前置性學(xué)習(xí)在高校程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐研究

謝黨恩 梁瑞 張志立

關(guān)鍵詞：前置性學(xué)習(xí)；PTA 平臺(tái)；課程改革；程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1 研究背景

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)新生入校后的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的必修課，也是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，因此在整個(gè)課程體系中占據(jù)舉足輕重的地位。

結(jié)合學(xué)校實(shí)際，該課程以C語言為依托，主要講授程序設(shè)計(jì)語言的基本原理和程序設(shè)計(jì)方法。在整個(gè)培養(yǎng)方案中，期望通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，能夠利用編程工具熟練進(jìn)行程序的編輯、編譯、連接、運(yùn)行并對(duì)程序能夠調(diào)試和測(cè)試，具備初步的分析問題和利用計(jì)算機(jī)表述復(fù)雜工程問題的能力，為后續(xù)課程如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等課程打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)狀分析

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容較多，實(shí)踐性較強(qiáng)，有一定抽象性，對(duì)初學(xué)者有一定難度。為配合高校課程改革“減學(xué)分、減學(xué)時(shí)”的總體指導(dǎo)思想，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)也受到一定程度的縮減[2]，導(dǎo)致教師在課時(shí)的安排上總是存在捉襟見肘的困難，加之新生入校后軍訓(xùn)還要占用2周左右的時(shí)間，進(jìn)一步加劇了“課時(shí)不足”現(xiàn)象的產(chǎn)生?！罢n時(shí)不足”最終表現(xiàn)在任課教師講授到在該課程后面重點(diǎn)內(nèi)容（如指針、鏈表等）時(shí)只能點(diǎn)到為止，而這部分內(nèi)容對(duì)后續(xù)課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的，由此會(huì)引發(fā)一系列不良的連鎖反應(yīng)。

3 前置性學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究

3.1 前置性學(xué)習(xí)

“前置性學(xué)習(xí)”本質(zhì)上是學(xué)習(xí)起點(diǎn)的前移，即學(xué)生先進(jìn)行個(gè)性化的自學(xué)，將學(xué)習(xí)任務(wù)提前。前置性學(xué)習(xí)一般安排在課外進(jìn)行，教師可以提前發(fā)布相關(guān)章節(jié)任務(wù)，然后讓學(xué)習(xí)者帶著問題和思考進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

3.2 前置性學(xué)習(xí)的可行性

1）環(huán)境及資源可行性

隨著我國“互聯(lián)網(wǎng)+教育”工程的不斷推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)觸及千家萬戶，即便是在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村，互聯(lián)網(wǎng)也都已經(jīng)有效覆蓋，為遠(yuǎn)程教學(xué)提供了保障[3]。同時(shí)，各類網(wǎng)絡(luò)教育資源平臺(tái)也應(yīng)運(yùn)而生，尤其是近幾年受疫情影響，各高校都建有自己的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，為前置性學(xué)習(xí)提供了條件。

2）設(shè)備可行性

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，硬件設(shè)備的性能越來越高，但價(jià)格越來越低，這也為普通家庭購買電腦提供了可行性。對(duì)于高考被錄取到計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，配置計(jì)算機(jī)是開展后續(xù)學(xué)習(xí)的前提條件。因此，很多家長在接到孩子錄取通知書后，都會(huì)在開學(xué)前為學(xué)生配置一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)（以筆記本電腦為主），這也為本課程的前置性學(xué)習(xí)的實(shí)踐操作提供了可行性。

3）時(shí)間可行性

從學(xué)生接到入學(xué)通知書（以許昌學(xué)院為例，一般在8月10日左右）至學(xué)生入學(xué)報(bào)到（9月初），學(xué)生在家有大約20天的空閑時(shí)間，利用這段時(shí)間將學(xué)生組織起來每天抽出3～4小時(shí)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的前置性學(xué)習(xí)，絕大部分學(xué)生是可以接受的。

3.3 前置性學(xué)習(xí)的實(shí)施方法

前置性學(xué)習(xí)以學(xué)生自學(xué)為主，但需要任課教師制定相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、完備的自學(xué)方法、還要精選與自學(xué)內(nèi)容匹配的練習(xí)題，同時(shí)還要與學(xué)生建立通暢的線上答疑渠道（QQ群等）。

3.3.1 優(yōu)選合適的前置學(xué)習(xí)內(nèi)容

針對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，課程組在實(shí)施過程中，選取了教材前三章的內(nèi)容并凝練為5個(gè)基本學(xué)習(xí)模塊作為學(xué)生前置性學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。這些模塊主要包括：

1）程序設(shè)計(jì)和C語言介紹：讓學(xué)生了解程序設(shè)計(jì)語言的內(nèi)涵，熟練掌握C語言程序的開發(fā)過程。

2）C語言的基本知識(shí)：介紹C語言的基本數(shù)據(jù)類型、常量和變量的使用方法、C語言的各類運(yùn)算法和表達(dá)式的使用方法等。

3）順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)：重點(diǎn)掌握printf 語句和scanf語句的使用方法。

4）分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)：重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)程序流程圖的繪制方法，掌握單分支、雙分支及多分支的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。

5）循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)：主要介紹C語言的3種循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序代碼設(shè)計(jì)。

3.3.2 制定授課方案

授課方案的制定采用騰訊會(huì)議隔天授課的形式，每次授課時(shí)長2個(gè)小時(shí)。采用隔天授課主要是考慮到學(xué)習(xí)者的接受能力，放慢節(jié)奏，確保學(xué)生打牢基礎(chǔ)。

如表1所示為實(shí)施過程中的具體時(shí)間安排表。其中第一次課主要為沒有電腦的同學(xué)采購電腦做準(zhǔn)備，幫助同學(xué)們選擇機(jī)型，根據(jù)自己的所學(xué)專業(yè)選擇合適的硬件配置，盡量讓學(xué)生獲得較高的性價(jià)比。接下來大概有一周的時(shí)間供大家去采購硬件設(shè)備。后續(xù)的7 堂課，基本上按照預(yù)定的模塊內(nèi)容開展線上授課。

線上授課全程錄像并在課后及時(shí)上傳到學(xué)習(xí)通在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，供同學(xué)們進(jìn)行回放學(xué)習(xí)，也為不能參與直播課堂的同學(xué)提供了學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

3.3.3 精選同步練習(xí)題

程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)重在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，為了確保學(xué)生有足夠的上機(jī)實(shí)踐時(shí)長，課程組借助于PTA平臺(tái)[4]發(fā)布了57道同步練習(xí)題，學(xué)生在每次授課結(jié)束通過實(shí)操這些題目來檢驗(yàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。PTA是由浙江大學(xué)主導(dǎo)，杭州百騰教育科技有限公司管理運(yùn)營，全國高校教師共同建設(shè)的程序設(shè)計(jì)類課程的輔助教學(xué)平臺(tái)[5]。如圖1所示，在PTA平臺(tái)上教師可以建立并分享自己的題目集、創(chuàng)建自己的班級(jí)、布置作業(yè)、統(tǒng)計(jì)成績并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等。

學(xué)生通過平臺(tái)完成作業(yè)，提交代碼，平臺(tái)自動(dòng)完成批改，并生成相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以實(shí)時(shí)看到自己在班級(jí)中的排名情況，在動(dòng)手實(shí)踐的過程中形成一種“你追我趕”的學(xué)習(xí)氛圍，如圖2所示。

3.3.4 做好答疑及引導(dǎo)

通過建立線上QQ群，及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。首先，教師要堅(jiān)持“授之以漁”的思想，避免“就題論題”。在問題的解答過程中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生借助于互聯(lián)網(wǎng)手段自主解決問題的能力，教師給予學(xué)生的是一種普適性的解決同類問題的手段或方法，而不要局限于學(xué)生提出的問題本身。

其次，要引導(dǎo)學(xué)生“互幫互助”，在班級(jí)內(nèi)部解決問題。教師要引導(dǎo)學(xué)生把遇到的問題用簡潔準(zhǔn)確的語言在QQ群中進(jìn)行描述，然后配以問題截圖，讓同學(xué)們一起思考問題的解決辦法。在這個(gè)過程中，可能有的同學(xué)也遇到了類似問題并已解決，就可以直接給出解決方案。這種方式不僅可以有效降低教師答疑的工作量，也有助于培養(yǎng)了學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力。

此外，答疑環(huán)節(jié)可以請(qǐng)高年級(jí)的學(xué)習(xí)成績較好的學(xué)生入群做助教，協(xié)助老師解答問題。教師要做到及時(shí)查看學(xué)生問題是否得到解決，一定不能出現(xiàn)長期無答復(fù)的情況，避免挫傷學(xué)生的前置性學(xué)習(xí)積極性。

4 實(shí)踐效果及分析

經(jīng)過近20天的前置性學(xué)習(xí)，學(xué)生入校后組織進(jìn)行了一次摸底測(cè)驗(yàn)，主要用于檢驗(yàn)學(xué)生在假期學(xué)習(xí)的成果。本次測(cè)驗(yàn)借助于PTA平臺(tái)發(fā)布，要求在40分鐘內(nèi)完成4道編程題，涵蓋程序設(shè)計(jì)中數(shù)字類型及表達(dá)式應(yīng)用、分支語句及循環(huán)語句的使用等知識(shí)點(diǎn)（如圖3 所示），參與測(cè)評(píng)學(xué)生總計(jì)129人。

從總體考試成績分布情況可以看出（如圖4 所示）：（1）11位同學(xué)在有限時(shí)間內(nèi)拿到了滿分；（2）有近20%同學(xué)得分在[80，100）分之間，至少做對(duì)了3道題；（3）過半數(shù)的學(xué)生（69人）成績?cè)赱50，80）分之間，至少完成了2道題；（4）存在少部分同學(xué)（26人）得分小于50分，其中有20個(gè)同學(xué)得分大于20分（完成了1道題），有6個(gè)同學(xué)得0分。

學(xué)生入校后，經(jīng)調(diào)研6名得0分的同學(xué)在接到通知書后，始終沒有加入班級(jí)QQ群，未得到提前學(xué)習(xí)的信息，因此在報(bào)到前沒能正常開展“前置性學(xué)習(xí)”，加上高中階段也沒有接觸過程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)或培訓(xùn)，對(duì)C語言編程一無所知，無法完成測(cè)試題目。11 位得滿分的同學(xué)，除了按時(shí)參與了假期幾次線上課程的學(xué)習(xí)外，還及時(shí)完成了57道同步作業(yè)，全部通過系統(tǒng)檢測(cè)。

從成績分布可以看出，前置性學(xué)習(xí)在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)編程能力方面取得了不錯(cuò)的效果。在沒有正式授課之前能夠通過短時(shí)間的學(xué)習(xí)，完成2道及以上的題目的學(xué)生比例高達(dá)80%，說明學(xué)生已經(jīng)跨過了程序設(shè)計(jì)入門階段的“黑暗時(shí)刻”，具備了初級(jí)的編程思維能力。

5 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)表明，大一新生自拿到錄取通知書到正式報(bào)到這段時(shí)間屬于是一個(gè)完全放飛自我的短暫時(shí)期（差不多有近1個(gè)月的時(shí)間），利用這段時(shí)間讓學(xué)生集中精力學(xué)習(xí)一門大學(xué)階段的基礎(chǔ)編程課程是完全可行的，并且是高效的。

本文詳細(xì)介紹了計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)借助于前置性學(xué)習(xí)方法，利用短暫的20天時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生積極開展程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的前置學(xué)習(xí)，并配以同步的練習(xí)題目，可以有效提升學(xué)生的編程思維能力，同時(shí)也解決了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程開課學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足的問題。學(xué)生入校后，已經(jīng)進(jìn)行過前置性學(xué)習(xí)的內(nèi)容就可以加快授課進(jìn)度，為后續(xù)的內(nèi)容預(yù)留出更多的教學(xué)時(shí)間。