程序設(shè)計(jì)課程體系的教學(xué)運(yùn)行模式研究

盧云宏 于京艷

（1.煙臺(tái)大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院 山東省煙臺(tái)市 264005 2.煙臺(tái)理工學(xué)院教務(wù)處 山東省煙臺(tái)市 264005）

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，其地位在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程兩個(gè)專業(yè)中尤為重要。應(yīng)用型本科院校的新工科建設(shè)中，專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革是必須的，因此這個(gè)課程的教學(xué)一直走在不斷創(chuàng)新改革的路上，在教學(xué)模式上完成從傳統(tǒng)的教學(xué)模式到現(xiàn)代化教學(xué)模式的轉(zhuǎn)換，即程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的期末考試由筆試到上機(jī)考試（簡(jiǎn)稱機(jī)考）改革；課堂教學(xué)的形式采用案例式、線上線下混合式教學(xué)；充分利用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的網(wǎng)絡(luò)資源；使用并不斷完善Online Judge 教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)建試題庫(kù)，并根據(jù)需求將題目分類，供程序設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相關(guān)課程的教學(xué)使用。將相關(guān)課程《程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》和《程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)》一起構(gòu)成程序設(shè)計(jì)課程體系，培養(yǎng)學(xué)生將零散的知識(shí)片進(jìn)行融合，用程序設(shè)計(jì)的思想來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題以及綜合性問(wèn)題的能力，為后期的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1 課程體系建設(shè)的目標(biāo)

學(xué)生在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，掌握簡(jiǎn)單應(yīng)用程序的編寫(xiě)方法，但基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合的能力，以及理解力和動(dòng)手能力都不足，需要通過(guò)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐課進(jìn)一步的夯實(shí)基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生初步具備開(kāi)發(fā)軟件項(xiàng)目的能力。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式下，利用OJ 教學(xué)系統(tǒng)，完善機(jī)考，同時(shí)合理融入實(shí)踐示例，讓學(xué)生將基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的能力。

在程序設(shè)計(jì)課程的課程設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程制定學(xué)生實(shí)踐的項(xiàng)目集，做到一個(gè)自然班的學(xué)生可以每個(gè)人都有一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目可以做。最終要求學(xué)生能夠達(dá)到獨(dú)立完成一個(gè)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試全過(guò)程，并以最終項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)成果來(lái)證明其獨(dú)立完成各種實(shí)際任務(wù)的能力，從而反映出理解和運(yùn)用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的水平和能力。首先指定完善的教學(xué)計(jì)劃和大綱；其次提供豐富的案例式項(xiàng)目、實(shí)際項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的分析、算法設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試以及實(shí)踐報(bào)告的撰寫(xiě)。讓學(xué)生能夠從案例式項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中學(xué)會(huì)如何開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序；再次為授課教師提供教案與過(guò)程管理，解決教師的選項(xiàng)目難、實(shí)施監(jiān)控難、考核難的問(wèn)題；最后完善綜合實(shí)踐的題目設(shè)計(jì)，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐題目的完成，初步具備開(kāi)發(fā)小型項(xiàng)目的能力，使程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程與程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程有效接軌。

2 主要的改革措施及具體實(shí)施情況

將程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程的實(shí)驗(yàn)分成驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)踐以及實(shí)際項(xiàng)目五個(gè)部分，學(xué)生在完成五部分實(shí)驗(yàn)后，可以達(dá)到不同的目的。

（1）驗(yàn)證型與應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。這兩種類型實(shí)驗(yàn)是由簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)題目組成，驗(yàn)證學(xué)生所學(xué)的知識(shí)與理論，并應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)解決問(wèn)題。這類實(shí)驗(yàn)是在與理論課并行進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)課及課后進(jìn)行的，與所學(xué)章節(jié)內(nèi)容同步。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是單純的用來(lái)驗(yàn)證理論知識(shí)在編程過(guò)程中的運(yùn)用；應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)則是將這部分理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，這些問(wèn)題屬于簡(jiǎn)單的生活問(wèn)題，重點(diǎn)考察某個(gè)或某幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)。這兩部分實(shí)驗(yàn)完成后，讓學(xué)生達(dá)到在鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)編寫(xiě)程序。

（2）設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。本類型實(shí)驗(yàn)涉及簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與算法設(shè)計(jì)，放在實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)兩個(gè)階段進(jìn)行。內(nèi)容將涵蓋一章或幾章。這類實(shí)驗(yàn)較之前面的兩類實(shí)驗(yàn)難度有所提高，實(shí)驗(yàn)在完成的過(guò)程中，不是要求學(xué)生簡(jiǎn)單的將理論知識(shí)運(yùn)用即可，需要將所學(xué)部分知識(shí)融合后，對(duì)題目進(jìn)行分析，分步完成。完成實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以學(xué)會(huì)將學(xué)到的理論知識(shí)前后融合，并將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題有機(jī)結(jié)合，體驗(yàn)所學(xué)知識(shí)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。

（3）綜合型實(shí)驗(yàn)。是在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課結(jié)束之后或?qū)W期末進(jìn)行的集中的綜合設(shè)計(jì)，內(nèi)容可涵蓋課程的幾章至全部。在這部分的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生必須將所有知識(shí)完全融合，在對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析后，找出解決辦法，然后運(yùn)用課程知識(shí)去實(shí)現(xiàn)，題目難度再次上了一個(gè)層次，為后面的項(xiàng)目訓(xùn)練打下基礎(chǔ)。完成這部分實(shí)驗(yàn)后，是學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)和編程能力后的再一次提高，在問(wèn)題求解能力方面得到有效的鍛煉。

（4）項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)是由實(shí)際的項(xiàng)目組成，完成一個(gè)或多個(gè)較為完整的項(xiàng)目案例?？稍谡n程全部結(jié)束后進(jìn)行。在完成綜合型實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生將具備分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的基本思路和實(shí)現(xiàn)能力，在這個(gè)基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)題目再次加深，無(wú)論是小型的項(xiàng)目或者大型項(xiàng)目，其解決步驟是相通的。在這部分的練習(xí)中，可以規(guī)范學(xué)生在應(yīng)用中解決問(wèn)題的思路，啟發(fā)思維，提高問(wèn)題求解能力。

其中，綜合實(shí)踐與項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)將使用在線平臺(tái)（Funcode）進(jìn)行題目的指導(dǎo)與過(guò)程監(jiān)控，使用本校的Online Judge 平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目代碼的查重與實(shí)訓(xùn)報(bào)告的查重。

為了彌補(bǔ)理論課程和實(shí)踐課程相脫節(jié)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)合理的實(shí)例體系，將其按縱向劃分為基礎(chǔ)、綜合、提高三部分，分布在三個(gè)不同學(xué)習(xí)階段，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中由淺入深的做到理論聯(lián)系實(shí)踐，快速掌握解決問(wèn)題的能力。這三部分的實(shí)例要具有一定的關(guān)聯(lián)性，綜合部分是在基礎(chǔ)部分上進(jìn)一步加深，而提高部分則是在綜合部分的基礎(chǔ)上再深一步，在內(nèi)容相關(guān)而問(wèn)題不斷加深的情況下，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中沒(méi)有斷層感，做到從基礎(chǔ)到精通。

第一部分將理論知識(shí)點(diǎn)采用慕課形式進(jìn)行，課程組將提前錄制好的視頻材料放到教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生利用課前時(shí)間學(xué)習(xí)。課堂上增加案例教學(xué)，案例緊密結(jié)合慕課中的理論知識(shí)，學(xué)生通過(guò)案例講解，可以很好地理解理論知識(shí)能夠解決什么樣的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和運(yùn)用，為后面的實(shí)踐課做好鋪墊。

第二部考試題目中增加解決實(shí)際問(wèn)題的小項(xiàng)目，既能考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，又能考核學(xué)生理論知識(shí)直接運(yùn)用解決實(shí)例問(wèn)題的能力，學(xué)生通過(guò)完成這部分內(nèi)容而達(dá)到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，因?yàn)槎际切№?xiàng)目，還不能上升到實(shí)用階段。

第三部分是在前兩部分的基礎(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)題目難度，將企業(yè)運(yùn)行中遇到的實(shí)用問(wèn)題納入到實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠綜合使用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜的實(shí)用問(wèn)題，初步認(rèn)識(shí)所學(xué)專業(yè)在實(shí)際生活生產(chǎn)中的運(yùn)用，以彌補(bǔ)以上兩個(gè)階段的不足。

對(duì)上面的每一部分按橫向再劃分為三個(gè)層次，分別為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和接受能力不同分別進(jìn)行實(shí)施，這樣可以有效的保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不至于上來(lái)就遇到太難得題目無(wú)法解決而打擊對(duì)學(xué)好該專業(yè)自信心，內(nèi)容逐漸加深，學(xué)生在逐級(jí)完成的同時(shí)培養(yǎng)起學(xué)習(xí)的興趣，做到因材施教。

3 實(shí)踐效果

在新教育模式下程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)運(yùn)行研究及實(shí)施，即彌補(bǔ)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的理論部分與實(shí)踐部分不能無(wú)縫銜接的缺點(diǎn)，同時(shí)提高學(xué)生理解和運(yùn)用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的水平和能力，進(jìn)而提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)平臺(tái)的合理運(yùn)用、題目庫(kù)的建設(shè)以及實(shí)踐課程的規(guī)范，即減輕了教師的工作壓力，又提高了工作效率，并且使得該課程達(dá)到“新工科”工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。

整套課程體系運(yùn)行下來(lái)，學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力總體得到很大提高，不僅理論知識(shí)掌握的更加牢固，同時(shí)能運(yùn)用自如的解決實(shí)際生活中的很多問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐課程的訓(xùn)練，提高了學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這兩年學(xué)生參加大賽取得成績(jī)，可以量化教學(xué)質(zhì)量提高的程度，學(xué)生大賽獲獎(jiǎng)的層次和獎(jiǎng)項(xiàng)都得到前所未有的突破，推進(jìn)了專業(yè)在全國(guó)高校的排名。學(xué)生通過(guò)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)，提高了程序設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，很多學(xué)生主動(dòng)加入ACM 實(shí)驗(yàn)室，整體帶動(dòng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)風(fēng)氣，形成一個(gè)良性循環(huán)。

開(kāi)放式的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的平臺(tái)的建設(shè)，有效解決教師在課程設(shè)計(jì)或項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程上選題難、過(guò)程監(jiān)控難、考核難的現(xiàn)狀，即提高了工作效率，又提高了專業(yè)的整體教學(xué)質(zhì)量。

4 課程體系的特色及創(chuàng)新

通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中的多輪迭代和研究，實(shí)訓(xùn)題目具有了時(shí)變性、多樣性、典型性、可持續(xù)性、代表性五種特征，可以更好地做到因材施教，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的問(wèn)題求解能力。將生活實(shí)際中的復(fù)雜問(wèn)題抽象、化簡(jiǎn)后作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生在完成的過(guò)程中提高成就感，同時(shí)為學(xué)生以后真正解決實(shí)際中存在的復(fù)雜問(wèn)題做好銜接鋪墊。為后期的專業(yè)課程學(xué)習(xí)起到導(dǎo)引作用。

設(shè)計(jì)合理的實(shí)例體系，將實(shí)例體系進(jìn)行縱、橫劃分。為讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中理論聯(lián)系實(shí)踐，快速掌握解決問(wèn)題的能力，將其按縱向劃分為基礎(chǔ)、綜合、提高三部分，運(yùn)用到學(xué)生的三個(gè)不同學(xué)習(xí)階段。將三部分實(shí)例關(guān)聯(lián)起來(lái)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中沒(méi)有斷層感，做到從基礎(chǔ)到精通。每一部分按橫向再劃分為三個(gè)層次，分別為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)，針對(duì)于不同的授課對(duì)象根據(jù)其學(xué)習(xí)能力和接受能力分別進(jìn)行實(shí)施，做到因材施教。

5 存在的問(wèn)題及今后工作方向

問(wèn)題主要出在實(shí)踐題目上，題目主要存在五個(gè)問(wèn)題：

（1）題目的推陳更新，時(shí)變性。計(jì)算機(jī)是一個(gè)高速發(fā)展的行業(yè)，教學(xué)需要跟上社會(huì)的發(fā)展，因此對(duì)于實(shí)踐課程題目需要做到不斷地更新，做到與時(shí)俱進(jìn)；

（2）題目的多樣性。要想提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力，必須通過(guò)多樣性的題目訓(xùn)練，從而提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好在多樣性的題目中，選擇適合自己或者感興趣的題目，進(jìn)行研究解決，同時(shí)給予學(xué)生啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)生活中可以用計(jì)算機(jī)解決的實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到將知識(shí)靈活運(yùn)用的目的；

（3）題目的典型性。實(shí)踐的題目要做到反復(fù)推敲，起到舉一反三的效果，打磨出一批經(jīng)典題目，既要結(jié)合實(shí)際生活問(wèn)題，又要能體現(xiàn)程序設(shè)計(jì)用到的典型方法、算法等；

（4）題目的可持續(xù)性。在題目?jī)?nèi)涵不變的前提下，對(duì)外延進(jìn)行與時(shí)更新，從而提高題目的生命周期，這類題目要求做到題目不變，但其實(shí)現(xiàn)的手段、技術(shù)可以不斷的更新，重點(diǎn)是讓學(xué)生通過(guò)做這類題目獲得問(wèn)題求解能力。

（5）具有代表性的題目。所有的題目都來(lái)之于生活，但要從實(shí)際問(wèn)題中尋找到具有代表性的題目的難度在不斷地增加，這類題目要求重點(diǎn)鍛煉學(xué)生的算法能力或者編程能力。這幾個(gè)題目問(wèn)題將是以后課程中的重點(diǎn)，只有實(shí)踐題目具備了以上五個(gè)特性，才能更好地達(dá)到課程培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)。

今后的工作方向：針對(duì)目前課程中存在的問(wèn)題，對(duì)新的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行改革，將原來(lái)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程兩冊(cè)理論課程改成理論加實(shí)踐兩部分，理論部分放到第一學(xué)期講解，實(shí)踐環(huán)節(jié)部分放到第二學(xué)期。實(shí)踐環(huán)節(jié)則根據(jù)學(xué)生對(duì)課程掌握情況不同，分成兩個(gè)同步實(shí)踐課，一個(gè)是程序設(shè)計(jì)提高實(shí)驗(yàn)，面向基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的同學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠熟練掌握和應(yīng)用C 程序的基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，初步培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力；另一個(gè)是問(wèn)題求解策略訓(xùn)練，面向拔高同學(xué)，使學(xué)生在具備基本程序設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)上，充分利用C 程序知識(shí)對(duì)典型問(wèn)題求解的策略進(jìn)行訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生建立算法思維，并運(yùn)用到問(wèn)題求解中，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)這種改革做到因材施教，從而提高專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量。在重視實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)思想下，持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)，以提高學(xué)生對(duì)于課程學(xué)習(xí)的積極性和應(yīng)變能力，最終達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。