程序設計課程教學方案的研究與設計

肖捷 肖海容

(1.東莞理工學院 計算機學院，廣東東莞 523808;2.東莞理工學院 圖書館，廣東東莞 523808)

1 課程目標

程序設計是高校重要的計算機基礎課程，它以高級程序設計語言為平臺 (本文以C語言為平臺)，介紹程序設計的思想和方法。通過學習，使學生不但掌握高級程序設計語言的知識、編程技術和基本算法，更重要的是掌握程序設計的思想和方法，具備初步的高級語言程序設計能力，能靈活利用計算機求解實際問題，為后續專業課程的學習打好基礎，具體目標包括:

1)素質目標:培養學生學習和編寫計算機程序的興趣和愛好，樹立在學習和工作中善于思考和勇于動手的信心，從而進一步提高學生的信息素養。

2)知識目標:掌握C程序設計語言的知識內容，掌握結構化程序設計的基本思想和方法，具有初步的程序設計能力。

3)能力目標:加強學生邏輯思維能力、分析解決問題能力、程序設計能力和調試程序能力的全方位的培養。

2 教學方案設計

C語言程序設計課程教學由理論教學和實踐教學兩部分組成，根據課程教學大綱、教學目標和課程特點，設計了課程的教學方案，該方案由教學環節、教材選擇、教學設計、評價體系和學習方法指導等內容組成。

2.1 教學環節設計

C語言程序設計課程教學由理論教學和實踐教學兩部分組成，課程教學環節包括課堂教學、課外自學、上機實踐、答疑討論和考核，各環節相輔相成，形成一個有機的整體。

1)課堂教學:以“程序設計”為主線，將課堂教學分成若干主題，以編程應用為驅動，通過案例和問題引入內容，重點講解程序設計的思想和方法，并穿插介紹相關的語言知識，讓學生自始至終感受到“程序設計”這條主線。

2)課外自學:充分利用校園網平臺，在校園網上建立課程教學網站，將大量的教學資源放在教學網站上，并設計開發多個應用系統，包括:視頻教學、答疑系統、作業系統、實驗系統、測試系統等輔助教學系統，教師通過教學網站隨時隨地開展多種形式的課程輔助教學，學生根據自己的實際情況，自主學習不同層次的學習資料，隨時消化和掌握老師的講課內容。

3)上機實踐:培養學生的實踐編程能力是教學重點，學生必須完成大量的上機練習，包括基本訓練和綜合訓練，從而達到在實踐中掌握知識，培養程序設計能力的目的。基本訓練使用實驗系統，該系統具有教師出題、學生訓練和自動評判功能。

4)答疑討論:提供課堂和網絡兩種答疑討論方式，以網絡方式為主，適當輔以課堂方式。利用答疑系統，在網上開辟留言板和討論區，學生在網上向老師提問，老師在網上為學生答疑，同時老師也可以在網上發布相關材料，讓同學展開討論。

5)考核:通過期末考試 (筆試)和實驗考核 (機試)考查學生的知識掌握程度和實踐能力，二者比例為1∶1，如果學生沒有通過實驗考核，課程成績直接記錄為不及格。實驗考核采用平時訓練和上機考試相結合的方式，包括基本訓練和上機考試，基本訓練使用實驗系統，該系統具有教師出題、學生訓練和自動評判功能，上機考試使用測試系統，該系統具有組卷、考試和自動評判功能。實驗考核成績按照基本訓練占40%(其中:基本訓練包括自主實驗和主題實驗，自主實驗占70%，主題實驗占30%)、上機考試占60%的比例進行綜合評定。綜合訓練 (即課程設計)一般另外作為一門課程單獨考核。

2.2 教材選擇

C語言的教材很多，但比較適合程序設計入門課程教學要求的書并不多，許多教材一般都是圍繞語言本身的體系展開內容，以講解語言知識為主，特別是語法知識，輔以一些編程技巧的介紹，不利于培養學生的程序設計能力和語言應用能力。因此，教材的選擇非常重要，由何欽銘教授和顏暉教授主編的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《C語言程序設計》(國家精品課程主講教材)和《C語言程序設計實驗指導》(配套用書)，通過比較分析，該教材具有如下特點:

1)主講教材以程序設計為主線，以編程應用為驅動，通過案例和問題引入內容，重點講解程序設計的思想和方法，并穿插介紹相關的語言知識。在教材結構的設計上，強調實踐，使學生從第1周起就練習編程，并貫穿始終，從學習編寫簡單程序，培養學習興趣開始，逐步深入講解程序設計的思想和方法以及應用語言解決問題［1］。

2)實驗指導書:C語言程序設計是一門實踐性很強的課程，作為主講教材的配套用書，突顯了課程的教學特點，強調了學生動手能力的培養。該書由12個實驗組成，提供了20個實驗項目，每個實驗包括精心設計的編程示例和調試示例，以及實驗題 (改錯題、閱讀完善程序題、編程題)。讀者可以先模仿示例操作，然后再做實驗題，通過“模仿—改寫—編寫”的上機實踐過程，在循序漸進的引導中逐步熟悉編程環境，理解和掌握程序設計的思想、方法和技巧，并掌握基本的程序調試方法［2］。

2.3 教學設計

C語言程序設計課程的教學包括理論教學和實踐教學兩大部分。課堂教學是理論教學的主要形式，實踐教學通過課程實驗來開展。因此，教學設計包括課堂教學設計和實踐教學設計兩方面。

2.3.1 課堂教學設計

課程教學內容包括“程序設計”和“語言知識”兩部分，課堂教學應以“程序設計”教學為主線，以編程應用為驅動，通過案例和問題引入內容，重點講解程序設計的思想和方法，并穿插介紹相關的語言知識，讓學生始終感受到“程序設計”這條主線。這就給教師提出了較高的要求，必須對課程的教學方法進行研究，采用好的教學方法開展課堂教學。因此，在設計課堂教學時，考慮從以下5個方面入手:

1)將課堂教學分為若干主題，圍繞“程序設計”主線，精選教學案例，精心設計教學過程，重點講解程序設計的思想和方法，穿插介紹“語言知識”。

2)采用合適的教學方法:實踐證明分步教學法 (示例→模仿→獨立)、舉一反三法、比較教學法等都是程序設計課程較好的教學方法。

3)借助習題課，精講程序閱讀方法，培養學生程序閱讀能力。

4)借助課堂演示實驗教學，加強學生調試程序能力的培養。

5)課外自學:在課堂教學基礎上，積極引入E－Learning，使之成為課堂教學的重要補充。在設計課外學習內容時，應充分考慮學生的差異，設計適當的多樣性和靈活性，使學生可以根據自身水平和興趣，選擇適合的訓練方式、數量和難度，自主安排學習進程，在達到課程基本要求的前提下，使自己得到充分的發展和提高。

2.3.2 實踐教學設計

由于課程學習的自身特點，聽不會，也看不會，只能練會，只有通過大量的編程練習，才能實現課程的教學目標。因此，精心設計課程的實踐教學內容和過程非常重要。實踐教學主要包括四個主要內容，即:演示實驗、自測作業、主題作業和綜合訓練。它們構成了一個“階梯遞進”模式的實踐教學體系。

1)演示實驗。教師應根據教學進度和內容適當安排一些演示實驗，由教師在課堂上演示，學生觀看。通過演示，使學生能夠較快捷地熟悉C編程環境，較輕松地學習程序調試的基本方法和技巧。演示實驗可以從兩大方面入手，設計一系列的演示實驗。

A)編程環境演示實驗。教師可以從教材中選擇1～2個程序作為演示案例，按照運行一個C程序的基本步驟進行完整的演示操作和講解，達到如下的教學目的。

■ 幫助學生較快地熟悉C編程環境，掌握C語言上機實踐的基本步驟 (編輯、編譯、連接、運行)。

■ 幫助學生理解相關的概念和術語。例如:源文件、目標文件、可執行文件、程序工作區等。

B)程序調試方法和技巧演示實驗。培養學生調試程序能力是演示實驗教學的重要目標，根據教學進度和內容，共設計了6個程序調試方法和技巧的演示實驗 (如表1所示)，在設計調試案例時，可以設計編譯改錯題、邏輯改錯題兩種類型。通過教師的演示和講解，達到如下的教學目的。

■ 幫助學生理解程序調試、編譯錯誤、連接錯誤、邏輯錯誤等基本概念。

■ 幫助學生認識常見的錯誤及產生原因，并學會解決方法。

■ 幫助學生掌握程序調試的基本方法和技巧。

表1 程序調試方法和技巧演示實驗

2)自測作業。學好程序設計，貴在平時練習，學生應該努力多編程，編好程。教師應根據知識點布置一系列簡單的自測作業，緊扣課堂教學內容，偏重基本知識和能力，以掌握和鞏固課堂教學內容。根據教學大綱設計了11個自測作業，包括:熟悉C編程環境、簡單數據處理程序設計、分支結構程序設計、循環結構程序設計、函數程序設計、控制結構綜合程序設計、數組程序設計、指針程序設計、結構程序設計、程序結構與遞歸函數程序設計和文件程序設計。要求學生通過上機實驗系統在規定期限自主獨立完成，提交實驗系統自動批改，給出反饋，并可反復練習，直至掌握為止。教師要精心規劃和設計實驗項目和實驗內容，充分體現“教學做一體化”的分步教學思想 (示例→模仿→獨立)和舉一反三的教學思想，便于學生自主學習。通常設置調試示例、程序改錯、閱讀完善程序和編程題等多種題型。

A)調試示例題:給出有錯誤的源程序、調試計劃和步驟，在演示實驗基礎上，學生根據調試計劃和步驟完成程序調試，學習調試方法和技巧。

B)程序改錯題:給出有錯誤的源程序，學生可以模仿調試示例完成程序調試，進一步學習調試方法和技巧。

C)閱讀完善程序題:給出程序功能描述和不完整的源程序，在程序閱讀習題課的基礎上，每次實驗都讓學生自主訓練，掌握閱讀技巧，提高學生閱讀程序的能力。

D)編程題:一般設置3種級別 (示例編程、模仿編程、獨立編程)，充分體現“教學做一體化”的分步教學思想 (示例→模仿→獨立)和舉一反三的教學思想。其中:示例編程通常選用教材中精講過的經典案例并做適當修改，讓學生閱讀程序，理解設計思路，掌握重要算法，舉一反三。模仿編程在示例編程基礎上，要求學生做適當修改，實現程序功能要求。獨立編程只給出程序功能描述，要求學生在示例編程和模仿編程的基礎上，利用所學知識獨立完成編程［3］。

3)主題作業。在自測作業的基礎上，教師應按照主題布置一些難度稍大的綜合作業，學生通過主題作業的訓練，能將“語言知識”和“程序設計”串成兩條相互呼應的主線，加深對語言的全面理解和掌握，培養綜合應用語言的能力和綜合分析能力，提高編程水平。根據教學進度和知識結合應用的程度，共設計了5次主題作業 (如表2所示)，題型一般只設置編程題，主題作業的難度稍大，學生可以部分選作，在規定的期限內通過上機實驗系統完成或交給老師批改。這就要求教師應綜合考慮教學進度和知識結合應用的程度，精心規劃和設計實驗項目和實驗內容，組織有一定難度的編程題，教師只給出做題思路提示，讓學生獨立完成，以提高編程水平，為綜合訓練做準備。

表2 主題作業一覽表

4)綜合訓練。要真正掌握程序設計的思想和方法，運用語言解決實際問題，綜合實訓 (即課程設計，時間一般為1周)是不可或缺的。綜合實訓要求應用軟件工程的思想和方法編寫較大型程序，解決實際問題。在綜合實訓中采用基于問題的教學方法，學生以組為單位 (2～3人一組)，自由選題，然后圍繞要解決的問題，進行分析和研究，查閱、自學相關的文獻資料，確定技術路線和實施方案，組內分工，合作完成，編寫文檔，最后分組答辯評分［4］。整個過程以分組獨立完成為主，教師只提供必要的輔導。這就要求教師要精心規劃訓練項目 (9～10個可選題目)，包括:項目問題描述、設計及實現要點、供參考的相關文獻資料、文檔組織要求、答辯要求和評價標準等。

A)項目問題描述:主要從功能要求方面做出描述，包括基本功能和高級 (擴展)功能兩個方面。

B)設計及實現要點:可以從難點分析、程序總體結構、主要數據結構提示、菜單組織結構、主要算法提示等方面給出一些參考思想。

C)相關參考文獻:列出一些要求學生學習的參考資料和網站。

D)文檔組織要求:給出課程設計文檔的組織格式和要求。

E)答辯要求、評分標準。

經過嚴密的“階遞遞進”模式的實踐教學體系訓練，學生的編程能力得到了系統的鍛煉，提高了實際編程能力;特別是經過綜合訓練中模擬實際軟件開發的演練，不但能提高學習興趣，培養問題求解和編程能力，還有利于培養探索和創新能力。

2.4 評價體系設計

課程評價體系可以從期末考試 (筆試)和實驗考核 (機試)兩方面進行綜合考核，以考查學生的知識掌握程度和實踐能力，二者比例為1∶1，如果學生沒有通過實驗考核，課程成績直接記錄為不及格。實驗考核采用平時訓練和上機考試相結合的方式，包括基本訓練和上機考試，基本訓練使用實驗系統，該系統具有教師出題、學生訓練和自動評判功能，上機考試使用測試系統，該系統具有組卷、考試和自動評判功能。實驗考核成績按照基本訓練占40%(其中:基本訓練包括自主作業和主題作業，自主作業占70%，主題作業占30%)、上機考試占60%的比例進行綜合評定。綜合訓練 (即課程設計)一般另外作為一門課程單獨考核，從設計文檔、系統實現、答辯和平時考勤等方面設計評價體系，比例可以考慮設置為 3∶4∶2∶1。

3 結語

程序設計是高校重要的計算機基礎課程，研究設計一套完整、科學、創新、操作性強的教學方案非常重要，直接關系到課程的教學質量。本方案的創新性在于系統全面地設計了課程教學的各個環節，提供了較全面的方案設計內容，具有較好的科學性、系統性、實用性、可操作性和可移植性等特點，并成功運用于具體的教學實踐，具有一定的參考價值。

［1］何欽銘，顏暉.C語言程序設計［M］.北京:高等教育出版社，2008.

［2］顏暉.C語言程序設計實驗指導［M］.3版.北京:高教出版社，2008.

［3］牛欣源.程序設計實踐方案的研究與實施［J］.計算機教育，2010(10):132－136.

［4］胡建榮，羅杰紅.高職C語言程序設計課程實踐教學體系的設計［J］.計算機教育，2010(10):150－152.