程序設(shè)計類課程研究性學習策略的實證研究

吳小菁

（福建江夏學院，福建 福州 350108）

1 引言

軟件工程專業(yè)是以培養(yǎng)復(fù)合型軟件工程人才為目標，是一門借鑒傳統(tǒng)工程的原則和方法，將計算機科學、數(shù)學和管理科學巧妙地結(jié)合起來，開發(fā)和維護軟件產(chǎn)品的學科.因此，在高校中，計算機科學技術(shù)與軟件工程專業(yè)所設(shè)置的課程會有些交叉，即使開設(shè)的課程相同，也必須在教學上進行調(diào)整，以適應(yīng)軟件工程專業(yè)知識領(lǐng)域和人才培養(yǎng)目標的需求.本文以軟件工程專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計類課程為例，為了取得良好的教學效果在教學內(nèi)容、教學模式、實踐環(huán)節(jié)、考核方式等方面進行改革.

2 研究性學習策略

2.1 程序設(shè)計類課程教學的現(xiàn)狀

程序設(shè)計類課程是軟件工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它以計算機語言為基礎(chǔ),運用程序設(shè)計邏輯及特定的算法進行程序設(shè)計能力的培養(yǎng).該課程具有很強的實踐性，但是高校的課程教學僅僅建立在對語言本身的認識上，課程教學理念嚴重滯后于實際需要，教師不愛上，學生不愛聽，以至于教學效果不理想.現(xiàn)在的軟件工程專業(yè)學生擁有的優(yōu)勢越來越少，就業(yè)壓力也越來越大，應(yīng)該在程序設(shè)計類課程傳授中樹立新的語言教學理念，語言知識傳授只能夠占到整個程序設(shè)計類課程教學工作的1/3,另外兩個2/3應(yīng)該分別是引導學生去思考、去探索，進行研究性學習.學生的學習激情被激發(fā)出來,就會超越課堂時空的限制,學生才能夠超越自己的老師.

2.2 研究性學習策略

2.2.1 任務(wù)提出

課堂教學中，教師具有與以往教學不同的角色與職責，教師自己要事先開發(fā)出項目，精心設(shè)計任務(wù)，創(chuàng)設(shè)問題情境，任務(wù)驅(qū)動下的教學流程讓學生在自身認知經(jīng)驗的基礎(chǔ)上自主地體驗一個程序需要運用的知識，尤其是如何更好的運用在實際問題中.教師這個階段主要扮演學習者、研究者、引導者、指導者的角色.在課堂教學實踐中，教師的作用主要體現(xiàn)在以下幾點：

(1)設(shè)置學習情景；

(2)必要的教學示范；

(3)設(shè)計學習活動；

(3)引導學生利用學習資源；

(4)組織監(jiān)督教學過程；

(5)學習階段的總結(jié).

2.2.2 自主探索

在編寫程序過程中讓學生自己進行探索性的學習，程序設(shè)計中的成果能極大地增加學生的成就感、培養(yǎng)學生程序設(shè)計的興趣，并達到更加牢靠地鞏固理論知識的目的.選出較優(yōu)秀的程序設(shè)計案例，進行答辯，老師與其他學生做為答辯委員，制作者用適當?shù)恼Z言清晰地表達其思考過程及程序設(shè)計方法.

2.2.3 教師點評

回顧知識點，總結(jié)知識重點難點，給學生充分的自我評價的機會，調(diào)動學生的學習積極性，減少他們的挫敗感，鼓勵他們大膽嘗試新方法、新技術(shù)，用多種方法解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

2.2.4 任務(wù)解決

通過學生的自主交流、探索與教師的點評，得出最佳的解決方案.

2.3 研究性學習策略與傳統(tǒng)學習的比對

表2-1 研究性學習策略與傳統(tǒng)學習的比對

3 程序設(shè)計類課程中研究性學習策略的應(yīng)用

本人設(shè)計一個完整的案例，從算法方面具體說明了研究性學習策略在程序設(shè)計課程中的應(yīng)用，以下的案例是《C++程序設(shè)計語言》中遞歸編程技術(shù)的學習.

3.1 案例分析

3.1.1 教學設(shè)計思路

學生對程序設(shè)計大都有一種懼怕的心理，總認為程序設(shè)計太難了.遞歸法是程序設(shè)計中的一個難點內(nèi)容，在教學過程中，如何才能解決程序設(shè)計本身枯燥、難懂這個問題？本案例通過游戲法導入，激起學生學習的興趣，然后讓學生進行研究，對程序設(shè)計過程中如何培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和抽象思維能力給予了適當?shù)年P(guān)注.學生在對自己的游戲過程的分析和總結(jié)，也得出了遞歸法的算法思想，然后編寫、調(diào)試程序.這樣一點一點地揭開遞歸法的“神秘面紗”，學生就不會感覺到算法深不可測，也增加了他們學習程序設(shè)計課程的信心.

3.1.2 教學過程

3.1.2.1 情景創(chuàng)設(shè)

游戲規(guī)則：設(shè)A、B、C是3個光盤桿.開始時，在桿A上有一疊共3個光盤，這些光盤自下而上，由大到小地疊在一起.各光盤從小到大編號為1，2，3，如圖3-1所示.現(xiàn)要求將桿A上的這一疊光盤移到桿B上，并仍按同樣順序疊置.在移動光盤時應(yīng)遵守以下移動規(guī)則：規(guī)則(1)：每次只能移動1個光盤；規(guī)則(2)：任何時刻都不允許將較大的光盤壓在較小的光盤之上；規(guī)則(3)：在滿足移動規(guī)則(1)和(2)的前提下，可將光盤移至A，B，C中任一桿上.

游戲開始：同桌一組開始做游戲，學生很高興地投入到游戲中.

圖3-1 Hanoi塔問題

3.1.2.2 適當引導

引導學生：當光盤數(shù)為1、2、3、4等不同的數(shù)時，有沒有什么規(guī)律？學生在游戲中得出：就是將最后一個盤子挪到B桿子上，將其余的盤子挪到C桿子上.

3.1.2.3 遞歸概念的引入

首先：必須將A最大的盤子移動到B最下面，首先需要借助B將A上面的n-1個盤子移動到C上面就是hanoi(n-1,A,C,B).此時A上面只有一個最大的盤子，C上面按序放著n-1個盤子，B上面有0個盤子.

其次：將A上面的盤子移動到B上面，只需要1步.此時A上面有0個盤子，C上面按序放著n-1個盤子，A上面只有一個最大的盤子.

最后：借助于A柱子將C上面n-1個盤子移到B上面即可就是hanoi(n-1,C,B,A).

總結(jié)：就是將最后一個（n-i個，i=0、1、2、3、……）盤子挪到第B上，將其余的盤子挪到第C上（借助第B個位子），一直這樣遞歸下去，而中間的怎樣借助第B將盤子挪到C上不用考慮.數(shù)學推導公式為：f(n)=2f(n-1)+1，其中 f(1)=1，f(n)表示將 n個盤子從A柱子移到B柱子的步數(shù).

3.1.2.4 提出問題

試編寫一個程序，用最少的移動次數(shù)將塔座A上的n個圓盤移到塔座B 上，并仍按同樣順序疊置.對于給定的正整數(shù)n，編程計算最優(yōu)移動方案，將計算出的最優(yōu)移動方案輸出到文件output.txt.文件的每一行由一個正整數(shù)k和2個字符c1和c2組成，表示將第k個圓盤從塔座c1移到塔座c2上.

如k=3時，輸出為1 A B；2 A C；1 B C；3 A B；1 C A；2 C B；1 A B

3.1.2.5 自主探索

學生設(shè)計算法，編寫程序，教師巡視指導.允許學生合交流探討，調(diào)試工作可以做為家庭作業(yè)，課后完成.通過email把作業(yè)成果提交給教師.

3.1.2.6 自動化程序編譯系統(tǒng)批改學生作業(yè)

程序在線評測系統(tǒng)可以對作業(yè)進行自動編譯,檢查出程序是否存在語法錯誤；另一方面,它還能驗證程序是否能得到正確結(jié)果,以及所花費的代價(時間和空間上的).根據(jù)處理結(jié)果與相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置,程序在線評測系統(tǒng)能自動給出學生此次編程作業(yè)的成績，消除了老師在檢查作業(yè)的過程中的主觀因素,增加了學生之間的公平性.

3.1.2.7 答辯

編譯系統(tǒng)評出優(yōu)秀作業(yè)，編寫者在下一次課前做優(yōu)秀作業(yè)的答辯.學生根據(jù)編寫的程序，制作PPT，向老師與全班同學展示，并回答老師與同學的提問，答辯通過可以在考核中加分.

3.1.2.8 老師點評

教師對學生在學習過程中的表現(xiàn)進行總結(jié)，并引導學生對本課主要知識點進行簡單總結(jié)，并提出遞歸法在編程中的其它應(yīng)用.

3.1.2.9 問題解決

3.2 實訓環(huán)節(jié)

課程設(shè)計是實踐教學的重要組成部分，上機實驗大多是消化上課內(nèi)容，學生們模仿多于創(chuàng)新，不利于培養(yǎng)學生們的啟發(fā)式思維和實際解決問題的能力.所以，課程設(shè)計是在基本教學內(nèi)容完成之后的綜合練習，一般兩個星期內(nèi)完成.課程設(shè)計強調(diào)設(shè)計出的系統(tǒng)具有實用性、完整性和創(chuàng)新性，有一定規(guī)模和功能相對完整.學生們通過集中時間的強化學習和訓練，能更好的貫穿和總結(jié)軟件開發(fā)思想和技術(shù)，鍛煉了分析、修改和設(shè)計程序的動手能力，并能夠在實訓的過程中培養(yǎng)團隊精神.

3.3 評分體系（考核體系）

程序設(shè)計能力占50%.

課程設(shè)計說明書完成情況占20%.

口頭答辯占20%.

其他（考勤、課堂紀律等）占10%.

4 總結(jié)

大學本科教學作為大學教學工作的中心工作，承擔著高素質(zhì)人才的培養(yǎng)重任，理應(yīng)改變以往傳統(tǒng)的傳遞性教學模式，用全新的教學理念指導自己的教學實踐.經(jīng)過教學過程的實踐與學生反饋,引入研究性的這種教學方法收到了良好的效果,增強了學生解決問題的熱情,從而提高了學習效率.因此大學生都需要具備這樣一種研究性學習的意識和精神，以此響應(yīng)國家、社會對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求和大學生自身全面發(fā)展的需要.

〔1〕蔡曉麗，陳舜青，丁志云.計算機語言類課程實踐環(huán)節(jié)教學改革探討[J].常州工學院學報，2010(6):63-96.

〔2〕馬華，陳振.應(yīng)用型本科院校程序設(shè)計課程實驗教學改革研究[J].計算機教育,2011(4):19-22.

〔3〕駱斌,王浩然.軟件工程專業(yè)程序設(shè)計類課程的設(shè)計[J].吉林大學學報,2005(23).

〔4〕付沙.高校程序設(shè)計課程教學改革與實踐[J].計算機教育,2010(2):21-24.

〔5〕常本勤.基于問題的學習模式在程序設(shè)計類課程教學中的應(yīng)用[J].計算機教育,2010(2):125-127.

〔6〕于鋼.研究性學習課程的教學策略[J].教育探索,2003(06):33-34.