基于案例驅(qū)動的研究生程序設(shè)計類課程教學(xué)方案

闞運奇

摘 要：目前大學(xué)畢業(yè)生可以跨專業(yè)報考研究生，所以很多計算機專業(yè)的研究生本科所學(xué)專業(yè)有很多種，該類型研究生普遍存在程序設(shè)計基礎(chǔ)薄弱、編程能力較弱的問題，所以在學(xué)習(xí)程序設(shè)計類課程時較為吃力，需要設(shè)計教學(xué)方案提高程序類課程設(shè)計的教學(xué)效果。因此，文章研究了基于案例驅(qū)動的研究生程序設(shè)計類課程教學(xué)方案。

關(guān)鍵詞：研究生課程；程序設(shè)計；教學(xué)方法

大學(xué)畢業(yè)生可以跨專業(yè)報考研究生，目前部分研究生本科所學(xué)專業(yè)非計算機專業(yè)，該類型研究生雖然本科階段學(xué)習(xí)過“C語言”“匯編語言”等基礎(chǔ)類課程，但是由于學(xué)習(xí)的程序設(shè)計類課程數(shù)量較少、時間短，并且程序設(shè)計實踐環(huán)節(jié)薄弱，導(dǎo)致該類研究生普遍程序設(shè)計基礎(chǔ)薄弱，編程能力較弱，在學(xué)習(xí)程序設(shè)計類課程時較為吃力，無法掌握程序設(shè)計的方法并進行程序設(shè)計。目前有針對該問題的教學(xué)成果發(fā)表[1-5]，可提高非計算機專業(yè)研究生學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的效果，取得了較好的教學(xué)效果。本文提出了一種基于案例驅(qū)動[6-10]的研究生程序設(shè)計類課程教學(xué)方案，教學(xué)過程由興趣引導(dǎo)，并以案例作為驅(qū)動深入淺出地講解程序設(shè)計知識，提高非計算機專業(yè)研究生的學(xué)習(xí)效果。

程序設(shè)計類課程是計算機研究生課程的主要組成部分，包括“并行計算”“數(shù)據(jù)圖像處理”“仿真系統(tǒng)”等課程[11]，是每個研究生需要學(xué)習(xí)的課程。本文以“并行計算”為例，探討分析了一種程序設(shè)計課的教學(xué)方案[12-17]，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使研究生對程序類語言課程有更好的理解，流程如圖1所示。

1 興趣引導(dǎo)

很多非計算機專業(yè)研究生對于程序設(shè)計較為陌生，個別學(xué)生有排斥的心理，對于程序課程的理解不夠，針對這種情況，可以選取生活中的小案例，引導(dǎo)其對程序設(shè)計產(chǎn)生興趣，比如在并行計算課程講授初期，課程組選取了求圓周率的小程序作為引導(dǎo)案例，該案例的原理較為簡單，應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原理即可完成求解過程，并且求解的方式有多種，大部分學(xué)生對于該問題的求解并不陌生，很容易掌握。

2 案例驅(qū)動

當(dāng)學(xué)生掌握常規(guī)求解方案后，即引入利用“隨機點”的求解思路，讓學(xué)生對于該方案進行思考，與前一方案進行對比分析。

方案二思路，利用隨機點求近似圓周率值方法，如圖2所示。

（1）在正方形中畫一個圓，用AS表示方形的面積，AC表示圓的面積，r表示半徑。（2）在正方形內(nèi)隨機生成點。（3）確定既在正方形內(nèi)又在圓形內(nèi)點的數(shù)量。（4）在圓形內(nèi)點的數(shù)量除以在正方形內(nèi)點的數(shù)量，結(jié)果付給r。（5）圓周率約等于4r。（6）隨機生成的點越多近似度會更高。

對比兩種方案的優(yōu)劣，總結(jié)其求解的主體思想，然后在方案一的基礎(chǔ)上，再給出方案二的求解方案報告，最終形成兩種求解方案。

3 由淺入深訓(xùn)練學(xué)生編程能力

通過引導(dǎo)、訓(xùn)練與講解讓學(xué)生掌握圓周率的逐求解思路，并在潛移默化中形成算法的設(shè)計，這樣可以使學(xué)生明白程序設(shè)計并不困難，進而對程序設(shè)計產(chǎn)生一定的興趣。

在此基礎(chǔ)上，可以鼓勵學(xué)生用C語言等基礎(chǔ)編程語言編寫簡單的串行代碼，在編寫過程中要提醒學(xué)生注意語法格式要正確。前期經(jīng)過算法的訓(xùn)練，學(xué)生已經(jīng)有較為清晰的思路，再降低編寫代碼的難度，也增強了學(xué)生的信心。在學(xué)生編寫代碼結(jié)束后，要詳細地檢查代碼，發(fā)現(xiàn)錯誤要及時給予糾正，并鼓勵其用多種方法來實現(xiàn)求解方案。通過多次訓(xùn)練，學(xué)生逐漸對編寫程序擁有信心。

在學(xué)生掌握了串行代碼的基礎(chǔ)上，開始講解并行程序設(shè)計思路，其原理即是：將原由一個進程執(zhí)行的任務(wù)分解成N個進程能執(zhí)行的任務(wù)。

該原理較為簡單，思路清晰，學(xué)生比較容易掌握，在掌握了并行設(shè)計思想以后，以實踐課的形式讓學(xué)生配置并行計算環(huán)境，并進行并行程序執(zhí)行的實驗。

講解實現(xiàn)并行程序的函數(shù)，讓學(xué)生掌握函數(shù)的使用方法以及函數(shù)的變形函數(shù)。由于并行計算是以串行計算為基礎(chǔ)，所以學(xué)生理解和實踐起來并不困難。

整個并行計算的課程貫穿了求解圓周率的兩個方案，讓學(xué)生對課程的各個知識點的學(xué)習(xí)更加連貫，同時也降低了學(xué)習(xí)的難度。

4 結(jié)語

部分研究生本科所學(xué)專業(yè)非計算機專業(yè)，該類研究生普遍程序設(shè)計基礎(chǔ)薄弱，編程能力較弱，在學(xué)習(xí)程序設(shè)計類課程時較為吃力，無法掌握程序設(shè)計的方法并進行程序設(shè)計。本文提出了一種基于案例驅(qū)動的研究生程序設(shè)計類課程教學(xué)方案，教學(xué)過程由興趣引導(dǎo)，并以案例作為驅(qū)動深入淺出地講解程序設(shè)計知識，提高非計算機專業(yè)研究生的學(xué)習(xí)效果。為鞏固教學(xué)的效果，下一步可以針對研究生課程設(shè)置的特點討論程序設(shè)計類課程的實踐方案。

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