量。另外,学生评教的结果还是学校加强和改进教学管理工作的重要依据,在提高教学质量中起着非常重要的作用。如果把老师看成是生产人员,而掌握了知识的学生则是产品。学生既然具有可塑性,老师就该从教学内容的组织、教学方式、课外辅导、作业批改各方面采取措施,以优质教学来对每一个学生负责,而这一系列的环节形成了教学过程。如果对教学过程的每个环节都进行了详细周到的安排,并付诸实施,那么教学质量就会得到保证。良好的生产过程必然会导致优质的产品,这在制造业、软件行业等众多领域已经得到了证实。作为授课的教师可以通过采集学生的听课出席情况数据统计了解教学过程性能以及教学过程中所存在的问题。通过这些统计数据了解自己的教学水平和执教能力,可以根据过程数据的反馈情况及时调整教学环节与方法,本文提出了通过量化指标改进教学过程的流程,如图1所示。通过这个流程,实施教学过程的改进,从而保证教学质量。在图1中,首先要提出教学目标,然后将其落实到教学过程中的度量目标,针对度量目标确定度量元并采集度量结果,通过这些采集到的数据反映教学过程的异常情况和教学过程的稳定性,从而决定教学过程改进的具体措施。过程改进需要持续进行、不断改进,这样才能不断提高教学水平,图1的过程改进框架表达了这一规律。统计过程控制(SPC)及其相关的控制图是由Walter A.Shewhart在20世纪二十年代提出,用于对产品成本和质量的控制领域。Shewhart的技术在第二次世界大战中得到广泛应用,并且在近些年被W.Edwards Deming等人作为改进产品质量的基础,在日本和很多美国的企业中重新得到推广。由于SPC在工业界中获得巨大成功,这种技术已经被应用到很多其他商业领域、服务业和软件界的过程改进。本文将采用XmR控制图了解和分析学生听课过程的稳定性,通过采集这方面的数据对听课过程进行统计过程控制,发现学生听课过程中存在的异常,解决异常,稳定过程,并改进教学过程,提高过程能力,为高质量的教学过程奠定量化基础。2量化教学过程量化教学过程首先是在提出了教学目标的基础上,确定度量目标,而由度量目标决定具体的度量元,通过对度量元的采集,最终形成教学评价需要的指示器。学校每个学期都有针对教师讲课情况的听课记录,通常的格式如表1所示。在表1中,内容有定量与定性两类评价。其中的“人数”一栏填写每次听课学生数目,如果以每次课记录的人数为采集的基础数据,当累计几次课的数据之后,将这些数据绘制到控制图上,便可以从控制图中观察出当前学生听课过程的性能,以此反映教师执教的能力。通过这些过程数据,可以让教学过程表达自身的性能和异常点,随着累积数据的增多,过程的状态会更加真实地展现在控制图上。采集每次听课人数,可以采用两种途径。一种是通过旁听课程的教师客观地记录,以此形成的控制图曲线可以反映学生平常听课的状态和教学质量。另一种是通过授课教师每次上课前提供签到表,统计听课人数。这种方式会对学生有触动,因为大部分学生都会担心自己的缺课可能给授课教师留下不良印象,因而会有较多的人签到听课。授课教师自己采集听课人数的方式实际上加强了教师与学生之间的互动和交流,以签到的形式既可督促学生主动参与正规课堂教学的学习,又可从采集的这些数据中展示目前学生“听课过程”的性能和存在的异常情况。授课教师可以根据这个性能曲线确定问题,了解听课的稳定情况,及时解决问题,从而控制教学过程并使之得到改进。控制图是量化过程行为的技术。控制图以及统计质量控制相关方法若用在为实现目标而执行的活动的上最有效。本文旨在保证教学质量,首先要稳定教学过程,再经过不断地改进教学过程,提高教学水平。这一过程非常适合统计过程控制,即让数据说话,使教学过程可视化,从中发现教学环节中的问题,通过解决问题不断地改进教学过程,从而可以预测过程性能并保证高质量的教学。3利用控制图揭示教学过程中的异常环节3.1控制图基本要素所有传统的控制图都有一条中心线并在中心线的两侧有控制限。中心线和上下控制界限都是在执行过程时采集的一组观察值经统计公式计算得出的估计值。中心线和控制限是不能擅自假设的,因为要用这三条线揭示过程实际能做什么,即表达过程现有的性能水平,而不是通过这三条线要求过程去做什么。画在控制图上的值是从任意特定的度量统计中得到的观察值,像分组平均值、分组值域、移动平均值、移动值域、以及单点值本身都是可以按时序绘制在控制图上的统计例子,成为控制图的基础。 控制图的基本形式如图2所示。中线通常是被观察过程的平均值。在中线两侧的上下控制限是从过程可变性度量导出(最常出现的分组值域)。传统的(Shewhart)控制限是3,这里是画在图上的偏差统计。如果一个控制限超出了值域的可能结果,比如一个负值的产品尺寸,通常则省略这种控制限。本文采用单点图和移动值域图(XmR-图)来检查过程数据的时序行为。表2提供了构造XmR-图的基本要素的实例,即:通过学生听课出席数据反映教学过程稳定性。利用表2中的数据绘制的控制图如图3所示。在图3(a)中较早地出现了一个偏差,即:第二个值过低,超出了控制下线。根据稳定过程的定义可知,这个过程不是一个稳定过程。通过对该数据的调查,发现是由于另一门课程的大作业到了提交期限,这部分同学为了突击这个上机作业造成缺课。当解决这个问题之后,将该数据剔出,重新计算控制线,得到的结果如图4所示。这时的控制图展现出一个稳定过程。3.2教学过程的性能分析从图3到图4可以看出,当排除了这个异常因素之后,根据控制图分析理论,图4呈现的听课过程是稳定的,学生的出席率在81%左右。从学生的听课出席率可以反映出该过程的能力,也就是说,如果保持目前的授课方式不变,学生听课率会一直维持在81%左右。图4揭示出这是一个稳定过程,如果希望提高听课率,则需要改进授课环节。3.3建立过程性能模型当得到了一个稳定的过程之后,可以根据学生听课出席率与学生作业出错率两类数据,分析两者之间的相关性,根据表2数据可得出:这两组数据之间具有0.99相关性,通过回归分析,可以得出预测模型为: Y=0.83-0.82X其中:X为学生听课出席率;Y为学生作业的出错率。利用该过程性能模型,可以根据学生出席率预测学生作业的完成质量。比如:当学生听课率为90%时,可以预测学生的作业总体出错率约为9%。4教学过程的改进由于在图3(a)中展示了学生听课过程存在异常原因,通过对异常原因的调查之后,解决了存在的问题并在今后的教学中避免出现类似的问题,从而可以保证教学过程的稳定性。对于一个稳定的过程,可以预测结果,此时的XmR图上下控制线和中线代表了该过程的能力。学生的听课率的高低反映了学生对该课程的认可程度,在上述例子中,平均听课率为81%,它反映了绝大部分同学对本课程的认可程度,但仍然有个别同学没有经常出席,利用过程模型预测一下学生作业出错率,其值接近17%。针对这种情况,可以对经常缺席的同学进行调查了解,寻找解决的办法,进一步采集同学对教学内容的需求。XmR控制图的三条基线可以揭示学生听课的稳定性和教学环节存在的异常点,当教学过程稳定之后,可以通过XmR图展示的过程能力,了解与教学目标要求的能力之间的差距。在教学过程改进中,可以根据紧迫程度,有目的地选择某个教学环节进行改进,逐步提高能力水平。比如教师授课水平、课程内容的实用性、与其他课程的衔接性等。总之,需要对教学过程涉及到的各种环节进行调查了解,找到根本原因,对症下药,提高学生的听课率,保证高质量的教学。教学过程的改进是多个环节相互协调和配合的活动,比如:教师专业素质、授课经验和水平、讲课环境与设施、配套教材和实验环境等。这些都是影响着优质教学的因素,需要得到保障,而这些环节同样可以作为过程的因子确定度量元,选择合适的度量元并对其进行采集、分析,依据这些度量数据了解教学过程相应环节的稳定性。在此基础上,再从反映学生的学习效果的因变量上进行度量,观察这些度量数据的相关性,从而可以得出这些过程因子的稳定性对学习效果的影响。如果相关性很高,则可建立过程性能模型,通过调整过程因子便可以使得因变量“学习效果”得到改善。此项工作需要长期的数据积累,持续的过程进行改进。5结束语统计过程控制可以用于教学过程改进。通过量化教学过程,展现教学过程中存在的异常情况,通过对异常情况的调查和了解,可以排除造成过程异常的特殊原因,从而使教学过程逐步达到稳定状态。在此基础上利用控制图可以进一 摘要：本文介绍了我系在建设“Java面向对象程序设计”省级精品课程过程中，如何把实践教学体系建设作为一项重要的内容，从高职Java程序设计实践教学的现状出发，采取任务驱动、工学结合的实训模式来构建基于工作过程的实践教学体系。关键词：项目导向；任务驱动；实践教学 1 “Java面向对象程序设计”课程的实践教学现状随着面向对象编程思想的不断完善及普及，越来越多的大中型软件采用面向对象的方法来进行开发。许多高职院校的计算机相关专业都将Java面向对象程序设计作为专业基础必修课程。但在教学中，课程内容一般以语言体系教学为重点，主要培养学生对Java语言的基本运用能力。由于面向对象编程思想与学生以往学习的面向过程编程思想差异较大，学生在学习上有一定难度。同时由于教学中用到的实例程序与实际工程应用联系不够紧密，学生在学习过程中仍然是只见树木不见森林，不能很好地将所学习到的知识融入到实际工作中。鉴于此，我们成立了课程建设与改革项目组，在工学结合方面等方面积极探索和研究，尤其针对实践教学环节进行探索。让学生多在实践中去学习，发现问题，锻炼项目开发能力，并且营造企业环境，体会和熟悉工作环境，接受针对职业生涯的实践培训，构建基于工作过程的实践教学体系。2构建“Java面向对象程序设计”实践教学体系2.1课程目标及设计思想“Java面向对象程序设计”课程的实践教学坚持以职业岗位能力为本位的设计原则，倡导以学生为主体的教育理念，重点训练学生的分析问题、解决问题的能力，以及团队合作能力。注重学生职业素质的培养和学习兴趣的培养。具体方法是采用企业项目开发管理模式，结合案例教学、项目驱动等教学方法。模拟企业工作模式和工作流程的软件项目开发，突出教师指导作用，培养学生利用各种手段独立解决问题的能力。进一步强化学生掌握Java基本知识和基本技能，增强学生学习编程语言的自信心，养成良好的学习习惯，为后续课程的展开奠定基础。同时使学生了解企业工作氛围，为“零距离就业”打下良好基础。本课程教学实践环节根据教学需要分为课内训练、课程实训、综合训练、职业能力训练(工学结合)四个环节见表1。这四个实践教学环节为程序设计能力的形成提供了保障。2.2实践教学内容以Java程序开发应用岗位所需的技能为实训项目内容，序化知识与能力，按照“项目导向，任务驱动”教学模式设计实训项。在实训项目的选择上，根据技能型专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接，以职业能力为主线，以岗位需求为依据，以工作过程为导向，针对软件开发的工作流程，进行相应的职业能力分解，精选企业真实项目。教师在教学过程中可以根据实践教学计划选择实训项目。实践教学内容见表2。2.3 课程实施方法学生的程序设计职业能力，需要有一个积累提升的过程，它表现为“课程目标设定-案例教学-项目开发-总结提高”的螺旋递进形式。见图1。实践教学内容是一些实际的工程项目，根据教学形式的不同，分为课程实训、项目实训和职业能力训练。实做前先由教师对项目进行分解，并作适当的示范，然后让学生分组，并指定一位负责人，围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后共同完成项目，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。针对具体的项目，实施的具体步骤为：教师示范学生实践项目回顾学习评价项目改良。例如，设计一个“网络聊天室”项目，由同学们先确定软件功能；然后由老师分析需要的知识结构，并对项目进行分析，分解为必要的知识点；同学们对知识点进行消化理解，让学生以小组为单位，确定项目负责人，由其对项目进行合理分工，如客户端程序和服务器端程序的编写；老师对学生进行全程指导，并对学生上交的作品进行总结和回顾。2.4实践性教学环境与条件为了能够更好地达到项目实训的效果，我院学生实训分阶段实施，可以在校内或校外实训基地进行。教师对时间做阶段性的划分与安排，由学生按项目开发流程完成实训计划。(1) 校内实践教学环境与条件我院现有校内软件开发与测试实训室2个，网络环境下的Web开发实训室1个，拥有高配置计算机150余台，每台计算机均装有Java开发环境。每个实训室都装有多媒体投影仪，指导教师可随堂指导。可共享的实验、实训指导书等教学资源。每个实训室均可接入校园网络和Internet，为学生浏览信息、下载资料、网上教学提供了有力的支持。所有实训室均对学生开放，满足了开放式教学的需要，实现了在实践中学习，在学习中实践，弥补了课堂教学的局限性，教学效果明显。(2) 创新工作室为了培养学生创新能力方面和进行层次性教学，我们系成立了创新工作室。针对项目开发能力较强并有意从事项目开发的学生，希望通过工作室的成立更进一步地锻炼其研究性学习能力和创新能力，注重对学生潜能的开发，个性的发展，创新能力的塑造和培养，作用体现在：为优秀学生进行创新项目以及横向课题提供一个开发环境；为教师对学生进行创新工程项目指导、课后辅导、认证考试、毕业设计指导提供一个教学环境；培养学生创新意识以及自主开发的能力；提高学生的动手实践能力；以点带面提高学生的学习兴趣，形成良好的学习氛围。创新工作室在学校的大力支持下，专门配置一间机房,并配备良好的软硬件环境；并提供专门教师对学生进行指导。自创新工作室成立以来,学生多次参加系承担的科研项目，并获得较好的效果。创新工作室的成立是信息工程系探索的一种新的教育模式。以创新小组形式，形成老师带学生，学生带学生的一种新的职教模式，培