程序設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新教學(xué)方法研究

摘要：闡述歸納式教學(xué)法的基本原理及其對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的重要意義，提出程序設(shè)計(jì)課程在完善案例教學(xué)、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐、改革考試方式等方面，基于歸納式教學(xué)法的若干創(chuàng)新教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)通過實(shí)踐提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：歸納式教學(xué)法；程序設(shè)計(jì)；創(chuàng)新教學(xué)方法

程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。關(guān)于程序設(shè)計(jì)課程的創(chuàng)新教學(xué)方法研究是我國(guó)高校重點(diǎn)關(guān)注的課題之一。本文重點(diǎn)研究了歸納式教學(xué)法在程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用，首先介紹程序設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新教學(xué)方法的研究現(xiàn)狀，之后闡述歸納式教學(xué)法對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的重要意義，再提出基于歸納式教學(xué)法的程序設(shè)計(jì)課程的若干創(chuàng)新教學(xué)方法，最后作出總結(jié)。

1.程序設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新教學(xué)方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)很多大學(xué)都在程序設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新教學(xué)方法上作出了有益的嘗試。例如，文獻(xiàn)[1]提出以多媒體課件為主、以多本參考書為輔，演示的程序?qū)嵗簧儆?00個(gè)。文獻(xiàn)[2]采用“案例牽引、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、團(tuán)隊(duì)合作、引導(dǎo)互動(dòng)”為特征的“做中學(xué)”教學(xué)模式，按照企業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際完成一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的完整構(gòu)建過程訓(xùn)練。文獻(xiàn)[3]通過啟發(fā)式提問講解編程原理和方法，然后講解案例源碼，再引導(dǎo)學(xué)生分組討論。文獻(xiàn)[4]以培養(yǎng)工程師的綜合品質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，將基于問題和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)教育貫穿整個(gè)工程教育過程。

以上學(xué)校都是圍繞課程教學(xué)的具體方法來進(jìn)行創(chuàng)新，而九校聯(lián)盟（C9）則提出，要把培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，并圍繞這一核心任務(wù)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的研究。

1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[6]提出計(jì)算機(jī)教學(xué)中應(yīng)綜合運(yùn)用不同學(xué)科的方法，包括計(jì)算機(jī)學(xué)科、教育學(xué)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)等。文獻(xiàn)[7]認(rèn)為建立正確的思維模式對(duì)于學(xué)習(xí)編程十分重要。學(xué)生必須改變?cè)械乃季S模式，否則雖然在學(xué)，卻不能真正理解編程。文獻(xiàn)[8]發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)推理和創(chuàng)新不感興趣，只看重結(jié)果，他們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)學(xué)科不僅是一門技術(shù)，更需要發(fā)揮聰明才智和創(chuàng)造力。文獻(xiàn)[9]提出了一種新的案例授課方法。在一門課程中，每次給學(xué)生留作業(yè)都使用同一個(gè)案例（或背景），但是隨著課程的深入，要求學(xué)生運(yùn)用不同的知識(shí)點(diǎn)來解決這個(gè)案例中的不同問題。這種方法可以節(jié)省學(xué)生理解案例內(nèi)容的時(shí)間，讓學(xué)生把精力集中于如何解決問題。文獻(xiàn)[10]介紹了一種輔助編程軟件Alice 3，可以幫助學(xué)生利用可視化環(huán)境學(xué)習(xí)Java編程技術(shù)。

2.歸納式教學(xué)法及其對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的重要意義

我們認(rèn)為要想創(chuàng)新教學(xué)方法，首先必須更新教學(xué)理念。美國(guó)的普林斯和菲爾德總結(jié)了“歸納式教學(xué)法”在高等教育中的應(yīng)用。我們認(rèn)為歸納式教學(xué)法的原理和方法非常適合于程序設(shè)計(jì)課程。事實(shí)上，前述國(guó)內(nèi)高校所采用的“案例牽引”“啟發(fā)式提問”“基于問題和項(xiàng)目的教學(xué)”等都屬于歸納式教學(xué)法的范疇，只是沒有從理論上闡明歸納式教學(xué)法對(duì)于程序設(shè)計(jì)課程的重要意義。

2.1歸納式教學(xué)法簡(jiǎn)述

歸納式教學(xué)法包括一系列教育方法，如探究式學(xué)習(xí)、基于問題/項(xiàng)目/案例的學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和即時(shí)教學(xué)等。這些方法的共同特點(diǎn)是“以學(xué)習(xí)者為中心”，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中居于主導(dǎo)地位，采用多種手段激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)的精神。歸納式教學(xué)法的一般做法是：先提出一個(gè)問題、項(xiàng)目或案例，由學(xué)生組成小組在課內(nèi)或課外進(jìn)行討論和研究，提出解決方案，再評(píng)價(jià)不同方案的優(yōu)劣，從而歸納出相對(duì)正確和有效的方法。在這一過程中，學(xué)生通過解決問題自行建構(gòu)知識(shí)體系，教師主要起指導(dǎo)、推動(dòng)和提供必要信息的作用。

與歸納式教學(xué)法相比，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師居于教學(xué)的主導(dǎo)地位，通常先由教師講解原理、方法等，再讓學(xué)生掌握并運(yùn)用這些原理和方法解決問題，這是一種演繹式教學(xué)法。在這一過程中，教師把原理和方法作為一種結(jié)論灌輸給學(xué)生，學(xué)生只是被動(dòng)地接受，并不清楚這些原理和方法是如何得出來的，也不清楚為什么一定要使用這些方法而不能用其他方法，因此學(xué)生很難真正理解并掌握它們。

2.2歸納式教學(xué)法的重要意義

程序設(shè)計(jì)不僅是一門技術(shù)，更是一種思維方式。文獻(xiàn)[12]指出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，而學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)是計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容。我們認(rèn)為在程序設(shè)計(jì)課程中引入歸納式教學(xué)法，有助于學(xué)生更好地理解和掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想，從而逐步建立起計(jì)算思維能力。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

歸納式教學(xué)法十分強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)精神和能力。當(dāng)遇到問題時(shí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)有能力利用各種資源、采用各種方法積極地解決問題。而自主學(xué)習(xí)能力對(duì)于學(xué)好程序設(shè)計(jì)十分重要。學(xué)生只有具備了自主學(xué)習(xí)能力，才能不斷地更新知識(shí)和技術(shù)，使自己成為一個(gè)合格的應(yīng)用型人才。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法不強(qiáng)調(diào)這種能力的培養(yǎng)，學(xué)生只要能利用課堂上的原理和方法去解決問題就夠了。但是對(duì)于程序設(shè)計(jì)，僅靠課堂上講授的知識(shí)往往不足以解決復(fù)雜的實(shí)際問題。因此，必須強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。歸納式教學(xué)法中的探究式學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)等都提供了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的有效方法。

2.2.2培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

歸納式教學(xué)法十分注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。針對(duì)同一個(gè)案例或問題，歸納式教學(xué)法不會(huì)給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)答案，而是鼓勵(lì)學(xué)生采用不同方法提出多種解決方案。這種方法非常適合程序設(shè)計(jì)教學(xué)。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)中，針對(duì)某一問題往往沒有唯一的解決方案。學(xué)生應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境背景，提出一種或幾種比較適合的方案。這就要求學(xué)生具備足夠的創(chuàng)新精神。

傳統(tǒng)教學(xué)中，僅靠教師在課堂上講解一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。而歸納式教學(xué)法中的很多方法，如基于案例/項(xiàng)目的學(xué)習(xí)等，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.2.3通過實(shí)踐提高學(xué)習(xí)效率

實(shí)踐對(duì)于學(xué)好程序設(shè)計(jì)意義重大。學(xué)生只有通過大量的實(shí)踐才能真正理解并掌握程序設(shè)計(jì)方法。歸納式教學(xué)法就十分強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐。例如，歸納式教學(xué)法中的即時(shí)教學(xué)法要求學(xué)生先獨(dú)立回答一些問題，教師從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生易犯的錯(cuò)誤和存在的問題，然后有針對(duì)性地講解。將這種方法應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己易犯什么錯(cuò)誤，并通過改正這些錯(cuò)誤而進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

相比之下，在傳統(tǒng)教學(xué)法中，教師雖然對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都詳細(xì)講解，但學(xué)生們卻不容易真正掌握。例如，Java中的switch語句只接受幾種固定的數(shù)據(jù)類型，但僅靠學(xué)生死記硬背很難記住，相反，讓學(xué)生上機(jī)實(shí)踐一次，甚至錯(cuò)過一次，學(xué)生自然就會(huì)記住了。類似現(xiàn)象在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中很常見。

3.基于歸納式教學(xué)法的創(chuàng)新教學(xué)方法

歸納式教學(xué)法的總體原則適用于程序設(shè)計(jì)教學(xué)，但具體方法不宜照搬。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中以歸納式教學(xué)法的基本思想為指導(dǎo)，在完善案例教學(xué)、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐、改革考試方式等方面提出了若干創(chuàng)新教學(xué)方法。

3.1完善案例教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師先講解知識(shí)點(diǎn)，后講解案例。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，缺少感性認(rèn)識(shí)，往往不知所云，教學(xué)效果不好。我們依據(jù)歸納式教學(xué)法的原理，對(duì)案例教學(xué)做出了幾點(diǎn)改革。

一是將案例提前。每次上課首先提出一個(gè)案例，通過講解這個(gè)案例引出將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。這樣學(xué)生對(duì)新知識(shí)點(diǎn)會(huì)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，了解某一知識(shí)點(diǎn)在整個(gè)程序中的具體用途和用法，比較容易理解和吸收。二是提供完整的案例。每次講解案例時(shí)，不是僅截取一段程序演示，而是從某一具體的問題或需求出發(fā)，討論如何解決這一問題，再在計(jì)算機(jī)上演示完整的程序，直至運(yùn)行、輸出結(jié)果。這樣可以讓學(xué)生對(duì)編程的完整過程有所了解，有助于對(duì)程序的理解。三是開設(shè)案例討論課。每月開展一次，預(yù)先將案例交給學(xué)生分組準(zhǔn)備，課堂上每組學(xué)生演示自己的程序，然后組織學(xué)生討論，最后教師點(diǎn)評(píng)。

3.2加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐

大量的實(shí)踐對(duì)于學(xué)好程序設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。教師反復(fù)講解，不如讓學(xué)生實(shí)踐一次。但是實(shí)踐不能僅考慮數(shù)量（例如編寫多少行代碼）。我們提出除了要保證代碼量外，還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

一是盡量提前實(shí)踐開始時(shí)間。學(xué)生開始上機(jī)實(shí)踐的時(shí)間越早越好。即使學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)編程方法，也可以先熟悉一下編程環(huán)境，熟悉如何建立文件或試著寫幾行代碼等。二是保證實(shí)踐機(jī)會(huì)。我們應(yīng)盡量讓學(xué)生在需要實(shí)踐的時(shí)候能夠?qū)嵺`。教師剛講解完知識(shí)點(diǎn)時(shí)立刻讓學(xué)生實(shí)踐，這時(shí)的效果最好。我們?cè)谡n堂上總是留出一部分時(shí)間讓學(xué)生分組編寫程序，然后選出1-2組演示程序。教師根據(jù)演示情況隨時(shí)予以點(diǎn)評(píng)，并針對(duì)易犯的錯(cuò)誤深入剖析。三是鼓勵(lì)學(xué)生每天做一點(diǎn)編程練習(xí)。理論上，學(xué)生都知道程序設(shè)計(jì)必須實(shí)踐，但實(shí)際上并不了解具體的實(shí)踐方法和步驟。我們提倡學(xué)生天天編程、日日練習(xí)，這對(duì)學(xué)生來說是可行的、具體的。在這一過程中，學(xué)生逐漸養(yǎng)成編程實(shí)踐的習(xí)慣，并體會(huì)到只有經(jīng)過日積月累的實(shí)踐，才能提高程序設(shè)計(jì)的能力。

3.3改進(jìn)考試方式

在考試方式上，國(guó)內(nèi)教師較多地采用傳統(tǒng)的客觀題考試方式（如選擇題、填空題等），國(guó)外教師則嘗試采用小組考試。我們認(rèn)為這兩種方式都不適合國(guó)內(nèi)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)。在期末考試中，我們采用的仍是單獨(dú)考試，但僅考編程題和簡(jiǎn)述題，不考客觀題。這種方式更符合程序設(shè)計(jì)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)應(yīng)用型的程序設(shè)計(jì)人才，強(qiáng)調(diào)編程能力，而不是死記硬背。學(xué)生學(xué)習(xí)都是以考試為導(dǎo)向的。如果我們考察的是編程能力，學(xué)生平時(shí)就會(huì)更積極地進(jìn)行編程練習(xí)，而不會(huì)死記硬背概念和語法。

4.結(jié)語

歸納式教學(xué)法是與傳統(tǒng)的演繹式教學(xué)法完全不同的一種教學(xué)方法，它不是直接提供結(jié)論，而是先提出問題，讓學(xué)生通過解決問題自己歸納出相對(duì)正確的方法。歸納式教學(xué)法有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神，因此十分適合于程序設(shè)計(jì)教學(xué)。

我們依據(jù)歸納式教學(xué)法的基本原理，在完善案例教學(xué)、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐、改進(jìn)考試方式等方面提出了若干創(chuàng)新教學(xué)方法，取得了較好的教學(xué)效果。以Java程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程為例，根據(jù)調(diào)查，77%的學(xué)生認(rèn)為課堂上的程序?qū)嵗龑?duì)于他們理解Java“很有幫助”或“有幫助”；85%的學(xué)生認(rèn)為考查編程能力更能體現(xiàn)他們的學(xué)習(xí)水平。這說明我們的改革方向是正確的，符合學(xué)生的需要。

最后要說明的是，本文討論歸納式教學(xué)法在程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用，但并非完全排除傳統(tǒng)的演繹式教學(xué)法，在實(shí)踐中應(yīng)將二者有機(jī)結(jié)合。

（見習(xí)編輯：劉麗麗）