面向財(cái)經(jīng)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究

謝志龍，李 慶，邢 容，陳 巖

（西南財(cái)經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)信息工程學(xué)院，四川 成都 611130）

0 引言

信息技術(shù)已經(jīng)融入社會(huì)生活的方方面面，深刻改變著人類的思維、生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)方式。計(jì)算思維，不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具備的素質(zhì)和能力，而且也成為所有大學(xué)生應(yīng)該具備的素質(zhì)和能力。因此，越來(lái)越多的非計(jì)算機(jī)專業(yè)，特別是財(cái)經(jīng)類專業(yè)，通過(guò)開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)課程來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力和數(shù)據(jù)處理分析能力。然而，在授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的接受能力有明顯差異，從而造成了教師在教學(xué)中無(wú)法達(dá)到需要的效果，學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，也感到非常困難，學(xué)習(xí)痛苦，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿，造成學(xué)習(xí)效果不好。

本研究的主要目的是研究不同專業(yè)、性別、邏輯思考能力、學(xué)習(xí)策略和不同程序語(yǔ)言是否與財(cái)經(jīng)類學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的相關(guān)性。通過(guò)本研究的結(jié)果，可以幫助程序設(shè)計(jì)課程相關(guān)教師了解影響學(xué)生程序課程成績(jī)的原因，從而為課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、授課進(jìn)度以及授課形式安排提供參考，也可以為學(xué)生增加學(xué)習(xí)興趣、提高程序設(shè)計(jì)能力提供參考。

1 研究現(xiàn)狀

程序設(shè)計(jì)能力是大學(xué)生必須具備的基本技能，程序設(shè)計(jì)能力是指學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程中所獲得的知識(shí)與技能。

在影響學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的因素方面，文獻(xiàn)[1]的研究表明男生的程序設(shè)計(jì)能力高于女生，但文獻(xiàn)[2]的研究卻發(fā)現(xiàn)性別不同的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)并沒(méi)有顯著的不同。

在邏輯思考能力方面，程序設(shè)計(jì)課程包含了不同程度的科學(xué)概念與技能。文獻(xiàn)[3]的研究顯示邏輯思考能力與科學(xué)技能學(xué)習(xí)成就之間存在顯著相關(guān)性。邏輯思考能力指的是個(gè)人運(yùn)用系統(tǒng)化思考程序和思考規(guī)則，對(duì)于物體或事物的理解、解釋及執(zhí)行上的能力。根據(jù)文獻(xiàn)[4]的分類，邏輯思考能力包括6 項(xiàng)：守恒、比例推理能力、控制變量能力、概率推理能力、相關(guān)推理能力和組合推理能力。

學(xué)習(xí)策略為一般的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)者內(nèi)在思考過(guò)程及判斷解決問(wèn)題等復(fù)雜的心理歷程。文獻(xiàn)[5]將學(xué)習(xí)策略定義為學(xué)習(xí)訊息處理，以應(yīng)付記憶事件。文獻(xiàn)[6]認(rèn)為學(xué)習(xí)策略的形成包括分析、計(jì)劃、執(zhí)行方法、監(jiān)控和修正5 個(gè)過(guò)程。認(rèn)知心理學(xué)派以學(xué)生噓唏的基本策略層面及學(xué)習(xí)者的感覺(jué)、思考、推理、判斷解決問(wèn)題等復(fù)雜的心理歷程為基礎(chǔ)，判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)策略，以作為解決學(xué)生學(xué)習(xí)困擾的依據(jù)，但目前并沒(méi)有文獻(xiàn)就學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力進(jìn)行研究。

目前，鮮有基于財(cái)經(jīng)類不同專業(yè)和不同程序語(yǔ)言對(duì)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力影響的研究。

2 研究方法

2.1 研究模型

本研究根據(jù)現(xiàn)有研究現(xiàn)狀，提出研究模型，如圖1 所示。

圖1 研究模型

2.2 研究假設(shè)

在以往的文獻(xiàn)中，學(xué)生性別差異與程序設(shè)計(jì)能力關(guān)系、邏輯思考能力對(duì)程序設(shè)計(jì)能力的影響都有研究，而學(xué)習(xí)策略、專業(yè)和程序語(yǔ)言類別與程序設(shè)計(jì)能力之間關(guān)系并沒(méi)有被研究過(guò)。在現(xiàn)實(shí)世界中，影響學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的因素是多方面的，因此本研究提出以下5 個(gè)假設(shè)。

假設(shè)1，專業(yè)對(duì)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果有顯著影響

在財(cái)經(jīng)類高校中，大部分專業(yè)偏向于文科類，學(xué)生在中學(xué)期間的數(shù)學(xué)訓(xùn)練、邏輯思維能力訓(xùn)練相對(duì)較少，對(duì)于這類學(xué)生在教授程序設(shè)計(jì)課程時(shí)，使用的方法、課程的內(nèi)容、教學(xué)的進(jìn)度是否應(yīng)該不同？這一直是困擾財(cái)經(jīng)類高校程序設(shè)計(jì)課程相關(guān)教師的難題。因此，本研究提出該假設(shè)，用以揭示在財(cái)經(jīng)類院校中專業(yè)對(duì)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果的影響。

假設(shè)2，性別對(duì)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果有顯著差異

在性別對(duì)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果研究中，有些研究認(rèn)為性別差異會(huì)影響學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力[1]；也有研究卻表明男、女學(xué)生在程序設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)并無(wú)顯著差異[2]。鑒于現(xiàn)有文獻(xiàn)并沒(méi)有對(duì)性別差異是否影響學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力做出結(jié)論，本研究提出該假設(shè)，用以探究在財(cái)經(jīng)類院校中性別對(duì)程序設(shè)計(jì)能力的影響。

假設(shè)3，邏輯思考能力與程序設(shè)計(jì)能力有關(guān)

程序設(shè)計(jì)課程包含了不同程度的科學(xué)概念與技能。由于目前文獻(xiàn)對(duì)邏輯思考能力與程序設(shè)計(jì)能力相關(guān)性的研究不足，故提出上述假設(shè)。

假設(shè)4，學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力有關(guān)

文獻(xiàn)[7]認(rèn)為建立良好的習(xí)慣，將可改善學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。文獻(xiàn)[8—9]則發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)成就成正相關(guān)；為研究學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力關(guān)系，故提出以上假設(shè)。

假設(shè)5，不同程序語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果有關(guān)

目前財(cái)經(jīng)類高校開(kāi)設(shè)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中，使用的程序語(yǔ)言有多種，包括C、C++、Java、Basic、Python 等。這些語(yǔ)言均有不同的特點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)。為探索哪種程序語(yǔ)言更加適合財(cái)經(jīng)類高校學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，故提出上述假設(shè)。

2.3 研究對(duì)象

本研究以西南財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)生作為研究對(duì)象，研究數(shù)據(jù)為西南財(cái)經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院、會(huì)計(jì)學(xué)院、統(tǒng)計(jì)學(xué)院和經(jīng)濟(jì)信息工程學(xué)院2018—2019 學(xué)年-2 程序設(shè)計(jì)課程期末考試成績(jī)，包括的程序語(yǔ)言有：C++、Java、VB 和Python，同時(shí)對(duì)試題中的題目根據(jù)對(duì)邏輯思考能力測(cè)試的目的進(jìn)行了分類及分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)。依據(jù)研究目的，隨機(jī)選取了金融學(xué)院、會(huì)計(jì)學(xué)院、統(tǒng)計(jì)學(xué)院和經(jīng)濟(jì)信息工程學(xué)院2018 級(jí)共1 000 名本科一年級(jí)學(xué)生作為調(diào)查問(wèn)卷對(duì)象。其中135 份為無(wú)效問(wèn)卷，故共有865份有效問(wèn)卷。

2.4 研究工具

1）邏輯思考能力評(píng)量工具。

本研究采用Roadranga 與Padilla 的邏輯思考測(cè)驗(yàn)GALT（Group Assessment of Logical Thinking），該測(cè)試包含邏輯思考測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有守恒、比例推理、因變量控制、概率推理、相關(guān)推理和組合推理等。本研究將期末考試試題進(jìn)行分類，以學(xué)生的得分來(lái)測(cè)得學(xué)生的6 項(xiàng)邏輯思考能力。

2）程序設(shè)計(jì)能力。

程序設(shè)計(jì)能力是指的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)中獲得的知識(shí)與技能，在本研究中是指的西南財(cái)經(jīng)大學(xué)2018 級(jí)學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程中的考試成績(jī)。考慮到任課教師的不同，故將學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程的原始分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)后，再來(lái)衡量受測(cè)者的程序設(shè)計(jì)能力。

2.5 研究方法

本研究將收集的資料利用Python 進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析、t 檢驗(yàn)、皮爾森相關(guān)系數(shù)分析和方差分析進(jìn)行研究。

3 研究結(jié)果

3.1 基本統(tǒng)計(jì)分析

學(xué)生樣本數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)換之后的成績(jī)集中在72～87 分之間（70%）；學(xué)生在邏輯思考能力總平均得分為14.5，學(xué)生在比例推理能力上的平均能力較好；學(xué)生在學(xué)習(xí)策略上的表現(xiàn)則不夠理想。

3.2 專業(yè)差異分析

以t 檢驗(yàn)法鑒定不同專業(yè)的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)能力上是否有顯著差異，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1 中可以看出，不同專業(yè)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力上并無(wú)顯著差異，故假設(shè)1 不成立。考慮到在西南財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)生入校成績(jī)中，金融和會(huì)計(jì)專業(yè)的學(xué)生入學(xué)成績(jī)大幅領(lǐng)先于其他專業(yè)。在通常理解下，這2 個(gè)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)應(yīng)普遍高于其他專業(yè)。但從分析結(jié)果可以看出，不同專業(yè)的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程中的成績(jī)并無(wú)明顯差異，這可能和學(xué)生相關(guān)方面的學(xué)習(xí)能力有關(guān)。

表1 不同專業(yè)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力分析

3.3 性別差異分析

以t 檢驗(yàn)法鑒定男、女在程序設(shè)計(jì)能力上是否有顯著差異，結(jié)果見(jiàn)表2。從表2 中可以看出，不同性別在程序設(shè)計(jì)能力上并無(wú)顯著差異，故假設(shè)2 不成立。這一結(jié)果可能與大一新生在高考時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了分?jǐn)?shù)的篩選有關(guān)，并且大一學(xué)生在各方面均有相同的特質(zhì)與能力，經(jīng)歷了高考后，學(xué)生得到的訓(xùn)練較為相似，故性別差異并不顯著。

表2 性別差異的程序設(shè)計(jì)能力分析

3.4 邏輯思考能力和程序設(shè)計(jì)能力相關(guān)分析

本研究將樣本所測(cè)得的邏輯思考能力總分與各項(xiàng)得分均納入分析，經(jīng)皮爾森相關(guān)分析后，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3 可以看出，比例推理能力及控制變量能力和程序設(shè)計(jì)能力顯著正相關(guān)。因此，假設(shè)3 成立。

表3 邏輯思考能力與程序設(shè)計(jì)能力相關(guān)分析

學(xué)生控制變量能力可以由學(xué)生是否具備有效的“處理錯(cuò)誤”得到驗(yàn)證。“處理錯(cuò)誤”是程序設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)相當(dāng)重要的步驟，“處理錯(cuò)誤”能力的好壞，是影響程序設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要因素。一般而言，程序發(fā)生錯(cuò)誤的主要原因有語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤2 種，語(yǔ)法錯(cuò)誤通常可以在編譯或執(zhí)行的時(shí)候被發(fā)現(xiàn)，但邏輯錯(cuò)誤卻往往很難發(fā)現(xiàn)。學(xué)生如果能夠利用程序執(zhí)行過(guò)程中變量存儲(chǔ)值的改變以及變量間值的相對(duì)變化以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的原因；或固定一個(gè)變量值，以了解其他變量值的變化，這就是一種有效的處理錯(cuò)誤的方法，也和學(xué)生的控制變量能力有關(guān)，所以學(xué)生的控制變量能力越強(qiáng)，則其程序設(shè)計(jì)能力越好。

3.5 學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力關(guān)系分析

以方差分析分別鑒定不同學(xué)習(xí)策略在程序設(shè)計(jì)能力上是否有顯著影響。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)表4 可以看出，在學(xué)習(xí)策略中僅有解決困難能力在程序設(shè)計(jì)能力上有顯著差異，因此假設(shè)4成立；并且解決困難能力為普通及良好者具有更好的程序設(shè)計(jì)能力。此結(jié)果顯示，能夠自行解決學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，其程序設(shè)計(jì)能力往往更好。

表4 學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力ANOVA 分析

3.6 不同程序語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果有關(guān)

通過(guò)分析C++、Java、VB 和Python 等4 種語(yǔ)言中學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，以t 檢驗(yàn)法來(lái)鑒定不同語(yǔ)言的學(xué)習(xí)效果是否有顯著差異，結(jié)果見(jiàn)表5。從表5 可以看出，不同的程序語(yǔ)言對(duì)于學(xué)習(xí)效果存在顯著不同，故假設(shè)5 成立。Python 具有語(yǔ)法簡(jiǎn)潔、易掌握的特性，因此更適合于財(cái)經(jīng)類非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)。

表5 不同程序語(yǔ)言的學(xué)生學(xué)習(xí)效果分析

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 結(jié)論

不同專業(yè)的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)課程中的學(xué)習(xí)能力并沒(méi)有顯著差異；不同性別的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)能力上并沒(méi)有顯著差異；邏輯思考能力與程序設(shè)計(jì)能力相關(guān)；邏輯思考能力中的推理能力及控制變量能力與程序設(shè)計(jì)能力有顯著正相關(guān)；學(xué)習(xí)策略與程序設(shè)計(jì)能力相關(guān)。學(xué)習(xí)策略中解決困難能力與程序設(shè)計(jì)能力有顯著相關(guān)關(guān)系；不同程序語(yǔ)言對(duì)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)效果存在顯著不同，Python 語(yǔ)言更加適合財(cái)經(jīng)類非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)。

4.2 建 議

1）對(duì)教師授課的改進(jìn)。

教師可在第一次上課時(shí)測(cè)試所有學(xué)生的邏輯思考能力，從而了解學(xué)生邏輯思考的平均能力，除了作為教師上課進(jìn)度和上課內(nèi)容的參考之外，也可以掌握邏輯思考能力（尤其是比例推理、控制變量能力）較弱的特定學(xué)生，從而加強(qiáng)數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理或程序設(shè)計(jì)等訓(xùn)練，使其程序設(shè)計(jì)能力不至于落后班級(jí)平均程度太多，這對(duì)于上課教師在教學(xué)進(jìn)度及教學(xué)內(nèi)容、范圍上的掌握上有極大幫助。同時(shí)，教師也可以通過(guò)和教授數(shù)學(xué)課程的相關(guān)教師溝通，由基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算與邏輯推理的訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生的邏輯思考能力。此外，教師在教授程序設(shè)計(jì)課程時(shí)，也可以準(zhǔn)備多種類型的練習(xí)題目作為教學(xué)范例；在解說(shuō)過(guò)程中，除語(yǔ)法和設(shè)計(jì)原則外也應(yīng)該強(qiáng)調(diào)解題的關(guān)鍵方法和觀念，以此示范并強(qiáng)化學(xué)生解決困難的能力。

2）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助。

除根據(jù)教師所安排的進(jìn)度學(xué)習(xí)外，學(xué)生在平時(shí)應(yīng)該有自我學(xué)習(xí)與自我成長(zhǎng)的觀念。在面臨到學(xué)習(xí)瓶頸而無(wú)法突破時(shí)，學(xué)生應(yīng)該勇于面對(duì)問(wèn)題，并積極與教師或同學(xué)討論，集思廣益以解決問(wèn)題，并可以培養(yǎng)“自我學(xué)習(xí)、自我成長(zhǎng)、面對(duì)問(wèn)題、解決問(wèn)題”的能力。尤其對(duì)必須學(xué)習(xí)多樣知識(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，該觀念和能力的培養(yǎng)可以克服程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)困難，對(duì)其他課程的學(xué)習(xí)成效和將來(lái)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力上也有較大幫助。

3）對(duì)教學(xué)管理部門的建議。

對(duì)于財(cái)經(jīng)類高校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，不同特點(diǎn)的程序語(yǔ)言接受程度不一樣。教學(xué)管理部門可以根據(jù)學(xué)生所在專業(yè)的要求，對(duì)不同專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)不同程序語(yǔ)言的課程，做到有的放矢。

4.3 展 望

本研究?jī)H以西南財(cái)經(jīng)大學(xué)部分學(xué)生作為研究對(duì)象，研究成果可能不具備太大的代表性，后續(xù)研究將擴(kuò)大研究對(duì)象，以更加全面了解性別、邏輯思考能力、學(xué)習(xí)策略與學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的相關(guān)性。另外，本研究?jī)H針對(duì)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力進(jìn)行研究，并沒(méi)有考慮不同程序語(yǔ)言的學(xué)習(xí)特性，后續(xù)研究可針對(duì)不同的程序語(yǔ)言的特性分別進(jìn)行研究或比較，以使研究更加完整。最后，本研究中不同語(yǔ)言課程成績(jī)并未考慮試題本身的難度差異，對(duì)研究結(jié)果會(huì)有一定影響，后續(xù)研究可采用相同試題的測(cè)試成績(jī)進(jìn)行。

致 謝

本文受金融智能與金融工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助。