一種程序設(shè)計課程實踐教學改革探索

李曉昀　余穎　歐陽純萍

摘 要： 在非計算機專業(yè)學生的程序設(shè)計課程教學中，實驗課的作用一直未受到重視，這不利于培養(yǎng)學生的程序設(shè)計能力。為此提出一種新的實踐教學模式，實驗課教學以激發(fā)學生競爭意識為手段，以激勵學生主動學習為目標。該實踐教學方法經(jīng)過了一個學期的教學成果對比，教改實驗班的成績在期末理論考試和機試做題數(shù)量兩方面均取得較好成績，這表明該模式在提高理論水平與程序設(shè)計實踐能力兩方面都具有很好的教學效果。

關(guān)鍵詞： 實踐教學； 主動學習； 網(wǎng)絡(luò)公共教學平臺； 競爭

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）09-63-02

0 引言

程序設(shè)計課程是計算機專業(yè)學生的重要課程，亦是非計算機專業(yè)普遍開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程。由于該課程知識點繁雜，對能力的要求較高，因此對于初學者來說學習難度較大。為激發(fā)學生學習積極性，許多學者進行了多種多樣的教學改革，如團隊教學法[1]、項目驅(qū)動式教學法[2]、行為導向教學法[3]、“引導式自學”教學模式[4]、利用作圖內(nèi)容來激發(fā)學生學習動機[5]以及通過改進課程考核方式客觀評估學生能力[6]等。這些教學方法的研究與探討在一定程度上從不同角度提高了學生學習主動 性。但是近幾年全國計算機等級考試的數(shù)據(jù)分析表明，許多高校的計算機等級考試，尤其是上機考試的通過率非常低。究其原因，是由于上機考試考查的是學生的編程能力，但目前程序設(shè)計課程的教學過程卻沒重視對學生的編程能力的培養(yǎng)。

為提高上機實踐環(huán)節(jié)的教學效果，許多學者提出了許多方法。例如，一些學者提出將上機時間分為三個環(huán)節(jié)，初期為“照貓畫虎”、中期為“舉一反三”、后期為“獨立編程”；一些學者提出構(gòu)建異質(zhì)學習小組，實施協(xié)同學習與合作，讓學生在學習過程中互相學習、互相啟發(fā)；亦有一些學者提出以全國計算機等級考試為目標改革上機課的教學內(nèi)容；還有一些學者提出要改變學生在上機時不愿也不能動手編寫程序的現(xiàn)狀，就必須改變當前的教學評價體系，客觀評價學生的程序設(shè)計能力，以評促學。基于這些經(jīng)驗，我們以改革上機教學模式為目標，開發(fā)了一個網(wǎng)絡(luò)公共平臺，并以此為基礎(chǔ)提出了一種新的實踐教學模式。本文首先總結(jié)了傳統(tǒng)教學模式中存在的問題，并針對這些問題，詳細闡述了新教學模式的設(shè)計，最后對一個學期的“C語言程序設(shè)計”課程對比教學實踐結(jié)果進行了分析。

1 問題分析

⑴ 上機實踐課效果差。程序設(shè)計語言知識點多而繁雜，但總課時有限，導致理論課時占據(jù)大部分課時資源。由于程序設(shè)計課程的特殊性，教師在解答學生上機問題時往往難以顧及其他學生。因此，相對于學生的需求，上機課所配置的教師資源嚴重不足，這使得上機難以達到預(yù)期效果。

⑵ 成績評估方式落后。傳統(tǒng)紙質(zhì)考試無法考核學生程序設(shè)計能力。這直接導致了學生只注重知識點記憶，不重視對程序設(shè)計能力的培養(yǎng)。最直接的后果體現(xiàn)在全國計算機等級考試中，上機考試通過率遠低于筆試通過率。因此，只有改革課程評估方式才能使學生重視上機課。

⑶ 資源浪費。資源包括教師資源與課程資源。一方面，由于學生不重視上機課，在教學中經(jīng)常出現(xiàn)“學生應(yīng)付、教師無事”的情況，這導致了教師資源不足與浪費矛盾的問題；另一方面，課程資源未被合理利用；教師的課件、案例等教學資源均由教師精心制作、挑選，對于學生學習具有較好指導作用，尤其針對每次上機任務(wù)的知識點理解具有引導作用，但大多數(shù)學生很少在上機時參考，使得課程資源未能發(fā)揮其應(yīng)有作用。

2 實踐教學模式設(shè)計

以上分析表明，程序設(shè)計課程上機環(huán)節(jié)的改革需從多方面進行。為解決資源不足與浪費的矛盾，我們開發(fā)了包括上機測試、教學資源共享及自動評測三個模塊的網(wǎng)絡(luò)公共平臺，目的是輔助上機實踐教學。以該平臺為核心，將實踐教學與理論教學緊密聯(lián)系在一起，相輔相成，如圖1所示。

這種教學模式主要特點歸納為以下幾點。

⑴ 激發(fā)競爭意識以提高學生學習主動性。學習是一個不斷試驗和探索的過程，網(wǎng)絡(luò)公共平臺為學生提供了程序自動裁判服務(wù)。該模塊以ACM大學生程序設(shè)計競賽系統(tǒng)為原型。學生根據(jù)教師布置的任務(wù)，將調(diào)試好的程序提交系統(tǒng)進行自動裁判，繼而可以查詢所提交代碼的正確性、自己和其他同學的所有正確做題數(shù)、提交次數(shù)以及根據(jù)這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計出來的班級排名情況。排名公開，營造出了一種競賽氛圍，這種無形的壓力使得上機具有一定緊張感。為了爭取更好的排名，學生逐漸從過去上機時那種懶散、不重視的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極思考、提前準備、主動做題的狀態(tài)。

⑵ 將理論學習融入上機實踐。摒棄傳統(tǒng)灌輸式教學，教師圍繞知識點設(shè)計相應(yīng)案例，引導學生積極思考，并要求學生在上機前完成上機任務(wù)的分析與流程圖設(shè)計。針對每次上機情況，在理論課上進行總結(jié)分析，進一步引導學生創(chuàng)造性思維，循序漸進，逐漸培養(yǎng)學生的程序設(shè)計思維，鞏固所學知識點。

⑶ 改進了學生能力考核方式，通過客觀評測激發(fā)學習積極性。網(wǎng)絡(luò)公共平臺記錄學生在每次上機中做題數(shù)、排名以及教學資源使用等情況。對這些數(shù)據(jù)進行分析，能夠客觀評估學生學習水平。由于上機表現(xiàn)直接影響成績，這使得學生重視每一次上機實踐課，積極做題，有效提高了學習主動性。

⑷ “激活”教學資源。首先，整合各類優(yōu)秀數(shù)字化教學資源，構(gòu)建教學資源庫，供學生使用；其次，收集學生能力等級信息，為學生“量身定做”學習方案并提供配套資源，從而讓各層次的學生都能共享網(wǎng)絡(luò)平臺資源，使各類優(yōu)質(zhì)資源能夠得到充分利用。

⑸ 促進個性化學習。按照個性化服務(wù)的研究方法，研究學生學習興趣和模式，對學生個體進行相關(guān)能力評估，動態(tài)跟蹤學生能力的改變及偏移，預(yù)測學習需求，“量身定做”一套完整的教學計劃，包括教學課件、相關(guān)素材以及與配套練習等。這些適應(yīng)性教學計劃能避免內(nèi)容較難而使學生產(chǎn)生畏難、放棄等負面效應(yīng)，代之以激發(fā)學生學習興趣，引導學生逐步提高。

3 教學實踐結(jié)果分析

在2011-2012學年第二學期對新教學模式進行了一個學期“大學程序設(shè)計課程（C語言）”的對比教學實踐?？紤]到參與學生應(yīng)具有相同初始水平，我們選擇工科類學生，共四個班級，分為兩組分別進行對比。第一組為2011級輻射防護專業(yè)1班與核安全工程專業(yè)1班，第二組為高分子材料專業(yè)1班與核安全工程專業(yè)2班。每組的前者均采用競爭驅(qū)動式教學，后者則采用傳統(tǒng)方式教學。以下分別從C語言程序設(shè)計能力和理論知識水平兩方面來評估實踐教學改革的效果。在最后一次上機要求學生使用全國計算機等級考試模擬系統(tǒng)做同一套試題，以此考察學生程序設(shè)計能力，結(jié)果如圖2所示。

圖2所示數(shù)據(jù)表明，平時上機在競爭環(huán)境下進行的學生，其任務(wù)完成情況比本組另一班級學生平均多完成近1題。這意味著采用這種新的實驗教學模式能夠有效提高學生程序設(shè)計能力，改善培養(yǎng)效果。同時，所有班級參加學校統(tǒng)一命題的期末考試（筆試），各班考試卷面成績結(jié)果分析如圖3所示。

圖3數(shù)據(jù)表明，實驗班級考試平均成績高出本組另一個班級近10分。

以上兩組數(shù)據(jù)的分析均顯示出上機課在程序設(shè)計課程教學中的重要性，有效提高上機課教學效率，不但有利于提高學生的動手能力，更對理論學習有較大幫助。

4 結(jié)束語

新的實踐教學模式的實踐結(jié)果表明，該模式既能夠幫助學生提高程序設(shè)計能力，也有助于鞏固其對理論知識的掌握。該模式仍然存在一些問題，如公開排名引起的心理壓力、網(wǎng)絡(luò)平臺中自動裁判算法的并發(fā)問題以及學生成績自動評測等。在未來的教學改革過程中，我們將繼續(xù)在實踐中完善該實踐教學模式，更充分地利用公共網(wǎng)絡(luò)教學平臺，并將之推廣至全校所有程序設(shè)計類課程的實踐教學中。

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