程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)探索

摘要：通過對實際教學(xué)過程的分析和總結(jié)，提出程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中經(jīng)常面臨的一些典型問題。從教學(xué)的角度將這些問題歸納為教材選擇問題、課堂教學(xué)問題、實驗教學(xué)問題和評價體系問題4類，按照“以學(xué)生為中心、重在過程”的現(xiàn)代教學(xué)思想對各類問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行剖析，提出行之有效的解決方法。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計基礎(chǔ)；教材選擇；課堂教學(xué)；實驗教學(xué)；評價體系

0 引言

程序設(shè)計基礎(chǔ)是計算機(jī)專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課程，是傳授程序設(shè)計基礎(chǔ)知識和培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、問題抽象能力和程序設(shè)計基本能力的入門課程。程序設(shè)計基礎(chǔ)作為程序設(shè)計語言課和算法設(shè)計分析課的先導(dǎo)課程，為具體的程序設(shè)計活動提供所需要的算法思想，同時為各種算法分析提供大量實例。因此，該課程的教學(xué)將直接影響學(xué)生對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。

然而，教師在該課程的實際教學(xué)過程中經(jīng)常會面臨一些影響教學(xué)效果的問題，如教師偏重講授程序設(shè)計的基本語法，使課程教學(xué)經(jīng)常轉(zhuǎn)變成講解某門程序設(shè)計語言等。我們從教學(xué)過程的角度可將各種問題分為4類：教材選用問題、課堂教學(xué)問題、實驗教學(xué)問題以及評價體系問題。這些問題貫穿全部教學(xué)過程，若不予以重視并妥善解決，將嚴(yán)重影響教學(xué)效果，致使教學(xué)效果事倍功半。

以學(xué)生為中心是現(xiàn)代教育理念的重要內(nèi)容。學(xué)生是教學(xué)活動的主體，教師應(yīng)該以學(xué)生為中心組織教學(xué)。以學(xué)生為中心，有利于教師了解和貫徹各種現(xiàn)代教學(xué)觀念，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教學(xué)改革；同時，也有利于教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而分析教學(xué)過程存在的問題并制訂行之有效的應(yīng)對策略提高教學(xué)效率。因此，貫徹以學(xué)生為中心的理念對現(xiàn)代課程改革具有重要意義。

針對程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革已有一些研究成果，文獻(xiàn)1、2對該課程的總體要求作了較深入的探討；文獻(xiàn)3從教材的選用方面介紹了一些有效的方法；文獻(xiàn)4、6從教學(xué)方法等角度對如何上好這門課給出相應(yīng)建議，并在實際教學(xué)中取得較好的教學(xué)效果；文獻(xiàn)7、8研究通過開放平臺的使用提高學(xué)生動手能力的問題。筆者將針對上述各類問題逐一進(jìn)行分析，并給出一些行之有效的建議和方法，以指導(dǎo)解決實際問題，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 改進(jìn)教材選擇機(jī)制

教材選擇是程序設(shè)計基礎(chǔ)課程順利開展的必要基礎(chǔ)，為學(xué)生選擇一本適用性強(qiáng)的教材是教學(xué)成敗的重要因素。然而，實際的教材選擇環(huán)節(jié)也會出現(xiàn)一些問題，主要表現(xiàn)在教材內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容偏差大，學(xué)生不能進(jìn)行有效地預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；教材理論內(nèi)容太多，沒有對應(yīng)的實踐內(nèi)容等。

程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的相關(guān)書籍很豐富，可選的教材也很多。其中比較知名的有吳文虎教授主編的由清華大學(xué)出版社出版的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》、Stewart Venit和Elizabeth Darke合著的由清華大學(xué)出版社影印發(fā)行的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》、羅學(xué)科等編寫的由高等教育出版社出版發(fā)行的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》等。每本教材都有自身的特點，面向不同的讀者群體。任課教師往往根據(jù)自己對課程的理解判斷哪本教材有利于課堂教學(xué)，將該教材作為程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的指定教材，當(dāng)然行政或商業(yè)因素往往也會干擾教材的選擇。這反映出教材選擇的一個本質(zhì)問題——忽略學(xué)生因素。

教材是為學(xué)生征訂的，因此教師在教材的選用上要做到以“學(xué)生為中心”，改變以往的教材選擇模式。在選擇教材之前，教師必須與授課班級的學(xué)生進(jìn)行溝通，了解學(xué)生對計算機(jī)基礎(chǔ)知識的掌握情況、對算法相關(guān)知識的了解程度、對該課程的期望以及希望教師為他們提供什么類型的信息等；同時還要查閱同專業(yè)的高年級學(xué)生對以往教材選用的反饋意見，關(guān)注他們對教材選用的滿意和不滿意之處。通過對學(xué)生進(jìn)行溝通了解，教師可以有效掌握授課班級的學(xué)生情況，在選定教材時就可以做到有的放矢。

教材編寫者可能并非教師，該教材內(nèi)容與課程教學(xué)內(nèi)容要求可能并不完全相符，因此教師應(yīng)在第一次上課時給學(xué)生指定本課程哪些內(nèi)容是必須掌握的，哪些內(nèi)容是需要了解的，哪些內(nèi)容是作為擴(kuò)展閱讀的等。此外，教師在確定選用教材后，如果所選教材不能完全覆蓋教學(xué)內(nèi)容，那么教師應(yīng)考慮指定一些參考書來彌補(bǔ)所選教材的不足。

2 更新課堂教學(xué)觀念

受傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的影響，現(xiàn)在很多課堂教學(xué)仍以“填鴨式”教學(xué)為主。教師在課堂上對知識進(jìn)行“自我陶醉式”地講解，往往忽略學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，更談不上讓學(xué)生參與教學(xué)。結(jié)果是教師講的“醉”，學(xué)生睡的“香”。程序設(shè)計基礎(chǔ)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其重要性不言而喻，同時還具有很強(qiáng)的實踐性。改變傳統(tǒng)教學(xué)模式和提高課堂教學(xué)效果，需要教師堅持以學(xué)生為中心的思想重新認(rèn)識課堂教學(xué)，更新教學(xué)觀念。

2.1 認(rèn)清課堂教學(xué)的主體

程序設(shè)計基礎(chǔ)的課堂應(yīng)是師生交流、對話、溝通和探究學(xué)問的舞臺，只有師生共同參與的課堂才是真正的課堂，而改變以往教師對課堂主體的認(rèn)識是實現(xiàn)真正課堂的關(guān)鍵。現(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為學(xué)生是課堂的主體，教師在課堂上發(fā)揮主導(dǎo)作用。課堂教學(xué)的本質(zhì)在于學(xué)生的“學(xué)”。在課堂組織過程中，教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生積極性，允許學(xué)生打斷教師的講解以發(fā)表自己的不同看法、觀點或者想法。教師應(yīng)該多創(chuàng)造一些學(xué)生與教師進(jìn)行課堂對話的機(jī)會，對學(xué)生提出的想法進(jìn)行分析和討論，如果時間充足則盡可能讓更多的學(xué)生參與課堂討論，形成真正意義上的課堂。

比如，教師在講解冒泡排序算法時可以先給學(xué)生10個數(shù)，讓學(xué)生考慮如何將其排序。經(jīng)過引導(dǎo)，學(xué)生應(yīng)該有2種不同的排序方法：冒泡排序與選擇排序。教師在課堂上可以對冒泡排序方法進(jìn)行較詳細(xì)的講解，而對于選擇排序，可以安排選擇這種排序方法的學(xué)生在下一次課中對自己的排序思想進(jìn)行講解。這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)課堂主體的互換，而且可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和探索知識的積極性，從而極大地提高教學(xué)效率，取得良好教學(xué)效果。

2.2 明確課堂教學(xué)的性質(zhì)

課堂主體的確立是確定課堂教學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)。程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的課堂是引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生自主探究知識，讓學(xué)生自主討論的場所。教師在課堂上是知識的“引路人”，要在知識的“大道”上開啟學(xué)生的好奇心，鼓勵師生之間、學(xué)生之間進(jìn)行知識的辯論。例如，教師在講解枚舉算法時一般會引用經(jīng)典枚舉問題“百錢買百雞”，然后可以向?qū)W生提出要求：每個學(xué)生模仿該問題出一道類似的題，同桌同學(xué)互換題目進(jìn)行試做，最后討論各自出的題目有什么不足之處。

2.8 更新課堂教學(xué)的方式與內(nèi)容

在現(xiàn)代教育技術(shù)的影響下，程序設(shè)計基礎(chǔ)的課堂教學(xué)方式也必然發(fā)生重大改變。多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使課堂教學(xué)在傳統(tǒng)的粉筆加黑板模式下添加了投影儀，從而變得生動活潑，并且為教師節(jié)省不少板書時間。正因為如此，不少教師花很多心思做了圖文并茂的PPT，但上課一味地讓學(xué)生看PPT，過分依賴PPT上的內(nèi)容，反而會使學(xué)生只關(guān)注每張PPT上的精彩畫面，而沒有注重內(nèi)容是什么，更不會去聽教師講課的內(nèi)容。最后，投影儀的引入沒有提高教學(xué)效果，反而降低了原有的教學(xué)效果。因此，先進(jìn)的教學(xué)手段并不是課堂教學(xué)取得良好效果的充分條件，合適的教學(xué)方式和良好的課堂組織更有助于提高教學(xué)效果。

程序設(shè)計基礎(chǔ)的課堂教學(xué)有兩件重要的事情：一是引入算法思想；二是采用該算法解決一些實際問題。算法思想是對同類問題的處理過程進(jìn)行一般化總結(jié)，因此可以將其放到PPT中，以節(jié)約課堂中教師對算法思想進(jìn)行板書的時間，但教師必須采用口語化的語言舉出算法實例并進(jìn)行講述，不能只是照PPT讀算法，必須做到讓學(xué)生理解這種算法思想是為哪類問題而提出的，如何用程序設(shè)計語言將算法實現(xiàn)，而較難做到的是采用該算法思想解決同類型問題。對于平常使用較少的算法思想，教師在教學(xué)過程中應(yīng)采用先以實例進(jìn)行講解，再進(jìn)行總結(jié)的方式開展教學(xué)，這樣會取得較好的效果，如動態(tài)規(guī)劃算法；而對于比較常用的算法思想，可以先直接講述算法思想，再針對該算法思想舉例加以驗證。

3 改革實驗教學(xué)模式

對于程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)，很多院校并沒有在思想上樹立正確的認(rèn)識，經(jīng)常錯誤地認(rèn)為該課程實驗就是把教材上的個別例子再錄入并進(jìn)行驗證的過程，僅注重學(xué)生在上機(jī)編程時是否能夠得出“正確”的結(jié)果，而忽略程序設(shè)計技能的培養(yǎng)。事實上，該課程實驗的過程是將算法思想應(yīng)用到具體問題的過程，是通過解決問題對算法思想進(jìn)一步鞏固和加深理解的過程，是學(xué)生對算法從理論認(rèn)識到實踐認(rèn)識的升華，是學(xué)生在問題解決時進(jìn)行團(tuán)結(jié)協(xié)作的訓(xùn)練過程。因此，我們必須改革實驗的教學(xué)模式，并做到以下幾個方面：首先是實驗項目的分層次設(shè)計；其次是實驗過程的工程化管理；第三是實驗結(jié)果的反饋與反思；最后是開放式教學(xué)資源與平臺的充分利用。

3.1 精心設(shè)計實驗項目

教師在程序設(shè)計基礎(chǔ)的實驗項目設(shè)計中，要綜合考慮學(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，有效解決實驗過程中“一類學(xué)生吃不飽，一類學(xué)生剛剛好，一類學(xué)生吃不了”的現(xiàn)象。在提供實驗項目種類時，一般可以分兩類：一類是給出程序，讓學(xué)生閱讀程序并對程序進(jìn)行注釋，分析程序的功能；另一類是給出具體問題，要求學(xué)生編程解決該問題。第一類實驗項目重在讓學(xué)生一方面理解別人的思維過程，通過分析別人的思維過程，體會該程序的優(yōu)劣之處，這是訓(xùn)練個人編程思維的一個很好的方式；另一方面通過對他人程序加注釋的方式發(fā)現(xiàn)不良編程習(xí)慣造成的影響，以有利于在編寫程序過程中養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。教師可以提供多個實驗項目并對每個項目規(guī)定相應(yīng)的難度系數(shù)，以將其作為實驗結(jié)果評價依據(jù)之一。

3.2 工程化管理實驗過程

在實驗過程中，教師要以工程化的思想對實驗過程進(jìn)行管理。學(xué)生從教師給出的實驗項目中選好所做的項目后，在實驗過程中要完成3項內(nèi)容：解決方案文檔化、程序注釋化、實驗數(shù)據(jù)用例化。在實驗過程中，學(xué)生要按要求對程序或者問題進(jìn)行分析，把問題所采用的算法、抽象的數(shù)據(jù)關(guān)系、各種公式等用文檔的方式記錄下來。學(xué)生從程序設(shè)計起步階段就要開始練習(xí)軟件設(shè)計說明書的基本書寫方法；接下來分析程序功能或者對所給項目采用相應(yīng)的語言編程實現(xiàn)，此時必須對程序中的關(guān)鍵語句及程序功能進(jìn)行注釋，以提高程序可讀性并養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣；最后在程序運行過程中，要對實驗用到的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，寫明采用該數(shù)據(jù)的目的和數(shù)據(jù)輸入后的實際運行效果等。通過對測試數(shù)據(jù)的記錄，學(xué)生在實驗過程中逐步掌握軟件測試的方法，為進(jìn)一步提升編程能力打下基礎(chǔ)。

3.3 重視實驗結(jié)果的反饋

對于實驗課的實驗結(jié)果，教師要及時分析整理，并對學(xué)生分析和解決問題的邏輯思維能力等情況及時給出反饋信息，通過反饋進(jìn)一步提高學(xué)生的實驗技能。教師對實驗結(jié)果的反饋要給出兩方面的信息：一方面是正面的、積極的反饋，這種反饋一般肯定學(xué)生的所學(xué)和所練，鼓勵學(xué)生加強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心；另一方面是負(fù)面的、錯誤的反饋，要給出一些出現(xiàn)錯誤的情形，如對問題進(jìn)行抽象處理時出現(xiàn)的變量抽取錯誤、程序邏輯3acf5e80765e22a7bcdc457d89c12b6c6ea2213eebb6a81dfd96c0e0c03e5590錯誤等問題。這也就是要求教師不要一直講正確的，同時要講一些出現(xiàn)錯誤的案例，使學(xué)生可以通過對比更加明確問題所在。教師可以將這些錯誤分配到每節(jié)課中，也可以在一節(jié)課中集中處理。實驗結(jié)果的負(fù)反饋可以讓學(xué)生掌握程序調(diào)試中的相關(guān)技術(shù)和技能，加強(qiáng)程序調(diào)試能力。

3.4 充分利用開放性教學(xué)資源與實驗平臺

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)程序設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)資源是豐富的，教師要在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行自學(xué)，掌握利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法。另外，ACM大賽是對程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)效果檢查的一種手段。ACM大賽采用的是ACM在線評測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、南陽理工學(xué)院等均建有相應(yīng)的平臺，并且大多是開放的，外校學(xué)生一樣可以注冊并進(jìn)行測試。因此，在教學(xué)過程中，教師每講過一種算法思想，就可以列舉一些能夠使用該思想解決的ACM大賽題目，并讓學(xué)生登錄系統(tǒng)測試對這種算法的掌握情況。

4 革新考核方式

程序設(shè)計基礎(chǔ)課一般通過“筆試+上機(jī)實驗”的模式考核學(xué)生對該課程的掌握情況。在這種模式中，筆試成績的比例通常比較高。從一定程度上講，這種考核方式適合層次相同和識記能力較強(qiáng)的學(xué)生。而對于不同層次、動手能力較強(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。這種一張試卷定成績的考核模式并不能完全反映學(xué)生的實際情況，更不利于引導(dǎo)學(xué)生注重平時的學(xué)習(xí)過程，因此我們必須對課程考核方式進(jìn)行必要的改革。

4.1 考核內(nèi)容的改革

在程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的考核體系中，教師要注重學(xué)習(xí)過程的重要性，加大平時考核成績在總成績中所占的比重。例如，將平時學(xué)習(xí)成績比例設(shè)為20%，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；提高實驗成績在總成績中的百分比，將實驗報告比例設(shè)為30%，包括平時實驗完成情況和實驗報告完成情況等；將期末筆試成績比例設(shè)為30%，主要考查學(xué)生對基本知識和概念的掌握情況；將期末上機(jī)考核成績比例設(shè)為20%，考查學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。這種考核體系將學(xué)生平時的課堂表現(xiàn)算入期末考核總成績中，同時考查學(xué)生對于平時實驗的完成情況，使得考核的內(nèi)容更全面和更科學(xué)。

4.2 考核結(jié)果的反饋與反思

在課程考核結(jié)束后，學(xué)生將得到一份成績單，以反映學(xué)生對課程的掌握情況。學(xué)生一般只關(guān)注自己的分?jǐn)?shù)，而教師則有很多事情要做。如果教師不對教學(xué)過程中的經(jīng)驗與不足進(jìn)行反思，那么教學(xué)水平將很難有質(zhì)的提高，同時教師也很難提高教學(xué)效果。教師得到學(xué)生的成績單后，要對學(xué)生在試卷每道題上的得分情況進(jìn)行統(tǒng)計，還要將統(tǒng)計出來的問題與學(xué)生平時考核出現(xiàn)的問題結(jié)合，看是否相符并分析出現(xiàn)這種問題的原因在哪；走訪學(xué)生，聽取學(xué)生對出現(xiàn)的問題的反饋；對學(xué)生的分析進(jìn)行記錄，為下一年的課程開設(shè)做備案，防止同樣的問題再次出現(xiàn)。

5 結(jié)語

以學(xué)生為中心的教學(xué)理念重視學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，同時也不忽視教師的引導(dǎo)作用。貫徹以學(xué)生為中心的理念可以改變教師本位的觀念，進(jìn)而促進(jìn)教師積極探索提高教學(xué)效率的方法和途徑，從而有效解決教學(xué)過程中遇到的各種問題。無論是教材選擇機(jī)制的改變、新教學(xué)觀念的樹立還是新試驗教學(xué)模式及新考核方式的采用，都是在以學(xué)生為中心的理念指導(dǎo)下的創(chuàng)造性探索。這些方法源于教師長期的教學(xué)實踐，在實際教學(xué)過程中得到檢驗。黃淮學(xué)院學(xué)生代表隊在2011年ACM大賽河南賽區(qū)中取得可喜成績，說明這些方法對提升教學(xué)效果有明顯作用。時代在發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不斷變化，這就要求課堂教學(xué)的模式和手段也要不斷變化，但人才培養(yǎng)的大方向是不變的，教師在未來的教學(xué)過程中仍會有許多新的、復(fù)雜的問題需要解決。這正是課程改革需要不斷深入的內(nèi)在要求和動力。

（編輯：宋文婷）