“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

張恒博，孟佳娜，王 巍，李靈華，劉 爽

(大連民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116650)

“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是大連民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，是傳授程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、問題抽象能力和程序設(shè)計(jì)基本能力的入門課程，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中起著“開門鎖”的重要作用。課程開設(shè)在大學(xué)第一學(xué)期，主要講授程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)知識(shí)、基本語法和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是程序設(shè)計(jì)語言課，也是算法設(shè)計(jì)分析課的先導(dǎo)課程。該課程的教學(xué)將直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要，一方面實(shí)踐環(huán)節(jié)有利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的消化和吸收；另一方面實(shí)踐環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。在教學(xué)活動(dòng)中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)占有重要地位[1-3]。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)多年的教學(xué)過程中，學(xué)生普遍感到課程難學(xué)、對(duì)程序設(shè)計(jì)興趣不濃、學(xué)習(xí)積極性低等，分析原因發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下主要問題：

(1)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足。由于近些年來高校不斷擴(kuò)招，學(xué)校的生源質(zhì)量持續(xù)下降，學(xué)生的分析問題、解決問題的能力與五年前的學(xué)生比較有了較大的差距，這時(shí)再用相同的學(xué)時(shí)讓學(xué)生完成相同的工作量所需的時(shí)間就不夠了，我們必須正視學(xué)生生源質(zhì)量下降的事實(shí)，采用勤能補(bǔ)拙的策略，讓學(xué)生有更多的時(shí)間上機(jī)，多編程序，多調(diào)試程序，讓量變轉(zhuǎn)化為質(zhì)變。

(2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)不夠合理。教改前程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是與理論授課同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)課是教師布置實(shí)驗(yàn)習(xí)題，實(shí)驗(yàn)習(xí)題大部分來自書本習(xí)題，利用相應(yīng)章節(jié)的理論知識(shí)編程實(shí)現(xiàn)。難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

(3)師生互動(dòng)性不足，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)難以滿足學(xué)生需要。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的很重要的專業(yè)入門課程，課程安排在大一第一學(xué)期。學(xué)生剛從高中畢業(yè)進(jìn)入大學(xué)，在適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)方式時(shí)，還需要教師的指導(dǎo)，需要與教師有更多的互動(dòng)。學(xué)生在上程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到許多調(diào)試問題，有時(shí)很小的問題就會(huì)被卡住。但由于師資力量不足，一名教師需要同時(shí)指導(dǎo)幾十名同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致大部分同學(xué)的問題無法得到解決。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)改革

高校的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)必須適用于學(xué)校及學(xué)生的實(shí)際情況，滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求。大連民族大學(xué)是一所少數(shù)民族學(xué)生為主體的綜合性院校，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來自30多個(gè)不同的省區(qū)，既有信息技術(shù)基礎(chǔ)教育發(fā)達(dá)的沿海城市，也有信息基礎(chǔ)落后的西部民族區(qū)域，專業(yè)每年招收新生180人左右。通過“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)，既要培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生的計(jì)算思維和基礎(chǔ)編程能力，也要發(fā)現(xiàn)、選拔并培養(yǎng)部分對(duì)程序設(shè)計(jì)有強(qiáng)烈愛好，能獨(dú)立解決有一定難度的實(shí)際應(yīng)用問題的學(xué)生。為此，對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了如下改革：

(1)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程在教改前上機(jī)學(xué)時(shí)只有36學(xué)時(shí)，36學(xué)時(shí)在每學(xué)期的教學(xué)安排時(shí)，由于授課對(duì)象是大一新生，要有新生教育和軍訓(xùn)的教學(xué)安排，只能在第4周以后安排上課，第5周又是十一長(zhǎng)假，第18周以后學(xué)校的機(jī)房資源又要統(tǒng)一為集中性實(shí)踐性課程設(shè)計(jì)服務(wù)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般只能安排在6到17周，36學(xué)時(shí)安排在12周內(nèi)，每周平均3學(xué)時(shí)，在大學(xué)的教學(xué)活動(dòng)一般是以2學(xué)時(shí)為單位，這樣造成有的周2次上機(jī)課，有的周1次上機(jī)課，非?；靵y。把學(xué)生的上機(jī)學(xué)時(shí)增加到48學(xué)時(shí)后，平均每周4學(xué)時(shí)，安排上機(jī)時(shí)正好一個(gè)下午或一個(gè)上午，讓學(xué)生有一個(gè)大塊的時(shí)間來編寫程序，調(diào)試程序。

(2)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，綜合考慮學(xué)生的基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、抽象思維、接受能力等方面的差異。上機(jī)學(xué)時(shí)增加到48學(xué)時(shí)后，學(xué)生的上機(jī)時(shí)間比原36學(xué)時(shí)一下子寬裕了許多。原有的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是6個(gè)實(shí)驗(yàn)。顯然這樣的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書不適合新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為此重新編寫了新的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。該實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書分12個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)。增加了題型，有閱讀程序，完成程序，調(diào)試程序和編寫程序4種題型。這樣學(xué)生每次上機(jī)都對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一下午的時(shí)間完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。為了解決有的同學(xué)吃不了，有的同學(xué)吃不飽的問題，把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成基礎(chǔ)訓(xùn)練和能力提高兩部分，大部分同學(xué)完成基礎(chǔ)訓(xùn)練就可以了，少數(shù)想深入提高的同學(xué)還可以再完成能力提高的部分。

基于上述分析，對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置優(yōu)化，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽

(3)合理組織學(xué)生。在“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分同學(xué)在程序的調(diào)試中都會(huì)出現(xiàn)許多問題。老師在指導(dǎo)上機(jī)時(shí)往往手忙腳亂，一堂課也幫不了幾個(gè)學(xué)生。針對(duì)這個(gè)問題，在學(xué)期一開始，把每個(gè)班分成6個(gè)小組，每個(gè)小組5至6名同學(xué)，然后選拔培養(yǎng)了一批少數(shù)有特殊興趣愛好的學(xué)生做組長(zhǎng)。這樣老師、課代表、小組長(zhǎng)、普通學(xué)生就形成一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，一個(gè)老師就有了十幾名小組長(zhǎng)幫忙。一些在調(diào)試程序的小問題，同學(xué)問一下組長(zhǎng)就解決了，這樣老師集中解決組長(zhǎng)解決不了的較困難的問題。上機(jī)課的效率大幅提高。收作業(yè)時(shí)組員交給組長(zhǎng)，組長(zhǎng)交給課代表，課代表交給老師，大家都很輕松。也保證了上機(jī)作業(yè)的順利提交。當(dāng)一個(gè)題目比較難時(shí)，一個(gè)小組的同學(xué)可以互相商量，當(dāng)一個(gè)題目的編程量較大時(shí)，同組同學(xué)還可以分工合作，協(xié)同處理。小組長(zhǎng)在幫助同學(xué)調(diào)試程序的過程中也得到了處理問題的訓(xùn)練，并且很有成就感。通過有效的組織，一個(gè)班級(jí)形成一個(gè)整體，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的能動(dòng)性。這樣先進(jìn)帶動(dòng)后進(jìn)，后進(jìn)促進(jìn)先進(jìn)，形成一個(gè)良性循環(huán)。

(4)革新考核方式。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課一般通過“筆試+上機(jī)實(shí)驗(yàn)”的模式考核學(xué)生對(duì)該課程的掌握情況。在這種模式中，筆試成績(jī)的比例通常比較高。從一定程度上講，這種考核方式適合層次相同和識(shí)記能力較強(qiáng)的學(xué)生。而對(duì)于不同層次、動(dòng)手能力較強(qiáng)但表達(dá)能力較弱的學(xué)生往往不太適合，這也正是理科類學(xué)生的特點(diǎn)。這種一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的考核模式并不能完全反映學(xué)生的實(shí)際情況，更不利于引導(dǎo)學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)過程，因此我們必須對(duì)課程考核方式進(jìn)行必要的改革。

在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的考核體系中，教師要注重學(xué)習(xí)過程的重要性，加大平時(shí)考核成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中所占的比重。例如，將平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)比例設(shè)為10%，考核內(nèi)容包括課堂問題回答、討論、課堂表現(xiàn)及作業(yè)完成情況等；提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的百分比，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告比例設(shè)為20%，包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況等；將期末筆試成績(jī)比例設(shè)為70%，主要考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和概念的掌握情況；這種考核體系將學(xué)生平時(shí)的課堂表現(xiàn)算入期末考核總成績(jī)中，同時(shí)考查學(xué)生對(duì)于平時(shí)實(shí)驗(yàn)的完成情況，使得考核的內(nèi)容更全面和更科學(xué)。

3 實(shí)踐教學(xué)改革成效

通過近幾年對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程實(shí)踐教學(xué)的不斷改革，已經(jīng)取得一定的教學(xué)成果。學(xué)生通過大一基礎(chǔ)編程的訓(xùn)練，積累了程序設(shè)計(jì)扎實(shí)的基本功，為其后的課程奠定了良好的基礎(chǔ)，并且在相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等活動(dòng)中獲得了很好的成績(jī)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生2013年和2014年組隊(duì)獲得遼寧杯大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)、三等獎(jiǎng)三項(xiàng)；參加2013年、2014年藍(lán)橋杯決賽獲全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)；計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)生參加美國(guó)2015年大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，獲全國(guó)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，全國(guó)三等獎(jiǎng)5項(xiàng)；2016年組隊(duì)參加第四屆中國(guó)大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲全國(guó)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)；2014年組隊(duì)參加第三屆“中國(guó)軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽，榮獲二等獎(jiǎng)及最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)。近三年，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生獲得大創(chuàng)項(xiàng)目44項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目3項(xiàng)，省級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目8項(xiàng)，學(xué)生發(fā)表論文24篇，申請(qǐng)專利11項(xiàng)，有20名學(xué)生獲得軟件著作權(quán)。

4 結(jié) 語

通過對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程實(shí)踐教學(xué)的不斷改革，還獲得了一些改革成果，但還需要通過實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合和相互補(bǔ)充，進(jìn)一步完善試驗(yàn)內(nèi)容，多方面調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技能，為其后的課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。