程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革方案探討

周世平 童向榮 盧云宏

文章編號(hào)：1672-5913（2015）03-0084-03

中圖分類號(hào)：G642

摘要：闡述程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革方案，以學(xué)生為中心制定課程目標(biāo)、考核、課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)方式，給出一個(gè)新的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革方案。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；課程改革；以學(xué)生為中心

0 引言

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課程，它的質(zhì)量關(guān)系到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等后續(xù)課程能否順利進(jìn)行。多年來(lái)我們延續(xù)著課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、考試4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的模式。課堂教學(xué)以一本教材為主要教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以輔導(dǎo)學(xué)生能夠完成編程實(shí)驗(yàn)為主，課程設(shè)計(jì)出一些比實(shí)驗(yàn)大的題目讓學(xué)生在集中的時(shí)間完成，考試采用流行多年的考試方法（選擇、填空、程序填空、編程題的匯總）。為了維持及格率，教師將考試題目出得越來(lái)越簡(jiǎn)單。該課程后續(xù)課教師抱怨學(xué)生的編程能力太差，連簡(jiǎn)單的一個(gè)算法都不能實(shí)現(xiàn)；更有甚者，認(rèn)為程序設(shè)計(jì)課程根本沒(méi)有教學(xué)生程序設(shè)計(jì)，只是教學(xué)生程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言。學(xué)生反而抱怨老師的課程沒(méi)有培訓(xùn)機(jī)構(gòu)講得實(shí)用。

2014年7月，筆者在北京懷柔參加CCF舉辦的第二屆導(dǎo)教班。南京大學(xué)的陳道蓄教授進(jìn)行了5天的“計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解”課程講座。南京大學(xué)“計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解”課程將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、C++程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)、算法設(shè)計(jì)與分析5門課程整合成一門跨時(shí)2年的課程。該課程以程序設(shè)計(jì)為主線，對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所需的離散數(shù)學(xué)、問(wèn)題建模、數(shù)據(jù)抽象、算法設(shè)計(jì)與分析、算法復(fù)雜性理論進(jìn)行了探索性的學(xué)習(xí)。“計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解”課程所采用的模式是建立在培養(yǎng)學(xué)生各種能力基礎(chǔ)上的。如采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)及凝聚問(wèn)題的能力；采用深度引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生追求質(zhì)量更好的算法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；采用數(shù)學(xué)逐步滲透，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)意識(shí)和能力。陳道蓄教授的5天講座感染了來(lái)自各高校的一線教師，大家愿意將這種以學(xué)生為中心的教育理念移植到所講授的每門課程中去，這種移植不是簡(jiǎn)單的模仿，更不能照搬，而是要根據(jù)各校的具體情況，建立適宜的課程體系，完成每一門課的教學(xué)改革設(shè)計(jì)。

1 改革的出發(fā)點(diǎn)

一門課程的改革涉及課程的各個(gè)方面，包括課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容、考核方式、學(xué)習(xí)形式、作業(yè)形式等。所有這些方面的改革都面臨著這樣的問(wèn)題：課程的出發(fā)點(diǎn)是什么？改革的目的是什么？

長(zhǎng)期以來(lái)我們課程的出發(fā)點(diǎn)都是以教師為中心：教師教什么？怎么教？怎么考？很少關(guān)注這樣的問(wèn)題：教師教的內(nèi)容是學(xué)生需要學(xué)的嗎？教師教的方式適合學(xué)生嗎？考試題目有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)嗎？我們是否考慮所進(jìn)行的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)究竟能給學(xué)生帶來(lái)什么？比如，課堂上面面俱到的語(yǔ)法講解、實(shí)驗(yàn)課上的一個(gè)個(gè)程序的抄寫、僅僅為了題型多樣化的考試題目。我們已經(jīng)習(xí)慣這些教學(xué)環(huán)節(jié)，卻忘記了它們對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的副作用。

任何一門課程的改革首先是改革我們課程教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。課程的出發(fā)點(diǎn)不應(yīng)該是教師，而應(yīng)該是以學(xué)生為中心。所謂以學(xué)生為中心就是首先要考慮學(xué)生的需求。比如，學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)這門課？學(xué)生在這門課程能夠?qū)W到什么，掌握了什么，培養(yǎng)了什么。我們?cè)谶@里是說(shuō)，學(xué)生“學(xué)會(huì)”什么，不是說(shuō)教師認(rèn)為學(xué)生“應(yīng)該”學(xué)會(huì)什么。我們強(qiáng)調(diào)去掉“應(yīng)該”二字，其目的就是要將課程的中心由教師變換到學(xué)生。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的第一門基礎(chǔ)課，對(duì)剛剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生起著至關(guān)重要的作用：引導(dǎo)改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，完成從中學(xué)學(xué)習(xí)到大學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)渡；引導(dǎo)學(xué)生的自學(xué)意識(shí)，具備初步自學(xué)的能力；引導(dǎo)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)產(chǎn)生好的感性認(rèn)識(shí)與體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的熱愛(ài)。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的改革必須以學(xué)生為中心，完成塒學(xué)生的引導(dǎo)作用。在明確了該門課程的作用后，就要設(shè)置課程的目的和考核要求，再根據(jù)課程內(nèi)容和考核要求設(shè)置課程內(nèi)容，最后確定學(xué)習(xí)方式。

2 課程目標(biāo)及考核

課程目標(biāo)與考核是兩個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，這兩個(gè)環(huán)節(jié)的確定決定了一門課的性質(zhì)。所謂課程目標(biāo)是我們期望學(xué)生能夠從這門課程的學(xué)習(xí)得到的，考試是檢查課程的目的是否達(dá)到的一種重要手段。

2.1 課程目標(biāo)

課程目標(biāo)應(yīng)該是專業(yè)目標(biāo)的一部分，應(yīng)該是先制定計(jì)算機(jī)專業(yè)的目標(biāo)，然后再制定課程目標(biāo)。談到課程目標(biāo)時(shí)，我們就容易聯(lián)想到“傳道、授業(yè)、解惑”。然而，這6個(gè)字以教師為中心，關(guān)注的是教師的職責(zé)、教什么、怎么教的問(wèn)題。改革后的課程目標(biāo)是以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生學(xué)到什么、學(xué)生怎么學(xué)的問(wèn)題。

任何一門課程的目標(biāo)都不應(yīng)該僅僅是知識(shí)的傳授。陳道蓄教授在“計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解”課程中談到課程目標(biāo)時(shí)，提出了4個(gè)方面：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該具有的意識(shí)、應(yīng)該具有的能力、所需要的知識(shí)、所具備的技能。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是利用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的課程，因此在本門課上，首先學(xué)牛要學(xué)會(huì)一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括語(yǔ)言知識(shí)的掌握及應(yīng)用技能，然后學(xué)生要學(xué)會(huì)用這門語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，解決實(shí)際問(wèn)題；而解決實(shí)際問(wèn)題，就要學(xué)會(huì)對(duì)問(wèn)題的分析。另外我們希望學(xué)生在本門課程中具有初步的自學(xué)能力，為將來(lái)的專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。為此，該門課程的目標(biāo)如下：“本課程的目標(biāo)是希望學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)抽象、問(wèn)題建模和簡(jiǎn)單的算法等基礎(chǔ)知識(shí)，養(yǎng)成解決問(wèn)題的能力，養(yǎng)成程序設(shè)計(jì)的能力，養(yǎng)成自我學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的能力，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言，熟練使用語(yǔ)言及其開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)與測(cè)試的技能。”

課程目標(biāo)的特點(diǎn)是通過(guò)學(xué)習(xí)一些基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該具有的能力。在這里不是教會(huì)學(xué)生一門語(yǔ)言，而是要求學(xué)生“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”一門語(yǔ)言。學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言，既培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，又保證將來(lái)學(xué)生不會(huì)畏懼任何語(yǔ)言課程，有信心通過(guò)自己的學(xué)習(xí)可以學(xué)會(huì)任何一門語(yǔ)言。

2.2 考試

考試對(duì)于大一的學(xué)生再熟悉不過(guò)了。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它的考試內(nèi)容與形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度的轉(zhuǎn)變有著相當(dāng)大的作用。中學(xué)時(shí)期的考試以對(duì)知識(shí)的掌握為主，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是學(xué)知識(shí)；如果大學(xué)的學(xué)習(xí)還考知識(shí)，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)目的就是學(xué)知識(shí)。考試是課程的一部分，考試也是課程的指揮棒。考試的內(nèi)容及方式?jīng)Q定了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方式。

在確定本門課程考試的內(nèi)容及方式時(shí)，要審視考試的目的是什么。首先考試不是單純地為了考學(xué)生，為了給學(xué)生一個(gè)教學(xué)記錄?？荚囀菫榱俗寣W(xué)生更好地學(xué)習(xí)，是為了督促檢查課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的目標(biāo)包含了知識(shí)、能力與技能3個(gè)部分，在這3個(gè)部分中，解決問(wèn)題和程序設(shè)計(jì)的能力最為重要，所以考試的內(nèi)容以能力為主，考核的知識(shí)是應(yīng)該具備的能力所需要的。編程的技能是學(xué)生必須掌握的，因此是必考的

至于采用什么樣的考試方式，要看它是否能夠更好地讓學(xué)生展示學(xué)習(xí)的成果。鑒于本門課程的特點(diǎn)，考試內(nèi)容及方式可以擬定如下：“本課程的考試內(nèi)容為程序設(shè)計(jì)能力、解決問(wèn)題的能力以及C語(yǔ)言運(yùn)用的技能?？荚嚨姆绞綖镺J平臺(tái)機(jī)考與案例解決方案?！?/p>

沒(méi)有采用筆試，不意味著知識(shí)不重要。更重要的是學(xué)生是否能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)用于解決問(wèn)題中，而不是死記硬背知識(shí)。在制定考核內(nèi)容及方式時(shí)，要充分考慮課程目標(biāo)。如果考核不理想時(shí)，就要反思課程目標(biāo)是否合適，是否需要改進(jìn)？

3 課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)方式

課程目標(biāo)是以學(xué)生為中心的，課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式也必須是學(xué)生為中心。強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，主要考慮學(xué)生學(xué)會(huì)哪些內(nèi)容，學(xué)生以什么樣的方式學(xué)會(huì)，而不是以教師的角度，教師該傳授哪些內(nèi)容，教師該如何傳授。強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，不是說(shuō)不需要教師，而是強(qiáng)調(diào)教師在傳授的內(nèi)容和方式上要以學(xué)生的“學(xué)會(huì)”為著眼點(diǎn)。

3.1 課程內(nèi)容

以往講一門課，實(shí)際上是講一本教材。圍繞著本課程目標(biāo)中關(guān)于能力、知識(shí)、技能的要求，課程內(nèi)容中除了C++語(yǔ)言本身，增加簡(jiǎn)單的算法設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)建模思想，以此培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和程序設(shè)計(jì)的能力。所以本課程的內(nèi)容如下：“本課程內(nèi)容大致分為如下幾個(gè)方面：C++語(yǔ)言、簡(jiǎn)單算法設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)建模思想。3部分內(nèi)容不會(huì)獨(dú)立分開(kāi)講，而是通過(guò)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，達(dá)到我們對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的目的。至于教材我們也不會(huì)局限于一本教材，而是提供給學(xué)生更多的開(kāi)放內(nèi)容?！?/p>

本課程是借助于C++語(yǔ)言，向?qū)W生傳授設(shè)計(jì)的思想，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

3.2 學(xué)習(xí)形式

多年來(lái)我們一直延續(xù)著教師講一學(xué)生聽(tīng)一學(xué)生作業(yè)一教師總結(jié)一復(fù)習(xí)考試的流程模式。這種方式不是學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，而是教師的傳授方式；不是以學(xué)生為中心的，是以教師為中心。若以學(xué)生為中心，就要考慮什么樣的方式能讓課程有效地達(dá)到目標(biāo)。課程目標(biāo)決定了學(xué)習(xí)方式。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程除了傳授語(yǔ)言知識(shí)外，還要培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，學(xué)生的編程技能。另外為了幫助大一學(xué)生順利過(guò)渡到大學(xué)的專業(yè)學(xué)習(xí)，本門課程還承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的任務(wù)。根據(jù)煙臺(tái)大學(xué)學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)于較難部分教師承擔(dān)講解，如算法；對(duì)于簡(jiǎn)單部分學(xué)生自學(xué)，如語(yǔ)言細(xì)節(jié)。本課程的學(xué)習(xí)方式如下：“本課程在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生自學(xué)語(yǔ)言的使用、語(yǔ)言的細(xì)節(jié)、程序的運(yùn)行及測(cè)試。教師將程序設(shè)計(jì)思想、簡(jiǎn)單算法及其數(shù)學(xué)建模講解傳授給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)、運(yùn)用思想和能力，幫助學(xué)生自我培訓(xùn)編程的技能。”

筆者采用的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生有主動(dòng)承擔(dān)的部分，教師有引導(dǎo)督促的責(zé)任，沒(méi)有將教師和學(xué)生完全分隔。既給了學(xué)生自我探索、自我學(xué)習(xí)、自我訓(xùn)練的空間，也強(qiáng)調(diào)了教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的引導(dǎo)角色。

4 結(jié)語(yǔ)

改革方案中的課程目標(biāo)、考核、課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)方式都是建立在以學(xué)生為中心的基礎(chǔ)上，徹底改變了教師教、學(xué)生學(xué)的教學(xué)模式。改革方案的每一個(gè)環(huán)節(jié)中更凸顯對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

煙臺(tái)大學(xué)近一年來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的改革，在2013級(jí)學(xué)生中采用Online Judge平臺(tái)的機(jī)考模式，用實(shí)際問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)求解取代傳統(tǒng)的筆試。這種考試方式的改革，徹底改變了學(xué)生背書的習(xí)慣，將學(xué)生的注意力吸引到對(duì)程序設(shè)計(jì)能力的關(guān)注。與2012、2011級(jí)學(xué)生對(duì)比，經(jīng)歷考試改革的2013級(jí)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力大幅度提高。

僅僅考試改革就給程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程帶來(lái)了巨大變化，我們相信全方位的以學(xué)生為中心的教學(xué)改革方案將會(huì)給這門課程帶來(lái)更多活力，同時(shí)為計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)改革帶來(lái)希望。