基于能力培養的程序設計基礎課程教學探討

摘要：程序設計基礎課程是大學非計算機專業學生的公共基礎課程，選修該課程的學生絕大多數未接觸過程序設計語言，計算機編程實踐能力相對較弱。文章對程序設計基礎課程的教學方法、教學手段及考核評價方式作了系統探討，內容包括教學組織與實驗內容，培養學生的自主學習與探索創新能力，采用靈活多樣的教學方式、規范考核方式等；提出了基于能力培養的程序設計基礎課程教學的理念，并通過教學實踐有效地培養了學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，取得了較好的教學效果，為研究型本科教學進行了有益的探索。

關鍵詞：能力培養；程序設計；教學模式；教學評價

0 引言

中國當代教育家、上海大學校長錢偉長早在上世紀八十年代就明確提出，大學教育首先是培養一個全面發展的人，其次才是一個專門家。實踐錢偉長教育思想，推進上海大學教育教學改革的深入開展，既是“通識教育”的需要，也是研究型大學教育教學改革的必然。研究型大學本科教育的教學目標，應是使學生的知識結構得以全面發展，并具有較強的自學能力、創新能力、實踐能力和心理素質。

程序設計基礎課程是大學非計算機專業學生的公共基礎課程，如何開展該課程的教學活動，直接反映了教師的教學理念。程序設計基礎課程的教學過程中，到底是選擇面向對象的還是選擇面向過程的語言，目前也有不少的爭論。有觀點認為大學第一門程序設計語言采用Java是弊多利少。筆者完全贊同裘宗燕教授的觀點，程序設計基礎課程不能僅僅圍繞編程語言的各種機制展開教學，程序設計基礎課程要讓學生真正理解程序設計的基本概念，即掌握數據及其表示、變量的類型與值、基本的命令和流程控制結構、子程序的抽象、循環與遞歸、接口界面與實現的分離及其相互關聯、復雜數據的組織、程序的復雜性及其控制手段等內容。筆者在教學中選擇c語言作為程序設計基礎課程的教學語言的主要考慮是，c語言是較理想的結構化語言，描述能力強，適用于初學者對程序設計的理解。

1 教學方法的探索

1.1 現狀分析

大學的學習與高中期間的學習是完全不同的，但是不少學生還沒有從高中應試教學的慣性中擺脫出來。許多學生已經形成了這樣的學習依賴性：離開了考試不知道該怎么學習；離開了老師上課講的，不知道還要學習什么；除了老師的板書，不知道教材和參考書才是真正要認真研讀的資料。讀大學被異化成了“聽大學”，遇到考試變成了一味地“背答案”。且自我控制能力薄弱、時間安排能力差、心理成熟時間明顯延后等特點十分突出。

程序設計課程的內容采用“聽講”、“背答案”的學習方式是根本無法掌握的，必須通過大量的實踐訓練才能感悟到程序設計的真諦。以往那種教師滿堂灌式的教學方式已經明顯不能適應教學實際，必須得到改進，必須讓學生清醒地認識到，程序設計能力是與其在計算機上實際操作的時間成正比的。

1.2 精選教材，引導自學

為了讓學生建立起程序設計的概念，教學中必須改變以往從程序語言的基本語法入手的教學方式，要讓學生從對提出的問題的分析入手，逐步建立起程序設計的概念。為此，我們選取了清華大學出版社出版的優秀教材《解析c程序設計》作為主教材。該教材的最大特點在于，主要章節都設有“問題分析一新知識講解一問題的實現一舉一反三”等內容，十分適合學生的自學，同時也為問題驅動教學法和案例教學法的實施奠定了基礎。鑒于教材獨特的編寫形式，教學上采用了精講多練的方法組織教學，每周僅安排了一個學時的講課，而學生練習的機時則安排了四個學時。

講課主要講解程序的基本概念和形式化的抽象方法，程序語言的語法規則留給學生自學掌握，同時安排了大量的實驗來保證自學要求的完成。

1.3 學生演講，自學提高

為了讓學生掌握自學的能力、提高自學的效率，筆者在教學中讓全體學生按自愿的原則組成學習小組，每個小組推選一位組長，由組長帶領本小組成員一起學習。教師則將程序設計的基本概念分解到每個小組，作為該小組重點學習的內容來要求。并要求每個小組將本組的重點學習內容經過自學后，向全班同學進行匯報演講，讓其他小組的同學也能更深入地了解相關的內容。為了避免同組成員掌握程度相差太懸殊，要求演講的學生不是由學生自己決定，而是由任課教師隨機抽選，還要能夠經受得住教師和其他同學的詰問，以此激勵每個小組成員都要真正掌握對應的基本概念和基本編程方法。

1.4 團隊協作，綜合訓練

程序設計基礎課程教學中除了按小組組織自學外，還運用問題驅動法組織綜合性設計性實驗。筆者以學習小組為單位，給學生提出要求實現的基本目標作為問題進行認領，要求小組成員通過互相討論、上網查閱等手段主動建構并綜合運用所學知識來解決問題。這樣，既保證了絕大部分學生能夠完成要求，從而使他們建立起學習的興趣。同時，為使基礎較好的學生能充分發揮潛能，允許學生自己提出需要解決的問題，讓優秀學生能給出更個性化的設計，從而進一步培養學生的創造性。

按學習小組提出問題要求的方法，可以進一步促進學生間的相互交流和研討，培養學生的合作能力，包括組織能力、交往能力、獨立學習能力和團隊合作精神等。這種面向任務的教學方法給予學生最大的發揮空間，培養了學生分析問題與解決問題的能力。

2 教學手段的探索

2.1 運用現代教育技術實施教學

基于能力培養的課程教學需要相應的教學手段的支持。筆者在探索過程中，將課程教學全部安排在機房進行，講課采用了在機房內安裝教學廣播軟件的方法，教師既可以集中講解程序設計的基本概念和實現方法、演示程序設計理念和步驟，又可以在學生實踐過程中隨時發現問題、隨時作即興講授，而且學生可以立即在計算機上練習，領會消化教師講過的知識點。

采用教學廣播軟件教學不同于常用的“計算機+投影”的教學，教師的演講稿和操作過程可以直接發送到學生的計算機屏幕上，教師還可以遠程指導學生在計算機上的操作，可以真正實現個性化教學和教學互動。

2.2 建設協同教學平臺

基于能力培養的程序設計基礎課程的教學，以學生的學習為核心，教師的主要作用是引領學生循序漸進地構建知識體系，掌握基本概念。由于課堂內教學時間的減少，需要在課堂教學之外給學生更多地提供學習的資源，因此，建設協同教學平臺具有十分重要的意義。如圖1所示，筆者利用校園網的教學應用服務系統，將課程教學大綱、教學要求、授課計劃、作業和練習的發布與收集、學習論壇、參考資料等全部上網，為學生營造一個良好的自主學習氛圍。利用多媒體課件和網絡技術組織教學，符合當代青年學生的生活習慣，能激發學生的學習興趣。現代教育技術手段、豐富的網絡資源，也提升了課程的品質和內涵。

2.3 加強實踐，注重編程能力培養

程序設計基礎課程的教學，其核心是學生編程能力的訓練，強調的是分析問題和解決問題能力的培養，學生只有通過大量的練習，才能真正掌握編程語言的應用，逐步理解和掌握程序設計的基本思想和方法，才能具有程序設計的能力。因此僅僅采用編寫短小的基本訓練程序是不能讓學生真正具有編程能力的，只有使基本訓練和綜合訓練相結合才能達到教學目的。

基本訓練的要求。每周明確課程學習的要求，將教學要求和基本訓練的實驗內容提前在網上公告。學生通過大量的作業練習，熟悉基本的語言知識，掌握基本的編程方法。練習題既有主教材上提供的，也有《大學程序設計(c)實踐手冊》輔導教材中的練習。

綜合訓練的要求。課程教學中安排了一個課程設計題目，采用綜合訓練的方式，幫助學生真正掌握程序設計的思想和方法。整個過程以學生獨立完成為主，教師只提供必要的輔導。課程設計題目的程序代碼一般都在300行以上，具有大量的子函數，且需要書寫相應的設計報告。通過課程設計題的練習，使學生真正懂得了什么是程序設計，什么是程序接口與程序實現的隔離，也懂得了如何進行正確的程序調試，編程能力有所提高。

3 考核評價方法的探索

基于能力培養的程序設計基礎課程教學，不僅要在教學方法、教學手段上進行探索，同時為了真正體現對學生應用計算機能力的培養，還需要在課程考核和成績評價上進行積極的探索。

3.1 作業上傳，強化過程考核

作業、實驗結果的收集是檢驗學生學習情況的必要環節，既是教師了解學生學習成果的途徑，也是評價學生學習成績的重要組成。

由于學生的自我約束和時間安排能力較弱，筆者在教學過程中將實驗要求分為基本要求、較高要求和提高要求三類：基本要求必須完成，是實驗教學的底線；針對有一定基礎的學生，較高要求盡量完成；針對優秀學生，提高要求設法完成。學生完成不同類型的實驗可以得到不同等第的成績：完成基本要求的得60分，完成較高要求的加20分，完成提高要求的再加20分。由于實驗工作量安排較多，學生在上機實驗過程中有一定的壓力感，從而可以減少學生上機過程中玩游戲、上網、聊天等現象。

為避免學生只注重期末考試，輕視平時學習，筆者在教學過程中十分強調過程考核，學生平時實驗完成作業練習和設計的成績，占到學期總評成績的30％～50％。平時成績中既有基本訓練的實驗成績，也有綜合訓練的課程設計成績。

3.2 機試考核，強化編程能力訓練

基于能力培養的程序設計基礎課程的考試也要體現能檢驗學生編程的能力。筆者在教學過程中，對該課程的期末考核采用取消筆試、全部機考的方法，在自行研制開發的通用計算機考試平臺上進行。該平臺支持多種題型的考試，且不受應用環境的限制。在本課程的考試中，筆者設置了程序改錯、程序填空和編程題三類題型，其中編程題占的比例達到50％。

4 結束語

在基于能力培養的程序設計基礎課程的教學探索中，我們通過對精選教材、學生演講、團隊協作等多種教學方法的運用，在協同教學的網絡平臺上構建了一個有利于學生自學、有利于訓練學生程序設計思想、有利于考核學生程序設計能力的良好的學習環境。教學是一種互動活動，教學活動中要充分調動學生“學”的積極性。采用自學為主、擴大實踐教學學時的教學方式，是探索研究型本科教育的有益嘗試。