“做中教，做中學(xué)”在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

向程冠　熊偉程　左羽　熊世桓

摘要：程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心“飯碗”課程之一，在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)中教師只教不做，學(xué)生只學(xué)不做，而忽略了程序設(shè)計(jì)就是“做”任務(wù)的過(guò)程，導(dǎo)致教師教得吃力，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，學(xué)生在課堂上看教師編寫(xiě)代碼容易，但自己動(dòng)手時(shí)不知從何入手，一寫(xiě)就錯(cuò)，對(duì)程序設(shè)計(jì)心生恐懼。課題組經(jīng)過(guò)教學(xué)改革，采用“做中教，做中學(xué)”的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法，并貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，教師在“做”任務(wù)中傳授程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)踐動(dòng)手中形成計(jì)算思維能力，提高程序設(shè)計(jì)能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；計(jì)算思維；教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)專業(yè)

1概述

在計(jì)算機(jī)類專業(yè)中，各類高校從大一開(kāi)始需開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)類課程，程序設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有解決問(wèn)題的計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)能力、代碼編寫(xiě)能力和算法測(cè)試分析能力。如C語(yǔ)言、JAVA語(yǔ)言等，如果給計(jì)算機(jī)類專業(yè)尋找一兩門飯碗課程的話，程序設(shè)計(jì)類課程就是不可缺少的一門“飯碗”課程，然而目前國(guó)內(nèi)高校，尤其是新建本科院校，在程序設(shè)計(jì)課程中的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)不及國(guó)外高校，國(guó)內(nèi)西部地區(qū)高校不如發(fā)達(dá)地區(qū)高校。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)明確指出：“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類相關(guān)課程在滿足社會(huì)需要方面的針對(duì)性不夠強(qiáng)，課程內(nèi)容和課程模式必須進(jìn)行大力度的改革”，各高校也在不斷積極推進(jìn)教學(xué)改革，以尋求培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維形成的最佳途徑。目前大多高校教師在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)時(shí)，普遍存在以下不足：

1）程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，老師在教學(xué)過(guò)程中照本宣科，上課主要靠PPT，代碼直接復(fù)制到PPT上，只播放、解說(shuō)給學(xué)生看，教學(xué)過(guò)程以“教師為中心”。反觀國(guó)內(nèi)的程序設(shè)計(jì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，教師在課堂上展示代碼編寫(xiě)過(guò)程，故學(xué)生在大學(xué)里學(xué)不會(huì)的程序設(shè)計(jì)，在培訓(xùn)機(jī)構(gòu)很快就學(xué)會(huì)了。

2）教師在實(shí)驗(yàn)課上給學(xué)生演示代碼前，必定多次演練直到?jīng)]有問(wèn)題，再通過(guò)記憶在課上敲一遍沒(méi)有問(wèn)題的代碼給學(xué)生看，導(dǎo)致學(xué)生看教師編寫(xiě)簡(jiǎn)單流暢，基本沒(méi)有錯(cuò)誤，即使有錯(cuò)誤也是先設(shè)定的，而學(xué)生自己動(dòng)手時(shí)，要么不知道如何人手，要么自己一寫(xiě)就錯(cuò)，久而久之對(duì)程序設(shè)計(jì)徹底失望。

3）在演示代碼的過(guò)程中，按部就班地照教材上例題提供的代碼編寫(xiě)，卻不知對(duì)于每個(gè)程序，不同的人有不同的設(shè)計(jì)方法，教師也有自己的設(shè)計(jì)方法。

也有教師要求學(xué)生照教材上源程序多多練習(xí)，以任務(wù)型教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”，但忽略了教師程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的傳授過(guò)程。教師與學(xué)生一起照著教材敲代碼，沒(méi)有體現(xiàn)教師的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)傳授過(guò)程，離開(kāi)教材啥也不會(huì)。

上述問(wèn)題的主要癥結(jié)集中在“只教不做，只學(xué)不做”上，程序設(shè)計(jì)就是要會(huì)“做東西”，教師教而不做，學(xué)生學(xué)而不做是不行的。因此，課題組教學(xué)團(tuán)隊(duì)在程序設(shè)計(jì)課程教改中，采用“做中教，做中學(xué)”的教學(xué)方法，將二者有機(jī)結(jié)合，“做中教”就是教的過(guò)程圍繞“做”任務(wù)展開(kāi)，“做中學(xué)”是把知識(shí)的獲得與“做”任務(wù)聯(lián)系起來(lái)，自實(shí)施以來(lái)，取得了良好的教學(xué)效果。

2“做中教，做中學(xué)”的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法

本科計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)，應(yīng)達(dá)到扎實(shí)的課程理論基礎(chǔ)，有過(guò)硬的實(shí)戰(zhàn)動(dòng)手能力，程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程就是一個(gè)不斷解決問(wèn)題的過(guò)程，通過(guò)以上的啟發(fā)，程序設(shè)計(jì)過(guò)程是通過(guò)程序解決一個(gè)任務(wù)的過(guò)程，或者稱為一個(gè)工程的開(kāi)發(fā)過(guò)程，歸根到底就是一個(gè)“做中教，做中學(xué)”的過(guò)程。

1）課前設(shè)計(jì)任務(wù)

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師在課前備課，會(huì)把整個(gè)教學(xué)過(guò)程備一遍，包括反復(fù)演練代碼等過(guò)程，教學(xué)中只是固定地按照先前設(shè)計(jì)好的模式進(jìn)行，而忽略了程序設(shè)計(jì)的本質(zhì)特征，即現(xiàn)場(chǎng)展示設(shè)計(jì)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中應(yīng)完全體現(xiàn)從無(wú)到有的設(shè)計(jì)過(guò)程。在“做中教，做中學(xué)”的模式下，教師課前要做的工作只需設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)出的任務(wù)要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)大綱的要求選取難易程度適中、代表性高的任務(wù)作為“做中教”的載體，也就是教師將在課堂上完成的任務(wù)，再設(shè)計(jì)出難、中、易三個(gè)層次的“做中學(xué)”任務(wù)，便于分發(fā)到層次不同的學(xué)生完成，做到因材施教。在任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)需把握好任務(wù)的好壞，難度因素，不必設(shè)計(jì)任務(wù)的解決過(guò)程，也就是“做中教”的任務(wù)要求教師在課堂上完成的（即興完成）。

2）任務(wù)需求分析

在教學(xué)中，教師根據(jù)設(shè)計(jì)的任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)做需求分析，完整體現(xiàn)教師解決問(wèn)題過(guò)程，充分展示任務(wù)完成的整個(gè)生命周期。需求分析是對(duì)任務(wù)的詳細(xì)解讀，無(wú)論問(wèn)題規(guī)模大小，讀懂用戶需求是至關(guān)重要的，關(guān)系到任務(wù)完成目標(biāo)的界定，因此，教師在課堂上“做任務(wù)”的過(guò)程中，將教會(huì)學(xué)生如何理解用戶需求，如何從文檔中提取出正確的用戶需求，這也是工程能力的直接經(jīng)驗(yàn)傳遞。

3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析

程序無(wú)論大小，都是對(duì)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，都需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，該采用什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如對(duì)一組數(shù)的排序，就會(huì)考慮使用什么數(shù)組，如對(duì)一個(gè)班的學(xué)生成績(jī)排序就可使用對(duì)象數(shù)組。在這個(gè)過(guò)程中，教師“做”任務(wù)，學(xué)生學(xué)會(huì)分析該采用什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此時(shí)教師現(xiàn)場(chǎng)“做”項(xiàng)目，其整個(gè)思考、分析、動(dòng)手過(guò)程完全在學(xué)生的眼前完成，學(xué)生學(xué)會(huì)的不僅是知識(shí)，還學(xué)會(huì)老師解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。

4）算法分析

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一旦確定后，接下來(lái)要完成的工作是對(duì)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理，即找到一種合適的算法來(lái)操作選取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，這個(gè)過(guò)程教師在備課時(shí)就完成了，可能備課時(shí)選擇了幾種算法，最終給學(xué)生的只是一個(gè)結(jié)果。在程序設(shè)計(jì)中，算法的這個(gè)選擇、分析過(guò)程瀹恰是要教給學(xué)生的，也就是教師在“做”任務(wù)過(guò)程中怎樣針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇算法，這給學(xué)生展示“做”任務(wù)的過(guò)程，而在學(xué)生自己“做”的過(guò)程中，將會(huì)用這種思維選擇、分析、設(shè)計(jì)算法，不斷地嘗試，最終設(shè)計(jì)出一個(gè)最合適的算法。

5）編碼實(shí)現(xiàn)

程序設(shè)計(jì)不是停留在設(shè)計(jì)上、思維上，而是進(jìn)一步把算法思維通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)出來(lái)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師為了能順利在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)，會(huì)先在課前反復(fù)編碼演練需要講解的算法，另一方面也擔(dān)心在課堂上出現(xiàn)編碼錯(cuò)誤，自己也會(huì)掉“面子”，故不敢給學(xué)生展示代碼的編寫(xiě)過(guò)程。但在“做中教，做中學(xué)”的過(guò)程中，老師需要臨場(chǎng)完成算法編碼實(shí)現(xiàn)，中途出現(xiàn)的問(wèn)題需要不斷想法解決，這個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程恰好是應(yīng)該教給學(xué)生的。因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程就是“教學(xué)亮點(diǎn)”，將教會(huì)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，學(xué)生在編碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)此類的問(wèn)題時(shí)，也會(huì)用到教師解決問(wèn)題的方法。傳統(tǒng)教學(xué)中教師上課前先演練編碼，課堂上的實(shí)現(xiàn)過(guò)程只是教師背代碼的過(guò)程，沒(méi)有實(shí)際意義。課題研究小組在教學(xué)中就發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)任務(wù)，在第一個(gè)班級(jí)演示代碼時(shí)效果很好，但在第二個(gè)班級(jí)演示同樣任務(wù)時(shí)就會(huì)受到“背代碼”的影響，編碼過(guò)程非常順利，相反教學(xué)效果不好。因此，對(duì)于“一師一課多班”的情況，應(yīng)針對(duì)不同的班級(jí)設(shè)置不同的任務(wù)進(jìn)行教學(xué)，備課時(shí)不需先編碼，在課堂上給學(xué)生展示編碼過(guò)程，在“做中教”，教給學(xué)生實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

6）場(chǎng)景調(diào)用與評(píng)價(jià)

算法實(shí)現(xiàn)結(jié)果應(yīng)放在一定的應(yīng)用場(chǎng)景中，才有利于檢驗(yàn)完成的效果，教師應(yīng)給學(xué)生展示其調(diào)用過(guò)程，并根據(jù)任務(wù)設(shè)定時(shí)提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也就是教師自己要對(duì)自己做出的過(guò)程給出評(píng)價(jià)。

7）領(lǐng)進(jìn)門，督修行

教師在“做”任務(wù)中完成教授經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程后，讓學(xué)生自己先完成教師做的任務(wù)，再完成教師指定的任務(wù)，在“做”任務(wù)的過(guò)程中學(xué)會(huì)知識(shí)與能力，即“做中學(xué)”。并督促學(xué)生完成，實(shí)時(shí)檢查，在“做”任務(wù)的過(guò)程中構(gòu)造計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)能力、編碼實(shí)現(xiàn)能力與算法分析能力。

3結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)的過(guò)程中，要求培養(yǎng)的人才應(yīng)有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)和卓越的動(dòng)手實(shí)踐能力，通過(guò)“做中教”可讓學(xué)生直接窺視教師“做”任務(wù)的完整過(guò)程，在“做中學(xué)”的過(guò)程中鍛造自己解決問(wèn)題的能力，并構(gòu)建自己的計(jì)算思維能力，提高算法實(shí)現(xiàn)能力。