CMM理論在計算機教學中的應用

摘要：程序設計語言是高校大多數(shù)專業(yè)學生的必修課。然而，對于非計算機專業(yè)，尤其是一些文科專業(yè)，學生對于工科思維、計算思維的接受能力相對較弱，教學效果不理想。以往很多教學工作者都對計算機教學的內(nèi)容、教學方法、考核方式、實驗手段等方面進行了研究。[1，2]為了讓計算機教學內(nèi)容和方式方法的改革取得更好的實踐效果，從教學過程角度對程序設計語言課程教學進行研究和實踐，通過過程控制改善教學效果。

關鍵詞：計算思維；教學過程；過程控制

作者簡介：張晨靜（1979-），女，河南鄭州人，上海海洋大學信息學院，副教授；梅海彬（1973-），男，湖南常德人，上海海洋大學信息學院，講師。（上海 201306）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0085-02

課程教學環(huán)節(jié)主要包括：組織教學、檢查復習、講授新課、鞏固新課、布置作業(yè)等環(huán)節(jié)。在授課環(huán)節(jié)中，由于知識量和課時的約束，多數(shù)時候還是以老師教授為主；在作業(yè)環(huán)節(jié)中，由于學生人數(shù)多、作業(yè)多，往往采取分批批改的方式。某個時間、某個章節(jié)應該掌握到什么程度，沒有度量行為和結果。這些環(huán)節(jié)容易導致以下問題：在教師方面：當老師把知識教給學生的時候，他們是否掌握不知道，所以學習效果不可預期；不能及時了解學生的進度，從而調整教學內(nèi)容和節(jié)奏；當學生提交了學習成果（例如課程設計作業(yè)）的時候，不確定這些成果是否原創(chuàng)。在學生方面：大部分學生對于程序設計的概念一無所知，[3]感覺太難學不會；作業(yè)不會作，得不到老師的指導，產(chǎn)生挫敗感；[4]抄襲作業(yè)同樣可以得到很好的分數(shù)；一份試卷掩蓋了學習過程（盡管有平時成績，主要決定因素還是試卷）。

目前，無論教學管理層面還是教學實施層面，都更關注“教師講授”的實施，對于“學生學習”的實施過程沒有明確的度量要求，從而出現(xiàn)了“教而不學”的情形。因此，本文考慮適當引入軟件工程中CMM（Capability Maturity Model for Software，能力成熟度模型）中有益的思想，主要針對教學過程中“學生學習”方面進行過程控制，改善教學效果。CMM的核心思想是：把軟件開發(fā)視為一個過程，對軟件開發(fā)和維護進行過程監(jiān)控和研究，以使其更加科學化、標準化。然而，軟件工程中的CMM強調過程管理，對內(nèi)容卻沒有要求。因此，在教學過程中引入CMM過程控制的時候，不能拘泥于形式，在過程控制的同時在形式和結果之間要做好平衡。

下文以程序設計語言為例，討論如何在教學中實施過程控制，檢驗相應的學習效果。

一、過程控制在教學中的實施

1.現(xiàn)狀

“教學”活動包括“教師教授”和“學生學習”。目前，學校教學管理中對于教師方面的管理已經(jīng)有比較明確的條文。例如，對于教學各種文檔的要求（時間、格式、內(nèi)容等）。這些屬于“教”過程的量化和過程控制。然而，對于教學活動中學生“學”方面的管理要求——例如學生守則中的要求以及教師課時計劃中的要求，缺少檢驗機制和標準，沒有明確的過程控制以達到質量控制。

因此，針對前文提到的學習中出現(xiàn)的問題，本文以程序設計課程為例，通過學生“學”方面的過程控制、檢測，期望達到改善學習效果的目的。

2.調研確定關鍵過程

CMM（除了第一級）制訂相應的關鍵過程域（KPA）以實現(xiàn)每一級的目標。[5]這些關鍵過程域指明了要達到相應能力成熟度等級所需要解決的具體問題。因此，要通過調研了解教學過程中的關鍵過程、教學內(nèi)容的難點和重點等，從而采取相應的過程控制步驟，改善教學效果。

調研分兩個階段，在三個班共249名同學中進行了調查。第一次在課程開展中期，第二次調查在課程教學內(nèi)容全部結束之后。調查的內(nèi)容主要包括作業(yè)、課程難點、答疑、模擬測試等問題。

調研結果顯示，有36%左右的同學在初中或者高中不同程度地學習過程序設計語言，但是大部分同學還是沒有任何學習基礎。有一點基礎的同學普遍反映循環(huán)之后的章節(jié)比較難，而沒有基礎的同學覺得三大基本結構也不太清楚。86%的同學反映作業(yè)太難了，接近86%的同學反映作業(yè)是模仿的。絕大多數(shù)同學覺得答疑和模擬測試很有必要。不少同學對作業(yè)制度提出了建議：作業(yè)太難、分層次布置作業(yè)、不希望被抄襲、希望當場改出來便于糾正、少留作業(yè)多進行隨堂考、采用紙質作業(yè)等。

以上分析可以確定教學過程中，學生“學”方面需要控制的幾個關鍵點。

（1）教學的關鍵內(nèi)容。在程序設計課程中，普遍反映從循環(huán)章節(jié)開始，理解和掌握的難度大。后面的章節(jié)內(nèi)容基本上都依賴于循環(huán)章節(jié)，因此，必須在循環(huán)章節(jié)進行質量檢測和控制。

（2）作業(yè)。普遍反映作業(yè)多、難，希望得到更詳細的解釋。不希望抄襲和被抄襲。

（3）答疑。固定合理的答疑時間和方式。

（4）模擬考。通過模擬考了解考試模式、知識點分布和難度。

3.教學中的過程控制

以上問題以及調研結果，確定了學生“學”方面需要控制的關鍵環(huán)節(jié)。本節(jié)給出相關過程控制方案，見表1。

表1 “學”過程控制方案

序過程控制環(huán)節(jié)目的實施方法次數(shù)評價方式和對學生的督促機制

1教學內(nèi)容關鍵點檢查強化重點內(nèi)容隨堂練習、測試3～4次評分、講評、計入平時成績

2答疑制度解決平時問題課間、課外；教師休息室（距離學生活動區(qū)域近）課程前期（1～8周）預約、課程后期（9～16周）固定

3作業(yè)鞏固所學知識限時、全批改、指出錯誤位置、評分兩周一次、每次約4題講解、評分、計入平時成績

4模擬考了解考試題型、評分準則、考查知識點和難度使用考試系統(tǒng)，評分并分析錯誤；

一次是在課程后半期（12周）測試部分題目；

一次是課程結束（16周）考試前測試全部題目兩次計入平時成績

5課程設計增強學生的創(chuàng)造性和自主學習能力、實踐能力自選題目+指定題目、每周與學生交流并檢查進度課程中后期（11周前后）布置題目，自題目布置后每周檢查督促答辯、上交演示程序和文檔、相互評分、計入實踐成績

表1給出了學生“學”過程中重點內(nèi)容、作業(yè)、答疑的解決方案，并增加了模擬考讓學生自測、學習、熟悉考試模式和風格，增加了課程設計讓學生從工程的角度、用程序設計的方法解決現(xiàn)實問題，提高學習興趣和自學能力。

二、過程控制的結果分析

調研對象包括實施過程控制前后兩年相同專業(yè)共4個班的學生。第一年按照過程控制之前的方式，沒有在重點內(nèi)容部分進行測試，沒有模擬考、作業(yè)部分批改等；第二年實施了表1中的過程控制。統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)：

1.實施前后成績比較

對于沒有進行過程控制的班級，考試卷面成績平均分約提高6分，課程設計分數(shù)約提高1.5分。主要的原因是進行了模擬考，對于考試的風格和知識點更熟悉；持續(xù)對課程設計進行跟蹤和督促，使得課程設計作品的質量有所提高。

2.及格率比較

從及格率的數(shù)據(jù)看，卷面平均成績的提高對于最終及格率的提高起到了非常關鍵的因素。實施過程控制前后兩年4個班的及格率比較發(fā)現(xiàn)，實施之后及格率提高了6～9個百分點不等。由于本來不及格的同學大量集中在50分以上，因此平均分提高幾分就導致及格率較大的提高。

3.模擬測試與考試成績的比較

模擬測試的成績與考試成績相比，多數(shù)同學成績呈一定的上升趨勢。除了這種合理的趨勢，也出現(xiàn)了一些問題：模擬測試成績很高但是最終成績卻很一般。分析了試卷答題情況，發(fā)現(xiàn)主要原因是部分學生反復做模擬卷中的題目并記住答案，對題目和知識點本身并沒有完全理解，導致考試中出現(xiàn)的類似知識點的不同題目還是不會做。這種不理解、背答案的方式需要老師引導糾正。另外，將模擬考分數(shù)計入平時成績的方式會導致學生一些不合理的行為（例如模擬考抄襲和記答案）。

4.課程設計監(jiān)督控制的變化

實施過程控制之前，課程設計作業(yè)采用自選題目/指定題目+答辯，中間過程沒有檢查監(jiān)控，結果出現(xiàn)了一些問題，最主要的問題是：網(wǎng)上抄襲和買題。在最后的評分階段，需要花大量的時間和精力去辨別作品原創(chuàng)性。實施過程控制之后，老師通過每周檢查督促的方式，一方面方便辨別作品的原創(chuàng)性；另一方面及時解決了學生的問題，保證了最終課程設計的質量。

三、總結

本文將軟件工程CMM中過程控制的思想引入教學過程中，取CMM中過程控制的優(yōu)點，并希望通過在教學中實施過程控制，使得教學過程更加規(guī)范，教學質量更有保證。實踐表明，通過在教學中實施過程控制，加強對學生學習過程和質量的檢查，能夠一定程度上及時調整教學進度，強化重點內(nèi)容的掌握，避免課程設計非原創(chuàng)問題，并一定程度上改善教學效果。

然而，實踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問題：作業(yè)全批改并打分雖然有利于學生個體問題的解決和進步，但是工作量巨大；模擬考成績計入平時成績導致學生的一些不合理行為；預約答疑制度不夠完善，會出現(xiàn)互相爽約情況等。

針對出現(xiàn)的各種情況和問題，筆者會繼續(xù)關注過程控制在教學過程中的實施，摸索出較為合理的過程控制方案，旨在讓學生學有所得，進一步改善教學效果。

參考文獻：

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[5]普雷斯曼.軟件工程：實踐者研究方法（原書第7版）[M].鄭人杰，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

（責任編輯：王意琴）