深化考試改革推動(dòng)編程類課程教學(xué)改革

張化川，黎在萬(wàn)，張力生

（重慶郵電大學(xué)軟件工程學(xué)院，重慶 400065）

深化考試改革推動(dòng)編程類課程教學(xué)改革

張化川，黎在萬(wàn)，張力生

（重慶郵電大學(xué)軟件工程學(xué)院，重慶 400065）

針對(duì)目前計(jì)算機(jī)大類專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力較差的現(xiàn)狀，提出深化考試改革，促進(jìn)教師開展教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的改革，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)編程，最終提高學(xué)生的編程能力。

CDIO；計(jì)算思維；考試改革；反撥效應(yīng)

0 引言

《關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“九五”計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確規(guī)定“改革人才培養(yǎng)模式，由應(yīng)試教育向全面素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變”?！吨腥A人民共和國(guó)高等教育法》明確指出，“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才”。這就要求計(jì)算機(jī)類、軟件工程類學(xué)科人才培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的工程師上，因而在講授編程類課程時(shí)應(yīng)探索與之適應(yīng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)編程能力。但實(shí)際的教學(xué)過程中，該類課程講解中注重語(yǔ)法等方面的知識(shí)傳授，對(duì)語(yǔ)義等方面的知識(shí)重視不夠，也沒有將所涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)組織起來(lái)講授，缺少運(yùn)用這些知識(shí)解決實(shí)現(xiàn)問題的教學(xué)內(nèi)容；導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確、學(xué)習(xí)興趣不高、主動(dòng)性不強(qiáng)，學(xué)生“讀書不讀書”等現(xiàn)象，從而不能理解程序在計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算過程，出現(xiàn)閱讀、編寫和調(diào)試程序等困難情況，最終嚴(yán)重影響了學(xué)生編程能力的培養(yǎng)。

本文在CDIO工程教育思想指導(dǎo)下，分析了目前教與學(xué)中存在的主要問題，結(jié)合語(yǔ)言學(xué)中，提出了以“做”的過程和“學(xué)”的效果為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的考試改革思路，并形成具體的考試改革方案，以解決傳統(tǒng)筆試和上機(jī)考試中以“結(jié)果”為主要依據(jù)評(píng)定學(xué)生成績(jī)的問題。為配合考試改革，課題組深化了教學(xué)方法改革，提出“閱讀程序中學(xué)習(xí)語(yǔ)法”、“閱讀程序中學(xué)習(xí)編程方法”、“閱讀程序中訓(xùn)練編程能力”的教學(xué)方法。從而引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注教學(xué)目標(biāo)，重視學(xué)習(xí)過程，自主學(xué)習(xí)。真正落實(shí)CDIO工程教育思想中的方針，培養(yǎng)學(xué)生的。

1 引導(dǎo)“教”與“學(xué)”朝反撥效應(yīng)正向發(fā)展

1877年，Latham在其著作中認(rèn)為考試不僅僅影響了教師、學(xué)生、家長(zhǎng)和教材的編寫者，還影響了公眾對(duì)教育的看法，這種現(xiàn)象被稱為考試的，上世紀(jì)90年代開始受到教育界的重視。從范圍上說，反撥效應(yīng)有微觀和宏觀兩種，從性質(zhì)來(lái)分，有正面的和負(fù)面的效應(yīng)，從范圍上講，反撥效應(yīng)有微觀和宏觀兩種。

反撥效應(yīng)微觀范疇是指語(yǔ)言測(cè)試對(duì)課堂教學(xué)的影響，包括教師的教與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程；宏觀范疇是指反撥效應(yīng)不僅包括考試對(duì)課堂教學(xué)的影響，還包括考試對(duì)教育系統(tǒng)乃至整個(gè)社會(huì)的影響。而正面的反撥效應(yīng)是指考試給教學(xué)帶來(lái)的有益影響；負(fù)面的反撥效應(yīng)是指考試對(duì)教學(xué)產(chǎn)生的負(fù)面影響。

本文以反撥效應(yīng)理論為基礎(chǔ)，研究改變考試改革內(nèi)容與方式，反向促使教師積極改進(jìn)教學(xué)方式，確保教學(xué)大綱和課程的實(shí)施,促使學(xué)生改變讀死書的學(xué)習(xí)習(xí)慣,正真培養(yǎng)其編程能力,引導(dǎo)教學(xué)與學(xué)習(xí)過程朝著有益于反撥效應(yīng)正向發(fā)展。

2 以考試改革推進(jìn)工程教育的教學(xué)改革

為解決傳統(tǒng)筆試和上機(jī)考試中以“結(jié)果”為主要依據(jù)評(píng)定學(xué)生成績(jī)的問題，落實(shí)CDIO中“做中學(xué)”教學(xué)思想，從考試改革入手，提出了以“做”的過程和“學(xué)”的效果為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的考試改革思路，并制定考試改革方案，建立了程序試題庫(kù)，以及自主學(xué)習(xí)考試平臺(tái)（軟件），從而推動(dòng)教學(xué)方法改革。為配合考試改革，在教學(xué)過程中貫徹“做中學(xué)”理念，提出“閱讀程序中學(xué)習(xí)語(yǔ)法”、“閱讀程序中學(xué)習(xí)編程方法”、“閱讀程序中訓(xùn)練編程能力”的教學(xué)方法。

2.1 考試改革方案

（1）以“做”的過程和“學(xué)”的效果為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)

為落實(shí)考試改革方案，針對(duì)選用的教材專門建立了程序試題庫(kù)，開發(fā)了一個(gè)支持這種教學(xué)方法的自主練習(xí)和考試軟件，以解決傳統(tǒng)筆試和上機(jī)考試中以“結(jié)果”為主要依據(jù)評(píng)定學(xué)生成績(jī)的問題，強(qiáng)化考試產(chǎn)生正面的反撥效應(yīng)，減少負(fù)面的反撥效應(yīng)，從而引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注教學(xué)目標(biāo)，重視學(xué)習(xí)過程，自主學(xué)習(xí)，最終培養(yǎng)學(xué)生的編程能力。

（2）采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)考試，分為平時(shí)練習(xí)和上機(jī)考試兩個(gè)部分

由于主要依據(jù)“做”的過程和“學(xué)”的效果評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，工作量非常大，傳統(tǒng)的考試方式不能滿足需要，因此決定采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)考試。為了引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生課程成績(jī)由為平時(shí)練習(xí)情況和上機(jī)考試成績(jī)兩個(gè)部分。平時(shí)練習(xí)情況主要考察學(xué)生平時(shí) “閱讀”程序的多少，是否按照教學(xué)過程中要求按時(shí)“閱讀”程序，每學(xué)期統(tǒng)一組織不少于兩次的機(jī)考，主要考察是否是學(xué)生親自“閱讀”程序，最終效果怎樣。

（3）擬定能考察“閱讀”程序的主要環(huán)節(jié)的程序試題庫(kù)

出題方法確保程序試題庫(kù)能考察“閱讀”程序的主要環(huán)節(jié)，符合培養(yǎng)“計(jì)算思維”的教學(xué)目標(biāo)。針對(duì)以“做”的過程和 “學(xué)”的效果為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的要求，提出了按照“閱讀”程序的過程對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)、每行程序、每個(gè)操作擬定試題的思想，規(guī)定了如圖所示1出題步驟。組織研究生和教師先按照“做中學(xué)”方案中規(guī)定的過程和要求，“閱讀”程序，“讀懂”程序，對(duì)每個(gè)程序中的每個(gè)“做”環(huán)節(jié)擬定試題，對(duì)每個(gè)程序行中的每個(gè)操作提問，對(duì)每個(gè)步驟的結(jié)果提問，以確保以“做”的過程和“學(xué)”的效果作為評(píng)價(jià)依據(jù)。為了保證試題的正確率，所有試題必須經(jīng)過一審二審后，才能入庫(kù)使用。

優(yōu)選程序資源庫(kù)中的程序，保證有足夠多的程序和問題，抑制學(xué)生背題庫(kù)等負(fù)面反饋效應(yīng)。根據(jù)教學(xué)需要，程序試題庫(kù)先后修訂3次，精選程序499個(gè)，試題10000余題，已有足夠的試題數(shù)量，有力地減少了學(xué)生背題庫(kù)等負(fù)面反饋效應(yīng)。

（4）搭建自主教學(xué)與學(xué)習(xí)平臺(tái)軟件

程序設(shè)計(jì)課程改革處于進(jìn)行中，不能確保現(xiàn)在的考試軟件是否滿足教學(xué)需要，因此，我們專門開發(fā)了一個(gè)自主學(xué)習(xí)軟件，主要功能有：

學(xué)生練習(xí)功能。學(xué)生根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，按照任課教師的要求“閱讀”所學(xué)的程序，軟件按照程序執(zhí)行的過程提問，學(xué)生回答相應(yīng)的問題，系統(tǒng)自動(dòng)判斷是否正確，并記錄學(xué)生回答每一個(gè)試題的答案，以便教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，管理人員分析教學(xué)效果。如果不正確，系統(tǒng)還給出問題解析，以幫助學(xué)生重新學(xué)習(xí)。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)化考試功能。支持自動(dòng)按規(guī)則抽取試題和人工抽取試題兩種方式，支持每人一套試卷和統(tǒng)一試卷兩種方式，可以同時(shí)承擔(dān)多個(gè)考場(chǎng)共計(jì)300人的考試，考試結(jié)束后，自動(dòng)給出成績(jī)。

初步實(shí)現(xiàn)了智能分析功能。建立并完善平臺(tái)軟件功能，能全面跟蹤和記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，并將廣泛采用數(shù)據(jù)挖掘等智能技術(shù)，實(shí)時(shí)分析和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，向?qū)W生推薦需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在劃分知識(shí)點(diǎn)和難易程度等方面提供優(yōu)化程序資源庫(kù)建議；分析授課班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，向教師推薦課堂教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，改進(jìn)課堂教學(xué)效果；為教學(xué)管理人員評(píng)估教學(xué)效果提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 教學(xué)改革方案

（1）落實(shí)CDIO工程教育模式中的“做中學(xué)”的理念

圖1 程序提問流程

圖2 “做中學(xué)”工程教育理念

為適應(yīng)新的考試改革方案，在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我們以培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”為目標(biāo)，教學(xué)過程中貫徹“做中學(xué)”理念，提出“閱讀程序中學(xué)習(xí)語(yǔ)法”、“閱讀程序中學(xué)習(xí)編程方法”、“閱讀程序中訓(xùn)練編程能力”的教學(xué)方法（教學(xué)方法如圖2所示）。該教學(xué)方法通過學(xué)生“做”：查閱隨機(jī)資料、閱讀分析程序、人工執(zhí)行程序、跟蹤調(diào)試程序等過程，使其“學(xué)”：語(yǔ)言知識(shí)基本方法以及開發(fā)平臺(tái)，理解程序在計(jì)算機(jī)中編譯執(zhí)行過程；著重培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”能力中“抽象”與“自動(dòng)化”兩層次。

上述教學(xué)法在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)運(yùn)用計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基本原理解決實(shí)際問題，能力方面包含“抽象”與“自動(dòng)化”兩層次。教學(xué)重點(diǎn)不再是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等基本知識(shí)，更不是學(xué)習(xí)如C++、Java和C#等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，而是定位于怎樣運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中涉及到的知識(shí)和原理解決實(shí)際問題。

（2）設(shè)計(jì)基于“做中學(xué)”理念的工程教育方案

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)定位，教學(xué)中選用了CDIO的工程教育思想中的“做中學(xué)”理念，針對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了如圖所示3的“做中學(xué)”方案。該“做中學(xué)”方案中，在分析閱讀程序環(huán)節(jié)，運(yùn)用有限自動(dòng)機(jī)、遞歸和基本測(cè)試方法等基本理論以及計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的基本知識(shí)將程序分解為馮諾依曼機(jī)上的操作序列，知識(shí)和方法潛移默化地傳遞給學(xué)生，并訓(xùn)練學(xué)生的“抽象”能力，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械操作的“自動(dòng)化”能力；在編輯編譯調(diào)試程序環(huán)節(jié)，對(duì)照檢查人工執(zhí)行和計(jì)算機(jī)執(zhí)行的結(jié)果，熟練掌握IDE的使用；在查閱隨機(jī)文檔環(huán)節(jié)，通過查閱程序中用到的語(yǔ)句、運(yùn)算符及IDE提供的函數(shù)或類，學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)和編程方法，培養(yǎng)檢索學(xué)習(xí)資料的習(xí)慣和能力。

這種教學(xué)方案反過來(lái)又促進(jìn)考試改革，要求考試方案必須通過考察各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的具體結(jié)果 （如運(yùn)行時(shí)內(nèi)存中的值、操作的順序等），評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，從而形成考試與教學(xué)相互促進(jìn)的正面反撥效應(yīng)。

圖3 “做中學(xué)”工程教育方案

3 結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)，我們一直致力于程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革，堅(jiān)持以“做”的過程和“學(xué)”的效果為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的考試改革思路，不斷深化考試改革方案。通過考試改革，考察“做中學(xué)”中各個(gè)環(huán)節(jié)的效果，促進(jìn)教師和學(xué)生將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課后學(xué)習(xí)等三個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，解決高校普遍存在的三者脫節(jié)的問題。該方案在軟件工程學(xué)院實(shí)施以來(lái)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的編程能力起了關(guān)鍵作用，促進(jìn)了軟件工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量明顯提升，就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量處于學(xué)校本科專業(yè)的前茅。真正落實(shí)了CDIO工程教育思想中“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的方針，培養(yǎng)了學(xué)生的“計(jì)算思維”，真正提高學(xué)生的編程能力。

[1]Latham，H.On the Action of Examinations Considered as a Mean of Selection[M].Cambridge Deighton，Bell and Company，1877：6.

[2]李竹林.基于CDIO教育理念的高校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)改革探討[J].教育與職業(yè),2012（20）：127-128.

[3]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008（03）：1-6.

[4]姚天昉.在程序設(shè)計(jì)課程中引入“計(jì)算思維”的實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2012（02）：61-62.

[5]劉戈.論語(yǔ)言測(cè)試中的反撥效應(yīng)及研究方向[J].高教探索,2014（04）：63-68.

[6]何利平.NCRE對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)反撥效應(yīng)研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2012（12）：31-35.

CDIO;Computational Thinking;Examination Reform;Backwash Effect

Reform of Computer Programming Based on the Reform of Examination

ZHANG Hua-chuan，LI Zai-wang，ZHANG Li-sheng
（School of Software Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065）

Computer programming is an important course for such as computer and software engineering specialty,but students programming skills are poor.Propose the way of examination reform,the reform will promote teaches to carry out reform about teaching content,teaching methods,and guide students to learn programming positively.Ultimately it will help improving the students'programming ability.

1007-1423（2016）19-0016-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.19.005

重慶高等教育教學(xué)改革研究重大項(xiàng)目（No.101105）、重慶郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（No.XJG1104）、建設(shè)微軟IT學(xué)院（No.XJG1215）、全日制專業(yè)碩士研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力提升研究（No.yjg153037）、重慶市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

張化川（1979-），男，四川大竹人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，從事領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究工作

黎在萬(wàn)（1995-），女，四川瀘縣人，本科，從事領(lǐng)域?yàn)檐浖Ｑ芯抗ぷ?/p>

張力生（1965-），男，四川宜賓人，碩士，教授，從事領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)以及數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析研究工作

2016-07-08

2016-07-15