面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐*

劉三滿

(山西警官高等?？茖W(xué)校，山西 太原 030021)

1 面向?qū)ο蠼虒W(xué)面臨的困境和教學(xué)觀念［1］轉(zhuǎn)變

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在社會(huì)工作中應(yīng)用廣泛，是大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程，如同數(shù)學(xué)、外語一樣，是一門必修的基礎(chǔ)課，其教學(xué)內(nèi)容不針對(duì)某一專業(yè)領(lǐng)域，而主要涉及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)性和通用性的技術(shù)及應(yīng)用。這門課程的教學(xué)目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)分析問題、解決問題的意識(shí)與能力，提高學(xué)生的計(jì)算素質(zhì)，為將來應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識(shí)與技術(shù)解決自己專業(yè)實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。這門課程在教學(xué)中不應(yīng)當(dāng)做一門實(shí)用技術(shù)來看，而是一種廣義的素質(zhì)教育，是在潛移默化中提高學(xué)生的思維能力、分析問題與解決問題的能力，幫助設(shè)計(jì)者具備綜合的分析能力、靈活的解題方法以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)又是一門難學(xué)、難懂、難以應(yīng)用的課程。要以學(xué)生為主體，重視學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)規(guī)律，順應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。從內(nèi)容到形式上改革面向?qū)ο蠼虒W(xué)，以強(qiáng)化實(shí)踐性、培養(yǎng)較強(qiáng)的動(dòng)手能力為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)過程，組織一個(gè)新的教學(xué)體系，構(gòu)建與之相配套的教學(xué)模式，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”是我們?cè)诿嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)中迫切需要思考和解決的新課題。

2 教學(xué)方法的改革

在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)中，我們不再局限于單純介紹面向?qū)ο蠡菊Z法，而是本著面向未來的精神，把面向?qū)ο笞鳛橐环N實(shí)踐工具，以程序設(shè)計(jì)方法為主線、語法和結(jié)構(gòu)為核心，能力培養(yǎng)和提高學(xué)習(xí)興趣為目標(biāo)，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合、先進(jìn)性與基礎(chǔ)性的統(tǒng)一，變應(yīng)試為應(yīng)用。

在教學(xué)內(nèi)容上，摒棄以往以講述語法為主的教學(xué)內(nèi)容，重視新形勢(shì)下新方法、新規(guī)則和新思想的傳授，把程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域最新、最有價(jià)值的思想和方法滲透到面向?qū)ο笾校寣W(xué)生多角度、多方式掌握程序設(shè)計(jì)的精髓，培養(yǎng)學(xué)生無論以后使用什么語言編程，都能靈活應(yīng)用這些思想和方法的能力。

2.1 先過程后對(duì)象的教學(xué)方法

皮亞杰在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織和重新組織的過程。學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要特點(diǎn)是一個(gè)“順應(yīng)”的過程，即學(xué)生不斷地對(duì)已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)做出必要的調(diào)整和更新，使它適應(yīng)新的學(xué)習(xí)對(duì)象，并實(shí)現(xiàn)“整合”。

考慮到絕大部分學(xué)生今后不會(huì)去搞程序開發(fā)，所以思維能力的培養(yǎng)是首要的。從這一角度來說，先過程、后對(duì)象的方法更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。而過程化的程序設(shè)計(jì)方法和解決問題的思路更切合學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，甚至可以說就是我們?nèi)粘７治鰡栴}、解決問題思路和步驟的一種計(jì)算機(jī)的代碼化，所以更易于被學(xué)生接受。

2.2 采用一體化教學(xué)方法

采用一體化教學(xué)方法，以程序案例為主教學(xué)，通過案例講解語法要點(diǎn)和難點(diǎn)。

在教學(xué)過程中，將學(xué)生學(xué)習(xí)概念、規(guī)律的過程設(shè)計(jì)成對(duì)這些問題的“生活化”和趣味化的活動(dòng)思維過程。精心編寫趣味性、實(shí)用性、難度適中的例題，做到用豐富的實(shí)用例題講述語法、概念及算法，而不是為了教語法而舉例。

“案例驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，是一種以應(yīng)用為目的、從實(shí)例出發(fā)的教學(xué)思路，體現(xiàn)的是一種以學(xué)生為本的教學(xué)思想，因而可以調(diào)動(dòng)起學(xué)生自主獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)愿望。應(yīng)用在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)中，就是講解語法時(shí)不停留在理論討論上，不是教會(huì)這一語法現(xiàn)象是什么，而是通過實(shí)例教會(huì)學(xué)生某一語法現(xiàn)象如何應(yīng)用。比如，算術(shù)運(yùn)算符中的求余運(yùn)算和整除運(yùn)算是比較有特色和應(yīng)用較多的運(yùn)算，在講解這兩個(gè)運(yùn)算符的時(shí)候，就不能只停留在寫兩個(gè)表達(dá)式讓學(xué)生計(jì)算出結(jié)果來，而應(yīng)該結(jié)合實(shí)例讓學(xué)生知道這樣的語法特色用在什么地方，怎么用，如通過求1 到5的倒數(shù)和這樣一個(gè)小例子使學(xué)生認(rèn)識(shí)整除運(yùn)算的特點(diǎn)及在今后級(jí)數(shù)求和運(yùn)算中如何避免其可能引起的誤差;通過一個(gè)求兩位整數(shù)的逆序數(shù)的小程序，學(xué)生就會(huì)明白整除運(yùn)算和求余運(yùn)算可以用來將一個(gè)整數(shù)的各個(gè)位數(shù)分解出來，待后續(xù)循環(huán)結(jié)構(gòu)介紹完畢時(shí)，又可將問題擴(kuò)展到求任意位數(shù)整數(shù)的逆序數(shù)。當(dāng)介紹到函數(shù)的概念時(shí)，又可將問題引申到回文數(shù)的判別，這樣將一個(gè)對(duì)學(xué)生來說很難的算法問題分散到各個(gè)部分來處理，不僅降低了算法講解的難度，也使學(xué)生能真切地體會(huì)到學(xué)習(xí)語法知識(shí)的必要性。

教學(xué)始終貫穿一個(gè)核心實(shí)例—— 學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的開發(fā)。選擇這樣一個(gè)系統(tǒng)的原因是學(xué)生比較熟悉有關(guān)成績(jī)的業(yè)務(wù)和功能，同時(shí)開發(fā)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)將涉及到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的全部知識(shí)點(diǎn)，從而通過該項(xiàng)目的實(shí)例化驅(qū)動(dòng)開發(fā)，有興趣地達(dá)到學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮哪繕?biāo)。

2.3 教學(xué)模式特色

集課堂、實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)于一體，教、學(xué)、研有機(jī)結(jié)合、相互促進(jìn)，形成了“課內(nèi)教學(xué)+課外俱樂部”、“常規(guī)教學(xué)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)+網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”、“開放實(shí)驗(yàn)室+自編教材+教學(xué)網(wǎng)站+教輔系統(tǒng)”、“課上現(xiàn)場(chǎng)編程互動(dòng)+課后作業(yè)練習(xí)+課下實(shí)驗(yàn)練兵+上機(jī)考試實(shí)戰(zhàn)+課外創(chuàng)新實(shí)踐提高”的立體化教學(xué)模式。

3 教學(xué)的組織實(shí)施

面向?qū)ο笳n程的教學(xué)目標(biāo)突出培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容上拋棄了過多的語法細(xì)節(jié)和非通用的或?qū)嶋H用途很少的語言特性，理出了重點(diǎn)和教學(xué)主線。

從學(xué)生的學(xué)習(xí)心理、認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，慎重地選擇教學(xué)方案，精心組織教學(xué)內(nèi)容，注意強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性、實(shí)用性、先進(jìn)性和系統(tǒng)性，兼顧教學(xué)和自學(xué)兩方面的適用性。精簡(jiǎn)過程化部分的內(nèi)容、降低其難度、銜接面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ顷P(guān)鍵。

主要特點(diǎn)如下:

(1)整個(gè)教材以結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，面向?qū)ο蟮母拍詈途幊趟枷霝閿U(kuò)展，MFC 編程基礎(chǔ)為補(bǔ)充，體現(xiàn)了先進(jìn)性和系統(tǒng)性的統(tǒng)一。

(2)淡化語法，尤其對(duì)語法難點(diǎn)通過實(shí)例具體而分散地介紹，舍棄對(duì)我們的教學(xué)對(duì)象不實(shí)用和過于復(fù)雜的內(nèi)容，如位運(yùn)算、共用體、多繼承等概念，體現(xiàn)了基礎(chǔ)性和實(shí)用性的統(tǒng)一。

(3)在內(nèi)容上降低難度，淡化了過于繁雜的指針概念，簡(jiǎn)化了字符串的處理方法，體現(xiàn)了基礎(chǔ)性和先進(jìn)性的統(tǒng)一。

(4)將面向?qū)ο蟮囊恍└拍钣袡C(jī)地滲透到過程化的內(nèi)容中去介紹，如引用、函數(shù)重載、默認(rèn)參數(shù)，這樣避免了在面向?qū)ο蟛糠旨薪榻B過多的概念而使學(xué)生產(chǎn)生畏難心理。

(5)教材強(qiáng)調(diào)算法的分析訓(xùn)練，有利于在學(xué)時(shí)緊張的情況下學(xué)生通過自學(xué)提高分析問題、解決問題的能力。

4 教學(xué)內(nèi)容安排

教學(xué)內(nèi)容的組織方式和切入點(diǎn)對(duì)強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)的作用至關(guān)重要。適宜的方法能夠自然引導(dǎo)學(xué)生從感性的、具體的認(rèn)識(shí)，升華到理性的、抽象的認(rèn)識(shí)、并提高實(shí)踐能力。

教學(xué)內(nèi)容的改革本著教學(xué)內(nèi)容突出基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐能力培養(yǎng)的原則，以應(yīng)用為目的，以“必需、夠用”為度，加強(qiáng)針對(duì)性和實(shí)用性。緊緊圍繞著高技能人才培養(yǎng)的主線，本著教學(xué)內(nèi)容突出基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐能力培養(yǎng)的原則，以應(yīng)用為目的，以“必需、夠用”為度。

過去教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)放在面向?qū)ο笳Z法知識(shí)點(diǎn)，結(jié)果使學(xué)生陷入眾多繁雜的語法中，產(chǎn)生畏學(xué)情緒。改革后在面向?qū)ο蠼虒W(xué)中，以程序編制牽引理論教學(xué)，以核心實(shí)例貫穿，以項(xiàng)目開發(fā)和程序的拓展驅(qū)動(dòng)教學(xué)，教學(xué)效果顯著提高。

在課程單元的教學(xué)中以完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為主線，采用項(xiàng)目拓展、項(xiàng)目遞進(jìn)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，在完成項(xiàng)目的過程中引入知識(shí)點(diǎn)，操練語法點(diǎn)。

在軟件開發(fā)能力方面的培養(yǎng)，同樣進(jìn)行分層次的設(shè)計(jì)與教學(xué)。首先是一套切合實(shí)際、有內(nèi)在聯(lián)系，不斷拓展的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單來保證基礎(chǔ)軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)，這是所有學(xué)生都應(yīng)該完成的內(nèi)容。

結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。

(1)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)按照一定的結(jié)構(gòu)形式來設(shè)計(jì)和編寫程序，因而設(shè)計(jì)出的程序易于理解和閱讀;同時(shí)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的訓(xùn)練不僅可以讓學(xué)生養(yǎng)成良好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，而且可以有效地培養(yǎng)學(xué)生思維的條理性和邏輯性，這正是我們程序設(shè)計(jì)課程的主要教學(xué)目的所在;

(2)面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)出的程序代碼仍要以結(jié)構(gòu)化程序?yàn)榛A(chǔ)。這些都奠定了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)地位。這部分內(nèi)容在講解上強(qiáng)調(diào)算法分析、淡化語法細(xì)節(jié)，語法內(nèi)容是程序?qū)崿F(xiàn)的手段和工具，而不是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

(3)通過類和對(duì)象的介紹使學(xué)生了解面向?qū)ο蠓椒ǖ膶?shí)質(zhì)是強(qiáng)制通過函數(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，從而保證數(shù)據(jù)操作的安全性，這就是數(shù)據(jù)隱藏和封裝的思想;通過介紹派生類的繼承關(guān)系，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)面向?qū)ο蠓椒▽?duì)代碼重用的支持;而介紹多態(tài)性的關(guān)鍵在于讓學(xué)生了解基于虛函數(shù)的多態(tài)性的實(shí)質(zhì)是允許將派生類的對(duì)象當(dāng)作基類的對(duì)象使用，因而不必為每一個(gè)派生類編寫功能調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)接口的復(fù)用。這部分內(nèi)容強(qiáng)調(diào)從實(shí)用出發(fā)，著重介紹基本的、主要的概念。而對(duì)從純理論研究著眼的一些概念，如繼承關(guān)系中的私有繼承以及多繼承中的諸多概念等，對(duì)初學(xué)者來說過于復(fù)雜的概念要么不做展開討論，要么就干脆舍棄。

(4)從結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)到面向?qū)ο蟮姆椒ㄟ^渡時(shí)，要解決學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)換和銜接的問題。由于思維慣性，學(xué)生會(huì)將面向?qū)ο蠓椒ê徒Y(jié)構(gòu)化方法的比較貫穿于所設(shè)計(jì)的程序中。授課時(shí)要從學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律出發(fā)，不必急于空泛地強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο蠓椒ǖ暮锰?，要讓學(xué)生清楚面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)一樣，只是一種程序設(shè)計(jì)方法，它是為解決程序復(fù)雜性而產(chǎn)生的。就解決簡(jiǎn)單問題而言，并非一定要采取面向?qū)ο蟮姆椒?，也并非面向?qū)ο蠓椒ㄒ欢ū冉Y(jié)構(gòu)化方法更好。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是從一個(gè)個(gè)具體的局部入手，描述問題的解決過程;而面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ菑娜值慕嵌瘸橄蟪鰡栴}所涉及對(duì)象的整體框架，再來描述各層次、各部分的內(nèi)在聯(lián)系。

(5)面向?qū)ο筇貏e適合編寫系統(tǒng)軟件，執(zhí)行速度快，代碼質(zhì)量高，在進(jìn)行系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)、測(cè)量、硬件驅(qū)動(dòng)等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)必須要通過實(shí)訓(xùn)室中軟硬件結(jié)合的程序設(shè)計(jì)方可體現(xiàn)。

5 課程考核評(píng)價(jià)

將教學(xué)重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的編程能力上，教學(xué)模式也從傳授知識(shí)轉(zhuǎn)為培養(yǎng)能力，考核更側(cè)重對(duì)學(xué)生編程水平的測(cè)試，先進(jìn)理念，實(shí)踐教學(xué)以“理論夠用，實(shí)踐為重”為原則進(jìn)一步的加強(qiáng)，學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力(實(shí)際編程能力)得到了顯著提高。

課程考核評(píng)價(jià)方面，建立了全新的考核評(píng)價(jià)體系，注重過程考核、編程實(shí)踐能力考核，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力提高。

對(duì)課程考核評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了大膽改革，突出了過程考核和編程能力考核，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力提高。改革后的課程評(píng)價(jià)考核體系主要體現(xiàn)了考核形式多樣化、考核標(biāo)準(zhǔn)合理化以及考核試卷個(gè)性化三大特征。

(1)努力探索理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化的新路子。按照“少而精”的原則，壓縮并精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容，提高教學(xué)效率，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的結(jié)合更加緊密。

(2)適度增加實(shí)用性和自主性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容。

(3)開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生可自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供勇于探索、敢于創(chuàng)新的外部環(huán)境。

(4)建設(shè)了與課程相配套的具有我院特色的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié):課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目分析設(shè)計(jì)、科研開發(fā)等?？荚嚪绞?上機(jī)實(shí)驗(yàn)和考試結(jié)合，增加機(jī)試，借助編程題自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)考核學(xué)生實(shí)際編程能力。開發(fā)編程題自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)，向無紙考試過渡;開發(fā)題庫系統(tǒng)，為機(jī)考提供支持;開發(fā)在線教學(xué)網(wǎng)站，拓展教學(xué)空間。

(5)實(shí)踐教學(xué)特色—課內(nèi)教學(xué)與課外實(shí)踐相結(jié)合

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)兼趣味性和實(shí)用性于一體，課余通過指導(dǎo)學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)、各種程序設(shè)計(jì)大賽、學(xué)生俱樂部的各類微小型軟件開發(fā)項(xiàng)目，達(dá)到鞏固知識(shí)、鍛煉能力、提高素質(zhì)的目的。

通過幾年來的實(shí)踐教學(xué)，我們以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，因材施教、因需施教，把強(qiáng)化實(shí)踐性的教學(xué)思想融入到整個(gè)教學(xué)過程中。加強(qiáng)教學(xué)的內(nèi)容選取、組織形式、實(shí)例貫穿、上機(jī)實(shí)踐等方面的改革，在課時(shí)安排、教學(xué)環(huán)境與利用、教學(xué)評(píng)價(jià)與考核等多個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行了研究。培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、問題求解和編程能力、探索和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)了學(xué)生在各專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的意識(shí)和能力，取得了相當(dāng)不錯(cuò)的教學(xué)效果。

［1］龔沛曾，楊志強(qiáng)，陸慰民，等.案例教學(xué)法在“Visual Basic 程序設(shè)計(jì)”課程中的應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)教育，2004(5):62－63.

［2］HM.DeitelP.J.Deitel.C++編程金典［M］.第3 版.北京:清華大學(xué)出版社，2007.

［3］龔沛曾，楊志強(qiáng).C/C++程序設(shè)計(jì)教程［M］.北京:高等教育出版社，2007.

［4］牟連佳，梁皎，李丕顯，等.高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐［J］.高教論壇，2010(2):94－98.