體驗式編程教學(xué)的應(yīng)用研究

唐思源 白金牛 李擎乾

摘 要 針對編程課程入門難 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高等問題 文章利用體驗式編程教學(xué)方法對 數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù) 課程進行實踐研究 通過實驗教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動等方法培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和協(xié)作能力 使學(xué)生建立編程思維 在完成教學(xué)任務(wù)的同時 也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和小組成員之間的溝通及團隊合作能力

關(guān)鍵詞 體驗式編程教學(xué) 數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù) 課程 任務(wù)驅(qū)動 編程思維

中圖法分類號g642? ?文獻標識碼a

１ 引言

“數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)”是一門以編程為主的實踐操作課程，學(xué)習(xí)本課程之前，需要掌握一門編程語言和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫原理的相關(guān)知識。該課程主要講述的是ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以應(yīng)用ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ 平臺工具，進行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)修改、刪除等操作，還可以對數(shù)據(jù)庫的安全性和數(shù)據(jù)庫的完整性進行控制和管理等［１］ 。同時，可以將數(shù)據(jù)庫與前臺編程工具ＡＳＰ．ＮＥＴ 和Ｊａｖａ等進行連接，前臺界面可以增、刪、改、查數(shù)據(jù)，后臺數(shù)據(jù)庫也可以操作和管理前臺數(shù)據(jù)。

在開設(shè)該課程的過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生主動參與編程活動的積極性不高、自主學(xué)習(xí)能力較差，主要原因是很多學(xué)生沒有建立編程思維，對代碼的整體框架結(jié)構(gòu)不理解，只能死記硬背一些不能理解的語法規(guī)則，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，無法提高學(xué)習(xí)興趣。此外，教師的教學(xué)難度也加大，教學(xué)效果也不理想，沒有達到預(yù)期的教學(xué)目標。因此，本文提出體驗式編程教學(xué)方法，該方法通過實驗教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動法等［２］ 培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和協(xié)作能力，讓學(xué)生在動手實踐和完成編程任務(wù)的過程中，通過編程體驗活動，獲取知識并主動思考、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

２ 搭建編程體驗式教學(xué)模型

編程體驗教學(xué)是在體驗教學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在教學(xué)的過程中，又借鑒了任務(wù)驅(qū)動和實驗教學(xué)等方法。任務(wù)驅(qū)動法的教學(xué)過程是：老師先根據(jù)教學(xué)大綱下發(fā)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中獲得所學(xué)知識［３］ 。實驗教學(xué)是以學(xué)生動手操作為主，完成具體的實踐操作內(nèi)容而獲得學(xué)習(xí)知識的過程。在實驗過程中，教師可以根據(jù)實際情況有針對性地進行指導(dǎo)。在利用體驗教學(xué)方法講授課程時，首先要搭建比較理想的學(xué)習(xí)環(huán)境，吸引學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)中，從而培養(yǎng)學(xué)生的動手、協(xié)作和實踐能力。搭建編程體驗式教學(xué)模型分為４ 步。第１ 步，教師設(shè)計并規(guī)劃編程體驗環(huán)境，搭建以計算機為主的軟硬件開發(fā)平臺，并指導(dǎo)學(xué)生熟悉編程環(huán)境，并盡量提供形象生動的素材把學(xué)生帶入編程環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生逐漸建立編程思維和對程序有一定的感悟。同時，積極鼓勵學(xué)生多進行課上及課下的實踐動手操作，盡快熟悉編程環(huán)境。第２ 步，根據(jù)教學(xué)目標設(shè)計合理的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)所學(xué)知識的重點和難點。課堂上，教師可以采用案例法講授每一個模塊的知識點，先編寫完整的代碼并進行演示，讓學(xué)生體會編程體驗的效果，逐步建立編程思維，然后學(xué)生模仿教師進行編程，在學(xué)生完成教師交給的素材內(nèi)容時，教師需要指導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生具體的實驗和學(xué)習(xí)過程。第３ 步，在開展教學(xué)的過程中，教師需要組織學(xué)生之間進行分組討論和交流，實現(xiàn)學(xué)習(xí)技能、知識和經(jīng)驗的信息共享，每個小組需要對學(xué)習(xí)過程進行總結(jié)，以建立編程體驗感悟。交流的方式除了對班級學(xué)生進行分組的直接交流外，還可以建立ＱＱ 群，或利用慕課平臺進行間接交流，合理選擇通信工具可以輔助師生或生生之間協(xié)作交流。同時，慕課平臺還會記錄溝通內(nèi)容，也可以將其作為教師對學(xué)生的評價材料。第４ 步，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評價。評價內(nèi)容包括３ 方面。（１）完成編程任務(wù)的效率?？梢酝ㄟ^編寫代碼的時間和行數(shù)、運行的時間及結(jié)果等評估。（２）完成編程任務(wù)所用的方法和手段。評價學(xué)生是否充分利用互聯(lián)網(wǎng)和其他信息資源，也能幫助教師了解學(xué)生之間的個體能力差異，教師可以根據(jù)實際情況，有針對性地對部分學(xué)生給予一定的幫助和指導(dǎo)。（３）完成編程任務(wù)的態(tài)度和情緒。及時評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為也是重要部分，如是否有較高的學(xué)習(xí)積極性、是否對編程感興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度是否端正等，可以通過檢查實驗報告、課堂提問等方式進行及時有效的評價。

這４ 個步驟組成了編程體驗教學(xué)的循環(huán)模式，也是一個循序漸進不斷深入學(xué)習(xí)的模式，學(xué)生經(jīng)過這樣不斷的循環(huán)學(xué)習(xí)獲得所學(xué)知識，并不斷提升自己的編程能力。

３ 執(zhí)行編程體驗式教學(xué)

體驗式編程教學(xué)的執(zhí)行過程如下。第１ 步，課前準備。準備好電子課件，制定合理的編程教學(xué)內(nèi)容，上傳與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的素材和教學(xué)資料，搭建好編程環(huán)境，下發(fā)指定的教學(xué)任務(wù)等。第２ 步，課中講授授課內(nèi)容。明確課程的重點和難點，拓展相關(guān)知識點，對關(guān)鍵程序步驟及代碼進行講解和演示。第３ 步，開展編程教學(xué)活動。教師分配任務(wù)，學(xué)生自主或分小組進行編程，并完成單元學(xué)習(xí)任務(wù)，教師對學(xué)習(xí)者遇到的一些難點可以適當(dāng)給予指導(dǎo)，對個別完成學(xué)習(xí)任務(wù)困難的學(xué)生可以加大指導(dǎo)力度，任務(wù)結(jié)束后，上傳完成的編程體驗任務(wù)作品。第４ 步，對本次編程體驗教學(xué)進行總結(jié)，教師組織交流討論，小組匯報或作品展示，分享學(xué)習(xí)體會和學(xué)習(xí)方法。第５ 步，對學(xué)習(xí)者提交的作品質(zhì)量進行評分，包括小組互評和教師評價，最后讓學(xué)習(xí)者完成本次編程體驗教學(xué)的實驗報告。

４ “數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)” 編程體驗課程的總體設(shè)計與實現(xiàn)

本課程選擇的實驗對象為信管專業(yè)３ 年級本科生，共４０ 位學(xué)生，都有一定的高級語言編程基礎(chǔ)，并已開設(shè)了“數(shù)據(jù)庫原理”課程。實驗條件也完全具備，選擇的是本校計算機學(xué)院的專業(yè)機房，學(xué)生人手一臺計算機并安裝了軟件環(huán)境，教師可實現(xiàn)演示和控制學(xué)生計算機。講授該課程的教師也具備高學(xué)歷、高級職稱，以及教學(xué)方法多樣化等優(yōu)勢，教師可以利用學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺，上傳學(xué)習(xí)資料，與學(xué)生進行溝通互動、批改作業(yè)等。

“數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)”課程的教學(xué)目的是學(xué)生在學(xué)完本課程后，能夠熟練掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念和理論、數(shù)據(jù)模型及概念模型、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言、關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論、ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２００８ 的各主要組件、ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２００８ 數(shù)據(jù)庫的管理和表的簡單管理、、基礎(chǔ)的Ｔｒａｎｓａｃｔ?ＳＱＬ 的單表和多表的查詢語句、簡單數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，并使用目前比較流行的高級程序設(shè)計語言開發(fā)具體的應(yīng)用系統(tǒng)。同時，使學(xué)生具有初步分析實際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐與創(chuàng)新能力［４］ 。

本課程不僅僅是讓學(xué)生掌握一門數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其主要目的是通過完成每一個模塊的編程實驗，讓學(xué)生真實體驗數(shù)據(jù)庫技術(shù)所包含的程序思想，讓學(xué)生建立編程思維。通過“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”實例貫穿整個單元學(xué)習(xí)模塊，該實例提供給學(xué)生具體的學(xué)生信息，如學(xué)號，姓名，班級等，也提供學(xué)生必要的代碼，學(xué)生可以通過對代碼的修改或者重新編寫實現(xiàn)對“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”中表的數(shù)據(jù)查詢、管理、創(chuàng)建視圖、存儲過程和觸發(fā)器等。學(xué)習(xí)完前９ 個模塊后，可以利用ＡＳＰ．ｎｅｔ 和Ｊａｖａ 等訪問數(shù)據(jù)庫，搭建一個前臺界面來增、刪、改、查后臺數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。學(xué)生每完成一個模塊的學(xué)習(xí)任務(wù)，需要把作品上傳到慕課平臺，還要完成實驗報告的撰寫，教師根據(jù)作品質(zhì)量和實驗報告內(nèi)容給予合理的評價。

５ 教學(xué)效果分析

利用編程體驗式教學(xué)方法完成對實驗班的課程教學(xué)后，為了驗證該教學(xué)方法的可行性，以及與對照班比較教學(xué)效果是否有所改進，對實驗班級的所有學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷。通過實際調(diào)研、網(wǎng)絡(luò)搜索和收集資料等合理設(shè)計問卷結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，如學(xué)生對編程體驗教學(xué)的滿意度、對該教學(xué)方法的建議、利用該教學(xué)方法的收獲、該教學(xué)方法有哪些缺點等，此次共發(fā)放問卷４０ 份，填寫完問卷內(nèi)容的五分之四表示問卷有效，最終經(jīng)過分析和統(tǒng)計，共收回有效問卷３７ 份。

通過ＳＰＳＳ２０．０ 數(shù)據(jù)處理軟件對回收的數(shù)據(jù)進行可靠性分析，問卷的可靠性越高就表明學(xué)生通過編程體驗教學(xué)之后的主觀感受就越真實［５］ 。通過ＳＰＳＳ２０．０ 中的信度可以判斷回收數(shù)據(jù)的可靠性，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，Ｃｒｏｎｂａｃｈｓ Ａｌｐｈａ 系數(shù)為０．８１２，表明本次收集的問卷可信度較高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果相對可靠［６］ 。對收集的問卷進行分類和總結(jié)得出，８０％的學(xué)生對該教學(xué)方法的效果較滿意，６０％的學(xué)生比較適應(yīng)這種教學(xué)效果，不適應(yīng)的學(xué)生主要原因是編程基礎(chǔ)薄弱，在規(guī)定時間內(nèi)完不成單元模塊的學(xué)習(xí)任務(wù)，還沒有建立編程思維模式。９０％的學(xué)生有比較好的學(xué)習(xí)態(tài)度，能認真并積極主動地完成教學(xué)任務(wù)，１０％的學(xué)生還沒有完全投入到學(xué)習(xí)任務(wù)的原因是平時沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有較大的惰性心理，針對這部分學(xué)生，教師將積極加強與他們的溝通。

６ 結(jié)束語

利用體驗式編程教學(xué)方法可以打破傳統(tǒng)教學(xué)的教師講解、操作演示、學(xué)生示范和教師評價，提升了學(xué)生對該課程的編程認識，加強了學(xué)生的實踐動手能力，也提高了小組成員之間的溝通和團隊合作能力。

本文開展的編程體驗式教學(xué)是讓學(xué)生在編寫代碼的過程中，培養(yǎng)學(xué)生建立編程思維模式，通過利用計算機的方式分析問題、拆解問題，最終解決問題。在問題導(dǎo)向的驅(qū)動下，學(xué)生可以建立算法結(jié)構(gòu)模型，并最終利用高級語言編寫代碼解決現(xiàn)實生活中的問題。使用體驗教學(xué)方式進行課堂教學(xué)，使學(xué)生可以自主沉浸在編程學(xué)習(xí)情境中，更加專注于學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而提升自身學(xué)習(xí)的專注力。在學(xué)習(xí)編程的過程中，學(xué)生每次編寫新的程序，其實都是在接受新的挑戰(zhàn)，而且在思考代碼搭建以及排錯時，又潛移默化地訓(xùn)練了其應(yīng)對困難和失敗的能力。當(dāng)編寫的程序成功運行時，那種完成作品的成就感和榮譽感，更是在鼓勵學(xué)生，讓學(xué)生對學(xué)習(xí)充滿動力和信心。

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作者簡介：

唐思源（１９８１—），碩士，教授，研究方向：數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機教育。

白金牛（１９６７—），碩士，教授，研究方向：計算機教育、計算機網(wǎng)絡(luò)。

李擎乾（１９７６—），碩士，研究館員，研究方向：高等教育、文獻檢索（通信作者）。