計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程群建設(shè)研究

譚定英等

摘要：針對(duì)學(xué)生程序設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)課程間知識(shí)的相關(guān)性及延續(xù)性缺乏理解，實(shí)踐動(dòng)手能力有待提高等問(wèn)題，分析程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的特點(diǎn)，理清課程之間的關(guān)系，提出依托程序設(shè)計(jì)建設(shè)課程群，利用課程群教學(xué)平臺(tái)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；課程群；計(jì)算機(jī)教學(xué)；創(chuàng)新；實(shí)踐教學(xué)

DOIDOI：10.11907/rjdk.1431022

中圖分類(lèi)號(hào)：TP433

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）001016903

0 引言

目前，教育部、財(cái)政部已啟動(dòng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，旨在探索并建立以問(wèn)題和課題為核心的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以本科學(xué)生為主體的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)改革，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，提高其創(chuàng)新實(shí)踐能力[1]。培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力是高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)之一，是為軟件產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)大量急需人才的必然要求[2]。程序設(shè)計(jì)能力是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的基本能力，也是檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)類(lèi)畢業(yè)生質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一[3]。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程。

目前，程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程教學(xué)中，普遍存在以下問(wèn)題：①學(xué)生對(duì)課程間知識(shí)的相關(guān)性及延續(xù)性缺乏理解，在學(xué)習(xí)新課程時(shí)，不能很好地運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)；②課程教學(xué)資源缺乏統(tǒng)一的共享平臺(tái)；③課程實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)置，不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。本文結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的實(shí)施和課程體系改革，提出依托程序設(shè)計(jì)課程群，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

1 程序設(shè)計(jì)課程群基本構(gòu)成

課程群[4]是由內(nèi)容密切相關(guān)，前后承接連貫一致的若干課程組成的集合，它強(qiáng)調(diào)課程基本內(nèi)容以及課程之間的銜接關(guān)系。課程群建設(shè)要求配備合理師資結(jié)構(gòu)，打通課程知識(shí)脈絡(luò)，避免課程內(nèi)容重復(fù)或者前后脫節(jié)，使課程體系前后連貫，內(nèi)容融合，課程相互配合，能起到舉一反三、相互促進(jìn)的作用。

程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程群包括《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》、《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》、《.NET應(yīng)用與開(kāi)發(fā)》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》《網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)編程》、《軟件開(kāi)發(fā)課程》等課程，貫穿于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主線。課程群的基本構(gòu)成如圖1所示。

2 程序設(shè)計(jì)課程群建設(shè)內(nèi)容

課程群建設(shè)是專(zhuān)業(yè)建設(shè)的一部分，要與專(zhuān)業(yè)定位及行業(yè)發(fā)展相適應(yīng)，還應(yīng)當(dāng)注重課程的知識(shí)重組、知識(shí)融合[4]。程序設(shè)計(jì)課程群建設(shè)重在以下幾個(gè)方面：

2.1 加強(qiáng)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)

教師是課程群的實(shí)施者，教師教學(xué)水平直接影響課程群的實(shí)施效果。課程整合在一定意義上也是教師團(tuán)隊(duì)的整合，只有教師團(tuán)隊(duì)的綜合能力得到全面發(fā)揮，才能達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。因此，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)經(jīng)常開(kāi)展教學(xué)研討、集體備課、隨堂聽(tīng)課等，系統(tǒng)掌握課程群中各門(mén)課程的內(nèi)在聯(lián)系。重視教育教學(xué)基本理論學(xué)習(xí)，并與教學(xué)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，將教學(xué)實(shí)踐與教研專(zhuān)題結(jié)合起來(lái)，注重學(xué)科課程建設(shè)。

圖1 程序設(shè)計(jì)課程群的基本構(gòu)成

2.2 明確培養(yǎng)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域硬件及軟件基本理論、基本技能與應(yīng)用方法，有一定的工程實(shí)踐能力，滿足IT行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力的需求。而程序設(shè)計(jì)課程群通過(guò)基礎(chǔ)編程、抽象編程及應(yīng)用開(kāi)發(fā)3個(gè)階段，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐和利用計(jì)算機(jī)程序解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3 理清課程之間關(guān)系

課程主講教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)作整理歸納，理清它們之間的層次關(guān)系，并對(duì)教學(xué)進(jìn)度安排作合理規(guī)劃。

《高級(jí)程設(shè)計(jì)語(yǔ)言》是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)一年級(jí)的程序設(shè)計(jì)入門(mén)課程，以經(jīng)典語(yǔ)言為基礎(chǔ)，學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)其它語(yǔ)言時(shí)比較容易上手。二年級(jí)開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程，經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材大多以C語(yǔ)言描述，因此它與 C語(yǔ)言有直接聯(lián)系，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中線性表的順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)等重要概念，在C語(yǔ)言中已講述，學(xué)生對(duì)線性表的實(shí)現(xiàn)方式易于接受。

在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》、《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》及《軟件工程》等作為專(zhuān)業(yè)必修課；《面向?qū)ο癯绦蛟O(shè)計(jì)》、《.NET應(yīng)用開(kāi)發(fā)》及《網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)編程》作為專(zhuān)業(yè)限選課或任選課，這些課程側(cè)重講授當(dāng)前比較流行的編程技術(shù)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架和平臺(tái)。例如，在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)中常用的軟件工程方法，并借助開(kāi)發(fā)平臺(tái)，完成對(duì)系統(tǒng)的整體開(kāi)發(fā)，對(duì)學(xué)生畢業(yè)后快速適應(yīng)企業(yè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作有很大幫助。

2.4 合理安排實(shí)踐教學(xué)

根據(jù)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系及進(jìn)度安排，將課程群知識(shí)點(diǎn)貫穿在一起，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。形成驗(yàn)證性-應(yīng)用性-設(shè)計(jì)性-綜合性多層次實(shí)踐教學(xué)體系。驗(yàn)證性及應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)以課程知識(shí)點(diǎn)為主，利用相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于比較復(fù)雜的問(wèn)題，可以給出部分程序代碼，讓學(xué)生補(bǔ)充完善，再通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，以達(dá)到鞏固知識(shí)和提高能力的目的。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是讓學(xué)生利用所學(xué)課程解決具體問(wèn)題，靈活運(yùn)用課程群相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)復(fù)雜程序。綜合性實(shí)驗(yàn)注重相關(guān)知識(shí)的融合，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。在綜合實(shí)踐項(xiàng)目安排上，要跟蹤軟件產(chǎn)業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求，將新知識(shí)、新應(yīng)用及新理念融入實(shí)踐項(xiàng)目中，做到“教、學(xué)、用”不脫節(jié)。使學(xué)生能夠清晰理解整個(gè)知識(shí)體系的脈絡(luò)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3 程序設(shè)計(jì)課程群教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

程序設(shè)計(jì)課程群教學(xué)平臺(tái)開(kāi)設(shè)課程通知、課程簡(jiǎn)介、課程主講教師簡(jiǎn)介、課程目標(biāo)、教學(xué)大綱、教學(xué)安排、教學(xué)課件、實(shí)踐教學(xué)、資源中心、學(xué)習(xí)交流討論區(qū)、評(píng)價(jià)反饋等欄目，為學(xué)生創(chuàng)建了一個(gè)基于課程群資源的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，同時(shí)滿足師生及同學(xué)之間隨時(shí)隨地交流需要。課程群重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。程序設(shè)計(jì)課程群教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 程序設(shè)計(jì)課程群教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

（1）課程資源?！敖虒W(xué)資源”中的學(xué)習(xí)資料主要由各主講教師提供，“資源共享”中的教學(xué)資源則可由教師或?qū)W生提供，“經(jīng)驗(yàn)分享”為學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難提供幫助、答疑解惑，經(jīng)驗(yàn)分享者可以為教師或?qū)W生。課程資源區(qū)的教學(xué)資源由師生共建，改變傳統(tǒng)教學(xué)中教師主導(dǎo)，突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)。

（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)區(qū)。課程群中每門(mén)課及同一門(mén)課程的不同實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求存在差異。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為課程群課程實(shí)驗(yàn)提供所需要的軟件。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)兩部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)置了各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程需要用到的基本實(shí)驗(yàn)環(huán)境，例如Office軟件、程序設(shè)計(jì)類(lèi)軟件等。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)置開(kāi)發(fā)類(lèi)課程的特殊實(shí)驗(yàn)環(huán)境。此外，學(xué)生可在課余時(shí)間通過(guò)Online Judge平臺(tái)進(jìn)行代碼編寫(xiě)、程序設(shè)計(jì)。形成課堂講解、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和自主訓(xùn)練三條線共同作用的程序設(shè)計(jì)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。

（3）評(píng)價(jià)反饋。建立學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)及教師提高教學(xué)水平。其中，通過(guò)“學(xué)習(xí)反饋”教師可調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)需求，以便適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)方式；“作品展示”和“作品評(píng)價(jià)”是教學(xué)成果及效果的展示平臺(tái)。

4 程序設(shè)計(jì)課程群實(shí)施方案

充分利用程序設(shè)計(jì)課程群教學(xué)平臺(tái)，針對(duì)不同年級(jí)學(xué)生基礎(chǔ)及所學(xué)課程，課程群實(shí)施分3個(gè)階段進(jìn)行，如圖3所示。

圖3 程序設(shè)計(jì)課程群的實(shí)施方案

（1）第一階段：激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，夯實(shí)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。入門(mén)課程高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的教學(xué)非常重要，應(yīng)通過(guò)此課程教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)中可用趣味性強(qiáng)的例題來(lái)組織教學(xué)，所有新知識(shí)點(diǎn)都通過(guò)實(shí)例引入。比如，課程介紹中演示一個(gè)簡(jiǎn)單的圖書(shū)信息管理系統(tǒng)，讓學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，了解課程學(xué)習(xí)目的，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。在后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)中，繼續(xù)編寫(xiě)和完善圖書(shū)信息管理系統(tǒng)的部分代碼。至課程學(xué)完，學(xué)生就可以編寫(xiě)出圖書(shū)管理管理系統(tǒng)的全部代碼，從而很好地將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容貫穿起來(lái)。

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣，帶動(dòng)一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的熱忱，同時(shí)加強(qiáng)各年級(jí)學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)。筆者所在學(xué)院每年舉辦程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽。比賽內(nèi)容以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)，圍繞所學(xué)C語(yǔ)言的基本知識(shí)點(diǎn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法設(shè)計(jì)，以闖關(guān)形式來(lái)完成，由易到難。一年級(jí)的同學(xué)經(jīng)過(guò)與其他年級(jí)同學(xué)一起備戰(zhàn)比賽，對(duì)后面學(xué)的知識(shí)有大致的認(rèn)識(shí)，到學(xué)習(xí)后續(xù)課程時(shí)目標(biāo)比較明確。學(xué)生通過(guò)比賽既能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又能夯實(shí)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

（2）第二階段：強(qiáng)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用，初步掌握應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與設(shè)計(jì)及大型應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，其教學(xué)效果將直接影響到學(xué)生數(shù)據(jù)抽象能力和程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際領(lǐng)域中的應(yīng)用，如棧在表達(dá)式求值中的應(yīng)用、隊(duì)列在離散事件模擬中的應(yīng)用、哈夫曼樹(shù)的應(yīng)用及圖在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用等[56]。此階段，可以讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)開(kāi)發(fā)一些小型應(yīng)用系統(tǒng)，如停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)及校園導(dǎo)

游咨詢系統(tǒng)等，初步掌握應(yīng)用開(kāi)發(fā)的流程及開(kāi)發(fā)方法。

（3）第三階段：提高應(yīng)用開(kāi)發(fā)編程能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，已有一定軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)踐，提高軟件開(kāi)發(fā)能力?？蓪⒛M項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和實(shí)際軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)相結(jié)合。例如，醫(yī)學(xué)院?？山Y(jié)合醫(yī)學(xué)背景，開(kāi)發(fā)醫(yī)院信息系統(tǒng)子模塊，將設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，要求學(xué)生參與項(xiàng)目，每個(gè)角色都盡量去嘗試。以達(dá)到學(xué)以致用，提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力的目的。

筆者所在學(xué)院一直非常重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，積極開(kāi)展各種學(xué)術(shù)活動(dòng)，開(kāi)拓學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。學(xué)院鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生申報(bào)各級(jí)別的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目及挑戰(zhàn)杯。題目主要是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)類(lèi)、創(chuàng)新應(yīng)用類(lèi)及數(shù)據(jù)分析類(lèi)，從各類(lèi)項(xiàng)目中強(qiáng)化知識(shí)實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)積累學(xué)生在各類(lèi)的比賽中也獲得較好的成績(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

課程群建設(shè)為學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)核心課程，加強(qiáng)知識(shí)理解及運(yùn)用提供了指引，同時(shí)也為教師團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)合作交流發(fā)揮了紐帶作用。在今后的課程建設(shè)中，要進(jìn)一步系統(tǒng)研究課程群相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)平臺(tái)，并對(duì)課程群的教學(xué)效果作進(jìn)一步測(cè)評(píng)。程序設(shè)計(jì)課程群涵蓋了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)主干課程。構(gòu)建課程群，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和利用計(jì)算機(jī)程序解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力具有重要意義。