程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的新思路

劉硯

摘 要：程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革一直在持續(xù)，大量的新方法、新概念被運(yùn)用，為課程改革提供助力。本文立足程序設(shè)計(jì)思想的發(fā)展變化，對當(dāng)下程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出應(yīng)對的方法，以期為程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革提供新思路。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)? ? 教學(xué)改革? ? 編程思想

程序設(shè)計(jì)是一門開展教學(xué)時(shí)間較長的計(jì)算機(jī)類專業(yè)核心課程，各職業(yè)院校在程序設(shè)計(jì)方面的師資及教學(xué)資源都具有一定的儲備，也積累了很多教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，程序設(shè)計(jì)語言也在快速更迭，相關(guān)的課程內(nèi)容也在同步更新。從早期的Fortran、Basic、C、C++到其后的Java、C#，再到現(xiàn)在最為流行的Python等，程序設(shè)計(jì)理念也不斷革新。筆者依據(jù)編程思想的發(fā)展變化，分析程序設(shè)計(jì)課程應(yīng)重點(diǎn)把握的要點(diǎn)，對當(dāng)下程序設(shè)計(jì)課程出現(xiàn)的問題與挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，并探討課程改革的切入點(diǎn)，以期為同類研究提供新的思路。

一、程序設(shè)計(jì)思想概述

（一）面向過程的編程思想

在越來越多的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)的用途被不斷拓寬。當(dāng)計(jì)算機(jī)不再僅僅是數(shù)學(xué)運(yùn)算的工具，而可以處理更多復(fù)雜的業(yè)務(wù)時(shí)，語言也必然需要升級。高級程序設(shè)計(jì)語言被創(chuàng)造出來，更多的人能夠與計(jì)算機(jī)對話，更多的資源投入計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)過程，也就意味著有更多的思想注入其中。在程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，工程師們結(jié)合工作與生活中積累的智慧，創(chuàng)建了面向過程的程序設(shè)計(jì)思想，按照業(yè)務(wù)邏輯自頂向下逐步解決問題，這是一種“自然而然”的思考模式，在很多場景中這種思想十分有效，這也成為很長時(shí)期內(nèi)主流的開發(fā)思想。

（二）面向?qū)ο蟮木幊趟枷?/p>

當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯變得越來越復(fù)雜，軟件維護(hù)的成本控制的難度也在快速加大，代碼的復(fù)用性和擴(kuò)展性經(jīng)受著極大的考驗(yàn)。面向?qū)ο笏枷霗M空出世，沖擊了傳統(tǒng)的編程思路，在實(shí)踐中顯示出與眾不同的優(yōu)勢。這是一種從更高的角度審視問題，在大自然中汲取靈感，繼承、封裝與多態(tài)，用簡潔的概念詮釋復(fù)雜的機(jī)制、基于本質(zhì)的探索歸結(jié)的方法。

二、程序設(shè)計(jì)課程的著力點(diǎn)分析

程序設(shè)計(jì)思想的發(fā)展過程，一方面基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需求變化，另一方面也顯示了人類求新求變的更高的追求。教師在程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中，對于程序設(shè)計(jì)思想的發(fā)展過程應(yīng)予以涉及。

（一）計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)

了解硬件才能更好地了解軟件。在程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)過程中，對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解水平在一定程度上會影響對于軟件系統(tǒng)知識的理解深度。這與計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程具有緊密相關(guān)性。

（二）程序設(shè)計(jì)的意義

學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)之前，先要了解程序設(shè)計(jì)的意義，明確學(xué)習(xí)路徑的設(shè)計(jì)模式。編寫程序一開始自然是為了解決某些問題，比如科學(xué)家通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算來計(jì)算導(dǎo)彈的運(yùn)行軌跡，或者開發(fā)一套系統(tǒng)工具為計(jì)算機(jī)用戶提供輔助。但是程序設(shè)計(jì)的意義不僅僅在于解決問題本身，更在于其過程。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)用戶的需求，將問題抽象，需要分而治之，還需要理清邏輯。通過上述過程，能讓程序設(shè)計(jì)者與問題的領(lǐng)域距離更近，可以進(jìn)行更多跨界的嘗試，鍛煉邏輯思維能力。

（三）提高編程水平的方法

編程水平的提高離不開實(shí)踐，這和其他語言的學(xué)習(xí)有異曲同工之處，語言的習(xí)得必定要運(yùn)用。實(shí)踐的方法有很多，基本離不開三件事：模仿、記憶、創(chuàng)新。這不是很特別的方法，但一定是有效的。仔細(xì)探究下去，會發(fā)現(xiàn)語言的學(xué)習(xí)不外乎以下這些步驟和過程。從最開始的拙劣的模仿，經(jīng)過一段時(shí)間的練習(xí)，會形成有效的記憶，運(yùn)用基本的語句會更加熟練，但是還會有很多部分不甚理解。再經(jīng)過更長時(shí)間的重復(fù)練習(xí)，可以嘗試改寫甚至創(chuàng)建全新的程序，完全自主地運(yùn)用自己的思想，從而達(dá)到新的階段。每一步都需要扎實(shí)的實(shí)踐，這是無法跳過的必然路徑。

（四）懂得程序之美

程序設(shè)計(jì)不是冰冷的字符集合，可以是有溫度的美的呈現(xiàn)。如果學(xué)習(xí)者在一開始就選擇優(yōu)美的程序進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)，將更容易獲得鑒賞美的能力，之后在不斷的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)更多的美，再進(jìn)一步創(chuàng)建新的美。

三、程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）弱化硬件基礎(chǔ)教學(xué)

開設(shè)程序設(shè)計(jì)課程的專業(yè)，并未設(shè)置計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的先導(dǎo)課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)，學(xué)生缺乏對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本了解。這樣的現(xiàn)象并非罕見，在編程熱的當(dāng)下，計(jì)算機(jī)硬件并未受到應(yīng)有的重視。而對計(jì)算機(jī)有基本了解的人們應(yīng)該意識到，軟件與硬件是缺一不可的，在學(xué)習(xí)時(shí)也是如此。不了解計(jì)算機(jī)硬件的原理，就無法從更深層次上理解程序的作用，將直接影響學(xué)習(xí)者能夠?qū)W習(xí)到的知識的深度。

（二）忽略課程意義的闡述

為了提高課程教學(xué)的效率，精簡課程內(nèi)容，達(dá)到速成的目標(biāo)，有部分程序設(shè)計(jì)課程“直奔主題”，讓學(xué)生直接上機(jī)實(shí)踐，認(rèn)為在實(shí)踐中獲得經(jīng)驗(yàn)才是有益的。實(shí)際上，缺少對課程意義的理解，學(xué)生即使“熟練”地寫出了代碼片段，也不能表明其具有更高水平的設(shè)計(jì)思維。缺乏必要的導(dǎo)語，忽略為學(xué)生闡明課程的意義，將無法讓學(xué)生清晰地了解課程的知識會對其產(chǎn)生的影響，從而影響學(xué)生主動地接受學(xué)習(xí)相關(guān)知識。

（三）缺乏有效的練習(xí)

程序設(shè)計(jì)課程的練習(xí)題目是需要科學(xué)設(shè)計(jì)的，而不是簡單的量的堆積。目前的相關(guān)教材很大部分仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)題內(nèi)容，無視不同程序設(shè)計(jì)語言之間的差異，忽略不同編程思想的適用場景，沒有科學(xué)的循序漸進(jìn)和統(tǒng)一的業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)。這是由于沒有將習(xí)題的設(shè)計(jì)看作教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。這樣的練習(xí)，無法形成有效的實(shí)踐。有的教師試圖使用題量來征服學(xué)生，認(rèn)為量變產(chǎn)生質(zhì)變，然而僅僅是量的堆積，缺乏針對性的指導(dǎo)，刷題的結(jié)果也只是事倍功半。

（四）輕視編程中的美育

程序設(shè)計(jì)課程普遍在工科專業(yè)中開設(shè)，因此有人認(rèn)為程序設(shè)計(jì)以解決問題的效率為最高追求。在課程教學(xué)中，更多側(cè)重于問題的解決之道，很少提及程序設(shè)計(jì)過程中還有美的存在。這樣的課程設(shè)計(jì)往往不講求程序示例的優(yōu)劣選擇，只將經(jīng)驗(yàn)擺出，或是借鑒其他教材中的范例，不做選揀，只要解決問題即可，沒有考慮代碼的可讀性，也不在意代碼的規(guī)范性，更不理會思想的多樣性。這樣的程序設(shè)計(jì)教學(xué)盡管看上去完成了任務(wù)，卻為學(xué)生的進(jìn)階之路制造了諸多障礙。學(xué)生一旦習(xí)慣于散漫的編寫方式，忽略代碼的規(guī)范性和可讀性，在工作中將難以適應(yīng)嚴(yán)格的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，而再糾正的成本會成倍增加。

四、程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革思路

（一）開設(shè)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)類課程中應(yīng)增加計(jì)算機(jī)硬件知識教學(xué)內(nèi)容的占比，或者在條件允許的情況下開展計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐周活動。目的是讓學(xué)生充分了解計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識及工作原理，借助實(shí)驗(yàn)板讓學(xué)生動手操作機(jī)器指令的輸入，并觀察和分析程序運(yùn)行的過程。學(xué)生在實(shí)踐的過程中，通過對實(shí)驗(yàn)的操作與分析，能夠更好地吸收抽象的教學(xué)內(nèi)容，并且深入地理解軟件與硬件協(xié)調(diào)一致的機(jī)理，這對其后續(xù)的程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)能夠產(chǎn)生積極影響。

（二）提高教師的理論水平

程序設(shè)計(jì)課程的教師不僅需要具有過硬的操作能力，也需要具有較高的理論水平。因?yàn)榻處熑粝雽W(xué)生闡明程序設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，并非僅僅會寫程序就可以了，還需要在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上凝結(jié)更多的思考，對程序設(shè)計(jì)有著合理且獨(dú)特的見解。這也要求教師不能剛看完幾本編程書籍、編寫了若干程序片段就匆匆上崗，應(yīng)當(dāng)以謙卑的精神，不斷地學(xué)習(xí)，持續(xù)地思考，不輟地實(shí)踐，方能給予學(xué)生更優(yōu)質(zhì)的引領(lǐng)。

（三）科學(xué)編選練習(xí)題目

教師對于因循守舊的練習(xí)題目要果斷拒絕，要充分了解不同編程語言的特性，循序漸進(jìn)地編選習(xí)題，要提供不同層次的題目以滿足不同層次學(xué)生的需求。習(xí)題還應(yīng)保持?jǐn)U展性，這與軟件開發(fā)根據(jù)需求不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)、擴(kuò)展新的用途的實(shí)際相符。教師不應(yīng)出于簡化工作的考慮設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的解答，要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思想和分享，發(fā)現(xiàn)更巧妙的思路，這也是學(xué)生學(xué)習(xí)如何形成自己的最佳實(shí)踐的有效途徑。

（四）注入美的教育

美的教育不應(yīng)只局限在文學(xué)、藝術(shù)類課程中，任何一門學(xué)科都有各自的獨(dú)特之處和精致點(diǎn)，這便是美的源泉。

在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)過程中，代碼也可以是優(yōu)雅的。教師首先應(yīng)當(dāng)了解優(yōu)秀的代碼的樣子，然后才能為學(xué)生提供美的范例。學(xué)生通過比較可以直觀地了解優(yōu)秀的代碼美在何處，其美在于形式，更在于思想，是內(nèi)與外的和諧統(tǒng)一。每一段代碼的編寫都應(yīng)踐行對美的追求，不是空談，而是扎實(shí)的實(shí)踐。學(xué)生在課程中獲得的審美能力，將幫助他們在生活中發(fā)現(xiàn)更多的美。

程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)不是新的課題，卻仍是需要關(guān)注的。因?yàn)橹v求效率，人們傾向于刪繁就簡，卻丟掉了最寶貴的思想內(nèi)涵。而把一門課程當(dāng)作一門藝術(shù)去追求，或許可以打開新思路。

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（作者單位：天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）