新測試方式下非計算機專業程序設計課程教學探討

　　摘要：原有教學法在學生實際編程能力上機考試方面存在局限，為適應新的測試方式所帶來的教學方法與教學理念的變化，本文結合本校實際，對如何激發與保持學生的學習積極性、實現抽象與模型化的跨越、培養學生的計算思維能力、合理組織實驗教學進行探討，并對實驗過程進行監督與綜合評價。
　　關鍵詞：程序設計；計算思維；實驗監督；機試
　　
　　程序設計課程考核單純采用筆試方式所暴露的問題越來越多，例如，學生本身仍未擺脫高中階段應試教育的影響，依然沿用高中的學習方法，因此，單純筆試考核只能使學生更注重語法知識，靠背來寫程序，教師新的、以培養學生解決問題能力為主的教學方法難以實施。由此，教師如何教好程序設計課程，學生如何做到學以致用，課程如何培養學生動手能力是師生共同面臨的問題。
　　目前，我校非計算機專業程序設計課程的期末測試全部采用機試的方式，重點也從原有測試語法為主轉換為以測試編程能力為主。從學生學習積極性和測試結果來看，非計算機專業程序設計課程上機考試方式可行，效果很好，對老師的教學和學生學習都有很大促進作用。針對新的測試方式，我們對課程的教學理念和教學方法也進行了有益的嘗試。
　　
　　1　消除認識誤區，明確學習目的，保持持續的積極性
　　
　　以往，學生普遍認為非計算機專業程序設計類課程并不重要，原因在于，他們在今后的專業學習中并不需要自己去寫程序，只要會使用計算機和一些與專業相關的應用工具就可以了，因而，學生的學習比較消極、被動，學習目標只是應付考試。久而久之，學生喪失程序設計的學習興趣，動手編程更是無從下手。為了激發學生的學習積極性，我們首先需消除他們的這種想法，并結合學生所學專業及以后在專業上需要用到的常用工具介紹程序設計的應用，例如，理工科中廣泛應用的Matlab，OPNET，AUTOCAD等工具中都會運用到程序設計的相關知識。所以，學習程序設計并不是為了設計幾個程序，而是為以后的專業學習打下基礎。有些學生對程序設計課很感興趣，我們可以鼓勵這些學生參加計算機專業課程的輔修或爭取雙學位，參加學校每年一度的程序設計競賽、校ACM集訓隊，以及機器人大賽、數模競賽。通過這些活動，讓學生知道程序設計課程學習可以拓寬自己的視野，掌握更多的技能，提高社會競爭力。明確學習目的后，大部分同學的學習動力顯著提高，上課積極主動提問，課后有針對性地查找參考資料，想方設法解決問題。
　　大多數學生在學習程序設計課程初期都比較沖動，看到老師編寫的有趣程序后，也急于寫出這樣的程序，積極性很高，然而，當他們發現課程的內容并不像自己熟悉的物理、數學那樣易于掌握，以往的學習方法也不再適用時，就會感到茫然，不知所措，最后干脆放棄。所以，為了保持學生學習的興趣和積極性，避免其消極情緒，教師需要結合每堂課的教學內容進行精心設計。
　　
　　2　實現抽象與模型化的跨越
　　
　　開設程序設計類課程的最終目標并不是讓學生學會寫幾個程序，而是要培養學生的計算思維能力，了解計算機處理問題的基本方法和過程。以往的教學模式比較注重語句、語法和細節，沒有把邏輯思維與編程解題思路放在主體地位。學生分析問題和解決問題的能力并沒有得到鍛煉，程序設計的思路不清晰。因而，學生不知道各種語言內部的共同本質，只是機械地去學習某種語言，缺乏靈活性和創造性思維。對此，我們在程序設計課程教學上都會經過老師演示、學生嘗試和學生實訓3個環節，采取課堂教學互動和三維立體教學方法來改進教學效果。
　　要把學生領進程序設計這道門，教師首先要給學生一個感性認識。由于計算機系統本身的抽象性，其內部運行是不可見的，因此，初次接觸計算機編程的同學往往會覺得學習的內容艱深，很難有一個直觀的感受。所以，從一開始介紹程序，就要給學生這樣一種感受：程序就是計算機所能讀懂的文章，就如同人類閱讀一樣，能找出其中的錯別字，能找出語病以及不合邏輯的錯誤等。計算機的閱讀理解能力是依賴編譯器完成的，課程的重點就是如何去設計這樣的文章，并能讓計算機讀懂而且能按照設計的思路正確地去執行。教學中，我們應讓學生腦海中存在一個計算機系統模型，即程序首先要在自己的腦子中運行，這就是要培養學生的計算思維能力。
　　程序設計的過程包括問題的分析(抽象)、計算過程的分解(模型、數據結構的選擇和程序結構的組織，以及調試運行等階段。問題的抽象、模型化是學生學習程序設計必須跨越的第一關，只有這樣，才能真正理解和學會程序設計。因此，教師在整個教學過程中都要幫助學生跨越“抽象”與“模型化”這一難關。
　　例如，在C語言學習中，學生首先會接觸到常量、變量以及數據類型的相關知識，這些內容看似簡單，但理解起來并不容易。雖然學生在數學中學到過變量的概念與此有些許相似，但在程序中變量是與內存相關，這就要求教師首先要讓學生腦海中有存儲器的模型。例如，學生往往會問：常量、變量都放在內存中，為什么變量要有名，而常量卻不用名就可以訪問?這時，教師可以用通俗易懂的圖來說明程序在經過編譯后所分配的存儲空間的大致情況，這可以使學生更容易理解后面學到的變量的生存期和作用域。
　　
　　3　提高實驗效率，加強實驗過程監督與效果評價
　　
　　學生在學習中存在兩種現象，一種是因為寫不出程序而不去上機實驗；還有一種就是上機實驗，但效率不高，后者常常質疑，為什么每次上機實驗我們都去，但真正遇到新任務時，我們仍是一頭霧水，搞不清頭緒。對問題進行分析后，我們認為原因在于以往的考試方式，需要學生花大量時間背語法知識，死記硬背成為學生學習的主要方法，根本不重視實踐課，因為不上機編寫程序照樣可以拿到高分。另外一個原因是學生在實踐課之前預習和準備不足，在有限的時間內能夠完成的任務少、效率低，學生在上機實驗時也僅僅是對書本上現有的實例進行驗證，設計性任務偏少，創新實驗更無從談起。因此，老師需要精心設計實驗課內容，讓學生在有限的實驗課時內能完成規定的任務，提高實驗效率。
　　
　　3.1　合理安排實驗時間，精心設計實驗內容
　　以90分鐘的C語言程序設計實驗課為例，教學內容為函數的參數傳遞問題，開始30分鐘有3個結合課堂教學的具有典型代表的驗證性實驗，這幾個實驗題中需要包括參數取值的幾種形式，我們可按如下形式分別設計實驗函數。
　　驗證實驗1：返回三個整數中最大值函數intmax_i(im