以程序設(shè)計比賽為導(dǎo)向的多模式《程序設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)研究

任靜靜

（信息工程大學(xué)洛陽校區(qū)，洛陽 471003）

0 引言

2010年，《九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中提出計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的重要組成部分[1]。在計算機(jī)基礎(chǔ)課程中，《程序設(shè)計基礎(chǔ)》是一門通識必修課程，在培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、計算思維、信息處理能力方面起著重要作用。本文從分析《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，總結(jié)存在的問題，提出在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及課程考核方面改革的具體措施，構(gòu)建出以程序設(shè)計比賽為導(dǎo)向的多模式程序設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)體系。

1 我院目前程序設(shè)計基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀

（1）教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容方面存在的問題：①過多強(qiáng)調(diào)所學(xué)程序設(shè)計語言的語法規(guī)則，弱化了算法分析和編程實現(xiàn)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生誤以為一門開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境就是計算機(jī)編程，對該課程有一種“狹義工具論”的認(rèn)識，不能很好地體會在算法分析和編程實現(xiàn)過程中所體現(xiàn)出來的“計算思維”和解決問題能力的鍛煉；②因為C語言入門簡單，不需要學(xué)習(xí)除了語言本身之外的框架控件等知識，使該課程更多的關(guān)注到算法分析和編程實現(xiàn)，所以各大高校在該課程中選擇C語言的居多。我院在前幾年教學(xué)中也選擇C語言，但學(xué)生學(xué)習(xí)效果不是很好，通過深入調(diào)研分析，C語言編寫的沒有圖形交互界面的實驗程序不能提高學(xué)生的興趣點，實驗不能很好地起到加深理解理論知識的作用。

（2）教學(xué)模式

近幾年教研室一直在進(jìn)行該課程教學(xué)模式研究，雖然已經(jīng)從最傳統(tǒng)的單一滿堂灌填鴨式教學(xué)改進(jìn)到“理論+實踐”教學(xué)模式，但教師的理論講授還是直接進(jìn)行純粹的知識傳授，以教材為中心，教師仍然處于主體地位，在實踐環(huán)節(jié)也是簡單給出命題，且命題多為純粹的數(shù)學(xué)類問題，枯燥乏味不能激發(fā)學(xué)生的興趣。

（3）教學(xué)考核

目前課程的教學(xué)考核方法為：總成績=筆試成績+上機(jī)成績+平時成績，由于該課程的授課對象人數(shù)多，平時成績主觀成分比較多，期末實訓(xùn)內(nèi)容的上機(jī)考核不能很好地考核學(xué)生解決問題的能力，而筆試內(nèi)容不能很好地體現(xiàn)出學(xué)生對實際操作的掌握程度，這幾部分成績多為結(jié)果性成績，不能很好地體現(xiàn)學(xué)生的過程性成績，使得最后的總成績不能很好地體現(xiàn)出教學(xué)效果。

（4）學(xué)生現(xiàn)狀

《程序設(shè)計基礎(chǔ)》屬于通識課程，大班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)較多，計算機(jī)基礎(chǔ)不盡相同，學(xué)習(xí)能力和邏輯思維能力參差不齊。兩極分化較為嚴(yán)重，同一套學(xué)習(xí)模式，部分學(xué)生“吃不飽”，無所事事；部分學(xué)生卻“吃不完”，班級大，又無法得到教師的即時、詳細(xì)指點。課堂效率大打折扣，因為學(xué)不會，課下也就不愿學(xué)，連鎖反應(yīng)導(dǎo)致教學(xué)效果變差。

（5）教學(xué)學(xué)時

我院每門計算機(jī)類通識必修課程為32學(xué)時，鑒于程序設(shè)計基礎(chǔ)課程涉及到的內(nèi)容比較多，32學(xué)時不能很好地滿足該課程的學(xué)時需求。

2 以程序設(shè)計比賽為導(dǎo)向的多模式《程序設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)體系的構(gòu)建

《程序設(shè)計基礎(chǔ)》應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生信息處理、計算思維能力的原則出發(fā)，制定一套滿足不同學(xué)生需求的課程教學(xué)體系。選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，采用多樣化的教學(xué)模式，增強(qiáng)實踐教學(xué)的效果，依程序設(shè)計比賽為導(dǎo)向，構(gòu)建出一種多模式《程序設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)體系。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

選擇合適的程序設(shè)計語言對教學(xué)效果起到至關(guān)重要的作用，但是也不能讓學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)一種程序設(shè)計語言就是計算機(jī)編程。在教學(xué)實施過程中，可以以一種程序設(shè)計語言為主，拓展到多種程序設(shè)計語言，讓學(xué)生體會不同語言之間的優(yōu)缺點。針對本院開展C程序設(shè)計語言教學(xué)的效果來看，學(xué)生對具有圖形交換界面的程序設(shè)計語言更感興趣。通過調(diào)研分析，我院選擇Visual Basic作為該課程教學(xué)中主要的程序設(shè)計語言，該語言容易上手，結(jié)合控件的使用能更好地幫助學(xué)生理解程序的執(zhí)行過程。在教學(xué)實施中，分析設(shè)計算法，以Visual Basic為例進(jìn)行編程，最后拓展到其他一兩種主流編程語言，讓學(xué)生體會不同的開發(fā)語言和工具實現(xiàn)同一算法的異同，從而體現(xiàn)出程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的核心是培養(yǎng)編程來解決實際問題和計算思維能力，而不是僅僅拘泥于某種語言，這樣也更好地滿足學(xué)生不同編程基礎(chǔ)的需求。

不管哪一種程序設(shè)計語言都有比較枯澀難懂嚴(yán)格的概念和語法要求，在入門教學(xué)中都不要急于讓學(xué)生掌握這些概念和語法，讓學(xué)生會誤以為學(xué)習(xí)該課程就是掌握語法規(guī)則，而是從認(rèn)知學(xué)理論的規(guī)律出發(fā)，給學(xué)生展示一些編好的有趣的實例，如交通紅綠燈、計算器、翻牌游戲等，讓學(xué)生體會編程在實際應(yīng)用中的作用，激發(fā)學(xué)生的興趣點。

2.2 教學(xué)模式

（1）案例驅(qū)動教學(xué)模式

在教學(xué)過程中應(yīng)突出實踐能力，案例教學(xué)是當(dāng)前教學(xué)改革環(huán)境下的一種新型的教學(xué)模式，將零散的知識點綜合到案例中，使學(xué)生通過解決案例中的問題從而掌握所學(xué)知識。案例選取應(yīng)貼近實際需求，實施步驟為“分析案例-設(shè)計算法-編程實現(xiàn)”，在編程實現(xiàn)步驟中引出所學(xué)程序設(shè)計語言的相關(guān)知識點，最終達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生邏輯思維和編程的能力的目的。

案例驅(qū)動教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生興趣，還可以培養(yǎng)自學(xué)能力。對于Visual Basic語言中的比較抽象枯燥的數(shù)據(jù)類型、變量、常量知識點，不要按部就班以教材為中心照本宣科進(jìn)行講解，可以貫穿在多個案例中，且不一定在一次課中學(xué)習(xí)，應(yīng)進(jìn)行分散化學(xué)習(xí)，且多種數(shù)據(jù)類型不一定每個都系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以以常用的數(shù)據(jù)類型（例如數(shù)據(jù)型和字符型數(shù)據(jù)）為例，其他的數(shù)據(jù)類型讓學(xué)生自學(xué)。

案例教學(xué)對教師提出更高的要求，不是將知識點簡單堆疊講授，而是應(yīng)該對該門課程有很好的整體把握，能對知識點進(jìn)行深入的關(guān)聯(lián)、分析和設(shè)計，將多個知識點融合到相應(yīng)的案例中。

（2）基于建構(gòu)主義的問題解決教學(xué)模式

建構(gòu)主義教學(xué)改革的基本思路是：基于問題解決來建構(gòu)知識，通過問題解決來學(xué)習(xí)[2]。該教學(xué)模式應(yīng)用到該課程中的實施步驟為“提出問題或任務(wù)-引導(dǎo)學(xué)生思考探索（小組討論、師生討論）-實踐體驗-解決問題”。

教師提出的問題應(yīng)是一系列的、進(jìn)階式的，具有讓學(xué)生討論的價值，在利用程序設(shè)計語言實現(xiàn)算法時，如果學(xué)生出現(xiàn)運行方面的錯誤，讓學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)并解決錯誤，或者指導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)試查找錯誤，而不是簡單地給學(xué)生指出錯誤，提高學(xué)生的成就感，加深對出錯語法的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生的課堂參與度，通過程序調(diào)試鞏固知識重建過程。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

由于學(xué)時有限，引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，部分教學(xué)內(nèi)容可以在課外完成，更大程度地利用課堂時間展開討論、互動、探究式教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性作用，更好的完成知識構(gòu)建。例如教師可以把下次課的內(nèi)容放在網(wǎng)絡(luò)平臺上讓學(xué)生自學(xué)，內(nèi)容的形式多樣化，課件、Flash動畫、微視、知識思維導(dǎo)圖等，并設(shè)置相關(guān)的任務(wù)和問題，學(xué)生可以在課下提前查閱資料思考，將難點內(nèi)容及時的反饋給教師，以便更好地在課堂上有側(cè)重點的答疑和討論，學(xué)生課下還可以反復(fù)學(xué)習(xí)，如果在課下學(xué)習(xí)過程中仍有問題，可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上再展開討論，教師還可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上放置課下任務(wù)，以鞏固學(xué)習(xí)效果。

在實施過程中需要一個合適的網(wǎng)絡(luò)支撐平臺，可以選擇開源的網(wǎng)絡(luò)課程平臺Moodle[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式顛覆了傳統(tǒng)課堂“教師講-學(xué)生聽-學(xué)生練”模式，使學(xué)生真正參與到課堂中來，成為課堂教學(xué)活動推動的主導(dǎo)者，使課堂充滿討論、碰撞和探究，很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

多種教學(xué)模式之間不是孤立的，相互促進(jìn)、相互融合，在一次教學(xué)活動中涉及到理論教學(xué)和實踐教學(xué)，要精心進(jìn)行課程設(shè)計，選取多樣化的教學(xué)模式。

2.3 實踐教學(xué)

《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程實踐性非常強(qiáng)，學(xué)生算法分析和編程實現(xiàn)能力的知識構(gòu)建在實踐中完成，所以要求有一套完備的實驗庫開展實踐教學(xué)。針對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)的不同，可將實驗庫分為必修實驗項目和選作實驗項目，滿足不同學(xué)生的需求[4]。

實驗項目應(yīng)按照章節(jié)進(jìn)行設(shè)置，且內(nèi)容和課堂教學(xué)案例內(nèi)容相一致，覆蓋教學(xué)大綱的知識點，設(shè)置相應(yīng)的問題引導(dǎo)，幫助學(xué)生分析問題。

根據(jù)本課程使用的案例驅(qū)動及問題解決教學(xué)模式，實驗項目之間應(yīng)具有連續(xù)性，問題是一系列、進(jìn)階式的。例如在表達(dá)式、一維數(shù)組、動態(tài)一維數(shù)組、二維數(shù)組知識點中，將“求三個學(xué)生的一門課程的平均成績”延伸為“求100個學(xué)生的一門課程的平均成績”，再進(jìn)階為“求N個學(xué)生的一門課程的平均成績”，最后拓展到“求N個學(xué)生M門課程的平均成績”。其中后面兩個實驗項目可以設(shè)為選作實驗，還可以在前面四個實驗基礎(chǔ)上加上窗體和控件知識點上升為“班級成績管理系統(tǒng)”。

2.4 程序設(shè)計比賽

依托第二課堂的程序設(shè)計比賽，比賽題目由各小組成員搜索材料討論自擬，題目所需知識涵蓋但又不僅局限于課堂知識點，且能解決實際問題。

以Visual Basic程序設(shè)計語言為教學(xué)內(nèi)容后，學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計的題目越來越多樣化，題目難度有所提高，設(shè)計的軟件實用性比較強(qiáng)，例如Q我音樂盒、翻牌游戲、中日文化差異交流、俄語聽力練習(xí)、算術(shù)練習(xí)本、計算器等。軟件設(shè)計和實現(xiàn)涵蓋了算法分析和編程實現(xiàn)。在編程實現(xiàn)的過程中不僅深入的掌握了程序設(shè)計語言中最基本內(nèi)容——數(shù)據(jù)類型、程序控制結(jié)構(gòu)、數(shù)組、文件等，還自學(xué)了很多Visual Basic中很多控件的應(yīng)用。

因此，程序設(shè)計比賽不僅培養(yǎng)學(xué)生的解決問題的能力，還培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、責(zé)任感、團(tuán)隊意識、思維創(chuàng)新和爭先創(chuàng)優(yōu)的競爭意識。

2.5 多元化教學(xué)考核

針對目前考核評價中的缺點，結(jié)合課程考核與教學(xué)模式的關(guān)系，改進(jìn)該課程的考核方式。結(jié)合教學(xué)模式，總成績=筆試成績+課堂實踐成績+程序設(shè)計比賽成績，考核內(nèi)容的命題遵循考核改革思路。

筆試內(nèi)容考核由于各方面的限制，紙筆測驗還一時難為其他的評價手段完全代替。雖然形式一時難以改變，但是考查的目標(biāo)應(yīng)該與前面提到的教學(xué)模式的評價目標(biāo)是一致的，這就需要筆試考題的命題需要從考核學(xué)生的能力的角度出發(fā)，而不僅僅是獨立的知識點。

課堂實踐內(nèi)容考核主要體現(xiàn)學(xué)生問題解決的能力，同時包括學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、表達(dá)能力等綜合素質(zhì)。

程序設(shè)計比賽考核根據(jù)課程設(shè)計的難易程度確定等級分?jǐn)?shù)，通過學(xué)生在課程設(shè)計過程中的作用和能力考核學(xué)生對知識的運用和解決問題的能力，通過課程設(shè)計的報告或論文來考核學(xué)生歸納和總結(jié)能力。

考核方式的多樣化促使學(xué)習(xí)方式廣泛化，并能建立更完整可靠的評價體系，改革前后的考核方式及標(biāo)準(zhǔn)對如表1所示。

表1 改革前后考核方式對比

3 結(jié)語

筆者所在的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程團(tuán)隊經(jīng)過多年的教學(xué)改革實踐，形成一套完備的教學(xué)體系，在科研和教學(xué)方面取得一定的成果。出版配套教材《程序設(shè)計基礎(chǔ)教程》（VB版）——21世紀(jì)大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教材和實驗指導(dǎo)書。本文的研究成果應(yīng)用到教學(xué)中，學(xué)生對該課程的積極性及編程能力有很大提高，普遍認(rèn)同案例驅(qū)動、問題解決、翻轉(zhuǎn)課堂及程序設(shè)計比賽的教學(xué)模式和過程，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。