程序設(shè)計基礎(chǔ)課程中講練評教學(xué)模式

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摘要：針對“程序設(shè)計基礎(chǔ)（C）”課程教學(xué)中學(xué)生能聽懂課，但動手能力差，編程能力弱等問題，提出教師通過課堂“講”的設(shè)計，讓學(xué)生先“學(xué)會”用計算機解決問題的方法，設(shè)計有針對性、趣味性和多層次的“練”，通過多元化考核的“評”，使學(xué)生能學(xué)得輕松，樂于練習(xí)，達到培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生利用計算機解決問題的能力，提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：多元化考核；講練評；教學(xué)改革；程序設(shè)計基礎(chǔ)

一、“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)中存在的問題

盡管程序設(shè)計語言已盡量地靠近人們所熟悉的數(shù)學(xué)、生活等，但程序設(shè)計中包含著學(xué)生陌生的思維方式。不恰當?shù)慕虒W(xué)過程不但使學(xué)生對計算機產(chǎn)生距離，也使其不能夠正確認識計算機，更談不上較好地運用計算機解決專業(yè)問題[3]。因此，如何在有限的課堂教學(xué)中利用教學(xué)設(shè)計“講”好這門課，結(jié)合上機實習(xí)、課堂和課下的“練”，平時和期末的“評”，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生利用計算機解決問題的能力是教學(xué)方法改革應(yīng)該思考的問題。對非計算機專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)會計算機語言的語法和算法沒有問題，但要應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容，去分析問題、解決問題還是有一定的困難：“能聽懂、能理解，但就是不會獨立編寫程序，做題有困難?！边@是學(xué)生學(xué)習(xí)這個課程的感覺，如何解決該問題，是程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)。筆者以非計算機專業(yè)的通識類課程“程序設(shè)計基礎(chǔ)（C）”為例，說明通過教學(xué)方法和手段的改革，即在該課程中依靠課堂的“講”，讓學(xué)生能學(xué)得輕松，激發(fā)興趣；課上和課下練習(xí)的巧設(shè)計，讓學(xué)生的“練”促進和鞏固教學(xué)，使用多元化考核的“評”，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最大程度地培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生分析問題，用計算機解決問題的思維方法和技巧。

二、教學(xué)改革方案和教學(xué)活動的實施

（一）教師的“講”

對于很多將來不從事程序員工作的非計算機專業(yè)學(xué)生來說，并沒有意識到程序設(shè)計課程與他們專業(yè)之間的密切關(guān)系，認為工作后編寫程序的機會很少，不知道為什么要學(xué)習(xí)這門課，從而缺乏學(xué)習(xí)的主動性和探索創(chuàng)新的能動性。教師在第一節(jié)課時就應(yīng)該給學(xué)生講清楚學(xué)習(xí)這門課的意義，使他們明確學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的目標和重要性。就像學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理課程并不是要成為數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家或者將來要從事這方面的工作，而是通過這些課程的訓(xùn)練養(yǎng)成科學(xué)思維的素質(zhì)和能力一樣，雖然計算本身也是一門學(xué)科，但是其具有促進其他學(xué)科發(fā)展的作用[4]。21世紀科學(xué)上最重要的、經(jīng)濟上最有前途的前沿研究都有可能通過先進的計算技術(shù)和計算科學(xué)而得到解決。所以，學(xué)習(xí)計算機、理解利用計算機解決問題的方法，對于學(xué)生研究本專業(yè)的問題、解決本專業(yè)領(lǐng)域中的問題和創(chuàng)新有重要意義。課堂學(xué)時有限，如何最大限度地利用這些時間讓學(xué)生學(xué)明白、學(xué)輕松、感興趣，教師的課堂設(shè)計、互動和案例是重要的環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)是整個教學(xué)活動的基石。程序設(shè)計基礎(chǔ)課堂教學(xué)需要注意以下兩點。首先，通過課堂教學(xué)讓學(xué)生“學(xué)會”計算機解決問題的方法、技巧。可以采用啟發(fā)式教學(xué)，即在課堂上制造懸念，拋出問題來引導(dǎo)課堂教學(xué)，以引導(dǎo)學(xué)生解決問題為主線，對每節(jié)的教學(xué)內(nèi)容做好教學(xué)設(shè)計，對每個知識點的內(nèi)容設(shè)計好問題，用問題引出要講的內(nèi)容，以引起學(xué)生的思考，從而融入、參與到課堂中來，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。依據(jù)學(xué)者馬扎諾的學(xué)習(xí)認知過程理論[5]，積極性將激發(fā)思維訓(xùn)練者內(nèi)在的認知動力，將促使控制學(xué)習(xí)的自我系統(tǒng)調(diào)度工作，主動參與到認知建立過程中。其次，提供并在課堂演示與學(xué)生所學(xué)知識層次相當?shù)木C合類案例程序，以達到提高和升華知識的目的。好的案例可以拉近學(xué)生與實際開發(fā)環(huán)境的距離[6]，讓學(xué)生感覺到學(xué)能致用，既可以達到吸引學(xué)生注意力的目的，又可以使學(xué)生深刻領(lǐng)會相關(guān)的程序設(shè)計原理。例如，在學(xué)習(xí)完《程序設(shè)計基本結(jié)構(gòu)》章節(jié)的知識后，提供“基因信息處理”的綜合案例程序：有歡迎界面、簡單的菜單，實現(xiàn)的功能：（1）DNA序列的處理：計算序列的長度；堿基A、T、C、G所占百分比；輸出該序列所對應(yīng)的另一條單鏈。（2）RNA序列的處理：計算序列的長度；堿基A、U、C、G所占百分比；輸出轉(zhuǎn)錄該序列的DNA序列。（3）未知序列的處理：判斷該序列的類型（DNA/RAN/UNDETERMINED）（若U為0%，則是DNA；若T為0%，則是RNA；若U、T都為0%，則為UNDETERMINED）。圖1各章節(jié)綜合案例設(shè)計在《數(shù)組》章節(jié)后提供“抽獎嘉年華”或“點名程序”的綜合案例程序，程序有歡迎界面，程序運行時讓參與抽獎或點名學(xué)生的姓名在屏幕上反復(fù)滾動，當按下任意鍵后抽出一位學(xué)生，如果要繼續(xù)，按提示操作，繼續(xù)上面過程，也可以選擇退出，不再進行抽獎或點名，最后將所有抽中學(xué)生的姓名顯示在屏幕上。在《指針》一章提供“括號匹配問題”的案例程序，功能：從鍵盤輸入一串由括號組成的字符串，判斷各個括號之間是否匹配，如：([]())、[([][])]、[(])，若匹配，輸出“括號匹配”；若不匹配，輸出不匹配的類型：左右括號類型不同；左括號多余；右括號多余等?！逗瘮?shù)》章節(jié)后提供“擲骰子游戲”的案例程序，功能：模擬擲骰子的游戲（兩個骰子）。第一次擲的時候，如果點數(shù)之和為7或11則獲勝；如果點數(shù)之和為2、3或12的時候則落??；其他情況下的點數(shù)之和稱為“目標”，游戲繼續(xù)。在后續(xù)投擲中，如果玩家再次擲出“目標”點數(shù)則獲勝，擲出7則落敗，其他情況都忽略，游戲繼續(xù)進行。每局游戲結(jié)束時，程序詢問用戶是否再玩一次，如果用戶輸入的回答不是y或Y，程序會顯示勝敗的次數(shù)然后終止。在《結(jié)構(gòu)體、共用體》章節(jié)提供“維護通訊錄數(shù)據(jù)庫”的案例程序，《文件》章節(jié)提供“打字練習(xí)系統(tǒng)”案例程序等。這些綜合類的程序案例可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生用現(xiàn)階段所學(xué)的知識讀得懂程序，領(lǐng)略綜合程序的風(fēng)采，學(xué)會規(guī)模逐漸增大的系統(tǒng)程序，感受和領(lǐng)悟利用計算機求解問題的基本方法和思維模式。

（二）多層次的“練”

程序設(shè)計課程具有較強的實踐性，要用計算機解決一個問題，從問題分析、設(shè)計算法到程序?qū)崿F(xiàn)，必須通過實踐操作才能加深理解和應(yīng)用所學(xué)知識。建立與課堂教學(xué)配套的練習(xí)題，按照教學(xué)大綱對每個章節(jié)知識點掌握的要求，呈階梯分布，指導(dǎo)學(xué)生通過練習(xí)去熟悉并記憶C語言的語法，并能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和分析問題，深入理解這些知識點的具體應(yīng)用方法和技巧，從而掌握和應(yīng)用每章節(jié)的知識點。課堂練習(xí)是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。例如教師在講完一個算法后，給出一個命題，命題可以是與該算法相近的算法問題或該算法的應(yīng)用問題，讓學(xué)生應(yīng)用講過的算法和方法，在草稿紙上寫出自己設(shè)計的程序，同時請兩個學(xué)生在黑板上展示自己的程序，給來黑板上展示自己程序的學(xué)生以2分（或更多）的平時成績作為鼓勵，待學(xué)生們都寫完程序后，教師可以對黑板上學(xué)生的程序（即“活生生的例子”）進行分析和點評，學(xué)生可以對照找出自己的問題。課堂有參與、有體驗，學(xué)生就不會感覺枯燥、無聊而打瞌睡，通過教師的點評，對照別人的程序和自己的程序，學(xué)生也可以理解一個問題的求解方法并不是唯一的，了解評價算法效率的方法等。將課堂接受知識的模式轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用模式，這個過程是學(xué)生從學(xué)到知識到會編程序的重要一環(huán)，不能因為課堂時間有限而讓學(xué)生去課下練習(xí)，可能會有部分學(xué)生沒有練習(xí)或沒有及時練習(xí)，導(dǎo)致課堂所講的內(nèi)容沒有鞏固，再過一段時間去做同類型的題目時，學(xué)生就有生疏感或感覺困難。所以設(shè)計較好的課堂練習(xí)是使學(xué)生從學(xué)會知識到會應(yīng)用知識編程序轉(zhuǎn)變的墊腳石，教師應(yīng)很好地利用課堂練習(xí)環(huán)節(jié)。課下的練習(xí)設(shè)計為具有層次、趣味性的練習(xí)。OJ（OnlineJudge）系統(tǒng)是一個在線判題系統(tǒng)，學(xué)生可以在線提交程序源代碼，系統(tǒng)對源代碼進行編譯和執(zhí)行，并通過預(yù)先設(shè)計的測試數(shù)據(jù)來檢驗程序源代碼的正確性。OJ系統(tǒng)中的程序設(shè)計練習(xí)題的質(zhì)量是該系統(tǒng)的靈魂，是該系統(tǒng)吸引學(xué)生或用戶前來練習(xí)和挑戰(zhàn)的法寶。OJ系統(tǒng)設(shè)計具有層次性，知識點分布合理、綜合性和趣味性的程序設(shè)計題和相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)是訓(xùn)練學(xué)生利用計算機解決問題的保證。練習(xí)題分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、能力提高和綜合應(yīng)用三個層次。針對學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異性的特點，每章的練習(xí)題規(guī)劃為基本篇和提高篇，綜合題可根據(jù)情況設(shè)置?；酒獌?nèi)容是對理論知識的基本實踐應(yīng)用，要求每位學(xué)生必須完成，對系統(tǒng)中的基礎(chǔ)練習(xí)題目做到勤更新，在選題上應(yīng)選擇具有趣味性的題目，激發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計的興趣；提高篇內(nèi)容是對所學(xué)知識點的擴展、延伸應(yīng)用，供學(xué)有余力的學(xué)生選做。設(shè)定相應(yīng)的獎勵機制，如為提高篇題目設(shè)定比基礎(chǔ)篇題目較高的分值，而綜合應(yīng)用題目的分值更高，所有題目均本著趣味性和實用性的原則設(shè)計，讓學(xué)生樂于思考，激發(fā)學(xué)生在課堂上主動接收獲取知識的能動性。以知識需要驅(qū)動課堂學(xué)習(xí)與思考，達到培養(yǎng)和訓(xùn)練程序設(shè)計能力、運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

（三）多元化考核模式的“評”

課程的考核可采用多元化考核模式，學(xué)生的最終成績由平時成績和終期考核成績組成。平時成績的組成有隨堂測試、作業(yè)和課堂點名及回答問題。隨堂測試可按教學(xué)周進行，也可按章節(jié)進行，題目可以是課堂講過的例題，練習(xí)過的題目或相似的題目，出10—20道，用excel在每個人名下產(chǎn)生從1到出題個數(shù)的隨機數(shù)，即隨機抽一道題，每個學(xué)生只做一道題，即抽中的題目，10分鐘內(nèi)完成交卷，這樣可以防止學(xué)生座位距離近，互相抄襲，也能防止學(xué)生只會一道或某幾道題也能通過考試。隨堂測試前可告知學(xué)生考試時間，甚至內(nèi)容，旨在督促學(xué)生課后及時復(fù)習(xí)、消化和應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容，為后繼學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，也可避免學(xué)生平時不學(xué)，考試前突擊的現(xiàn)象。每章節(jié)布置編程作業(yè)，前三章基礎(chǔ)知識部分需要記憶和學(xué)習(xí)的細節(jié)較多，可以布置紙質(zhì)作業(yè)，要求學(xué)生先在紙上編寫，實習(xí)時上機調(diào)試，如有問題，改正后標在紙質(zhì)作業(yè)上，并做好實習(xí)筆記，在回看或復(fù)習(xí)時可以起到提醒的作用，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)、編程習(xí)慣，后面章節(jié)的作業(yè)程序可以使用OJ系統(tǒng)的題目，以訓(xùn)練學(xué)生嚴密的邏輯思維和設(shè)計、調(diào)試程序的能力。終期考核成績有兩種方式，可由學(xué)生自由選擇，一種是參加學(xué)期末的上機考試，另一種是免試，但需要滿足下面的條件：（1）認真參與完整的教學(xué)活動（聽課、參加隨堂測試、完成作業(yè)）。（2）提交一個自己編寫的與本專業(yè)有關(guān)的系統(tǒng)程序（或自己感興趣的某方面的系統(tǒng)程序，約300行），并就此問題有完整的文檔（老師提供文檔模板），并且在小范圍內(nèi)進行報告。在完成系統(tǒng)期間可找教師指導(dǎo)，教師根據(jù)完成情況打分。（3）有整個課程完整的筆記（手寫，包括預(yù)習(xí)筆記，聽課筆記和實習(xí)筆記）。（4）提交一篇總結(jié)。申請免試的學(xué)生也可以參加期末考試，最終成績?nèi)∽罡叻?。這種多元化考核方式在本校理工類非計算機專業(yè)的學(xué)生中實行以來，受到學(xué)生的認可和推崇。平時的考核可以幫助學(xué)生正確認識和評價對知識的掌握情況，及時調(diào)整學(xué)習(xí)方法和時間。設(shè)計開發(fā)中型系統(tǒng)程序需要較全面的程序設(shè)計基礎(chǔ)知識和能力，需要在學(xué)習(xí)和生活中去探索、思考，發(fā)現(xiàn)用計算機知識及技能去解決專業(yè)或生活中面臨的實際問題的契機。對學(xué)生來說，帶著需求去學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性，提高自主學(xué)習(xí)的能動性，促進探究式學(xué)習(xí)和拓展創(chuàng)新能力。經(jīng)過精心的教學(xué)設(shè)計，以教師的“講”為引導(dǎo)，以經(jīng)典和綜合類案例為基礎(chǔ)，以多層次、具有趣味性和挑戰(zhàn)性的練習(xí)題目為保證，以多元化考核為手段，讓學(xué)生學(xué)會用計算機解決問題的原理、方法和技巧，初步樹立用計算機求解問題的意識，認識到計算機對于人的優(yōu)勢和局限性，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，達到培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生利用計算機解決問題的素質(zhì)和能力的目的。

作者：王娟勤 孫健敏 陳勇 單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)