類比教學(xué)法中計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程應(yīng)用
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摘要：隨著計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)專業(yè)主干課；類比教學(xué)法；應(yīng)用型人才
計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課在計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用向社會的方方面面延伸?！毒幾g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(jì)語言》、《計(jì)算機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu)》等知識的綜合理解。計(jì)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?yàn)橐恍﹥?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(jì)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(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程在計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)課程中如《計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)專業(yè)主干課的教學(xué)中。對以《編譯原理》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》為代表的計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中，講解“1.7計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jiān)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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。《編譯原理》、《計(jì)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(jì)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(jì)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)
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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