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計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法探討
計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法探討
孫明偉，唐敏
（武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，湖北武漢430079）
摘要：對(duì)大學(xué)生編程素質(zhì)的培養(yǎng)，對(duì)許多非計(jì)算機(jī)專業(yè)的高校院系來(lái)說(shuō)也是一項(xiàng)重要的教學(xué)任務(wù)。非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生面臨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、程序設(shè)計(jì)課時(shí)安排有限等問(wèn)題，為在有限的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，采用一種教師理論講解與學(xué)生實(shí)踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，幫助學(xué)生迅速跨過(guò)了程序設(shè)計(jì)的門檻，讓學(xué)生能夠通過(guò)后續(xù)持續(xù)的自我編程練習(xí)提高編程素質(zhì)，取得了很好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：三階段教學(xué)法；程序設(shè)計(jì)課程；非計(jì)算機(jī)專業(yè)；本科教學(xué)
武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院是集遙感、測(cè)繪、信息技術(shù)于一體的信息和工程類學(xué)院，學(xué)院培養(yǎng)的人才在中國(guó)乃至世界上一直具有重要的影響力。在本科生培養(yǎng)方面，除了系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的空間科學(xué)、地球科學(xué)等專業(yè)知識(shí)外，還系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的信息科學(xué)知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、模式識(shí)別與人工智能技術(shù)等。由于專業(yè)課程較多，相對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，本院學(xué)生在信息學(xué)科的課程數(shù)與課時(shí)數(shù)安排上還是較少，比如計(jì)算機(jī)原理、操作系統(tǒng)原理等課程都沒(méi)有教學(xué)安排。本人承擔(dān)學(xué)院程序設(shè)計(jì)技術(shù)的本科教學(xué)工作，在學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、程序設(shè)計(jì)課時(shí)安排有限的情況下，使用一套教師理論講解與學(xué)生實(shí)踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，使學(xué)生迅速跨過(guò)了程序設(shè)計(jì)的門檻，讓學(xué)生能夠通過(guò)后續(xù)持續(xù)的自我編程練習(xí)來(lái)提高編程素質(zhì)，取得了很好的教學(xué)效果。
一、程序設(shè)計(jì)課程的三階段教學(xué)方法
程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，理想的教學(xué)結(jié)果應(yīng)該是學(xué)生通過(guò)程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)掌握編程語(yǔ)言、養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣并能夠完成簡(jiǎn)單的軟件開發(fā)任務(wù)。根據(jù)程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，學(xué)院將教學(xué)場(chǎng)地安排在具備100臺(tái)左右計(jì)算機(jī)的機(jī)房。結(jié)合本院學(xué)生的學(xué)科背景、計(jì)算機(jī)知識(shí)儲(chǔ)備等情況，本人將整個(gè)課程的教學(xué)過(guò)程劃分成3個(gè)階段，不同階段采用不同的具體教學(xué)方法，各階段具體教學(xué)方法如下表所示。
第一階段，即學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的階段。首先教師進(jìn)行教材相應(yīng)章節(jié)的知識(shí)講解，使學(xué)生了解相應(yīng)的基礎(chǔ)理論。然后教師將示例代碼輸入到程序編譯器，該過(guò)程中輔助適當(dāng)?shù)拇a介紹并編譯運(yùn)行。最后要求學(xué)生將代碼在各自機(jī)位的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行輸入與編譯運(yùn)行。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，最后過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的低級(jí)錯(cuò)誤，包括編譯器操作錯(cuò)誤、輸入法引起的符號(hào)錯(cuò)誤等，這時(shí)學(xué)生通過(guò)舉手示意，教師即到相應(yīng)機(jī)位查看并解決各種問(wèn)題，同時(shí)向?qū)W生解釋錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因。
第一階段的教學(xué)進(jìn)度會(huì)比較慢，主要是由于學(xué)生剛開始接觸程序設(shè)計(jì)課程，對(duì)編程環(huán)境以及程序設(shè)計(jì)理論比較陌生，因此會(huì)犯許多低級(jí)錯(cuò)誤。教師在解決這類錯(cuò)誤時(shí)，一方面需要自身具備較強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)功底與豐富的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵S多低級(jí)錯(cuò)誤較難通過(guò)常規(guī)的編譯器錯(cuò)誤提示來(lái)定位與排除。另一方面教師也需要具備充分的耐心以及適當(dāng)?shù)募记�，如果出現(xiàn)的錯(cuò)誤匪夷所思，則可通過(guò)學(xué)生的重復(fù)演示來(lái)定位程序錯(cuò)誤的原因。隨著學(xué)生練習(xí)次數(shù)的增加，程序出錯(cuò)的概率會(huì)逐漸降低，這時(shí)就可進(jìn)入第二階段。
第二階段，即學(xué)生對(duì)編程較為熟悉的階段。首先教師同樣進(jìn)行教材相應(yīng)章節(jié)的知識(shí)講解，使學(xué)生掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)理論。然后要求學(xué)生將示例代碼輸入到編譯器并編譯執(zhí)行。如果例子較為復(fù)雜的話，該過(guò)程中部分學(xué)生也會(huì)出現(xiàn)一些編譯錯(cuò)誤或邏輯錯(cuò)誤，導(dǎo)致代碼無(wú)法運(yùn)行或運(yùn)行得到錯(cuò)誤結(jié)果，同樣學(xué)生通過(guò)舉手示意，教師到相應(yīng)機(jī)位查看、解決并解釋問(wèn)題。最后教師公布標(biāo)準(zhǔn)代碼并適當(dāng)解釋代碼含義，編譯執(zhí)行并展示代碼執(zhí)行結(jié)果。在該過(guò)程中教師需要要求學(xué)生參考標(biāo)準(zhǔn)代碼，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。第二階段的教學(xué)進(jìn)度就比較快了，該階段可一直持續(xù)到將教材內(nèi)容全部講授完畢。
第三階段，即學(xué)生進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的實(shí)踐練習(xí)階段。(www.gymyzhishaji.com)首先教師布置一個(gè)軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，比如要求學(xué)生編寫一個(gè)類似于微軟“畫圖板”的軟件，明確要求軟件需要具備的基本功能，并要求代碼具備規(guī)范性、軟件具備美觀實(shí)用性等。然后學(xué)生利用三周左右的時(shí)間去獨(dú)立完成軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，該過(guò)程中學(xué)生可以相互交流或上網(wǎng)查閱相應(yīng)資料，但不允許代碼拷貝與抄襲。最后每位學(xué)生利用10分鐘左右的時(shí)間公開演示所設(shè)計(jì)的軟件，介紹基本功能與創(chuàng)意性、并展示關(guān)鍵代碼等。在學(xué)生演示過(guò)程中，教師適當(dāng)提問(wèn)或點(diǎn)評(píng)，并根據(jù)學(xué)生的演示情況進(jìn)行打分作為期末成績(jī)的一部分。第三階段可極大提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，由于采用公開演示的方式，也基本杜絕了抄襲現(xiàn)象。
三階段教學(xué)方法，各階段在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所占的時(shí)間比例如圖1所示。三階段的教學(xué)過(guò)程結(jié)束后，幾乎所有學(xué)生均能掌握程序設(shè)計(jì)的基本理論，具備程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐動(dòng)手能力，能夠獲得較為理想的教學(xué)效果。
二、教學(xué)成果展示
以我院學(xué)生2011~2012學(xué)年、2012~2013學(xué)年學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程的期末成績(jī)，來(lái)說(shuō)明三階段教學(xué)方法的教學(xué)效果。2011~2012學(xué)年，由于學(xué)院教學(xué)條件的限制，程序設(shè)計(jì)課程主要在普通教室授課，教學(xué)過(guò)程主要以理論講述為主，課后學(xué)生動(dòng)手練習(xí)為輔。2012~2013學(xué)年，由于學(xué)院教學(xué)條件的改善，程序設(shè)計(jì)課程改為在計(jì)算機(jī)房授課，并按照三階段教學(xué)方法來(lái)實(shí)施教學(xué)工作。統(tǒng)計(jì)學(xué)生兩個(gè)不同學(xué)年的期末成績(jī)，得到如圖2、圖3所示的結(jié)果。
從圖2中可看出，2011~2012學(xué)年，62名學(xué)生參加考試，取得及格成績(jī)的學(xué)生人數(shù)為49名，不及格學(xué)生人數(shù)為13名，大部分及格同學(xué)的成績(jī)位于80分左右。從該結(jié)果可看出，程序設(shè)計(jì)課程如果僅僅使用課堂授課的方式，較難取得理想的教學(xué)效果。從圖3中可看出，2012~2013學(xué)年，72名學(xué)生參加考試，取得及格成績(jī)的學(xué)生人數(shù)為70名，不及格學(xué)生人數(shù)為2名，大部分及格同學(xué)的成績(jī)位于90分以上。從該結(jié)果可看出，程序設(shè)計(jì)課程改為在計(jì)算機(jī)房授課，并采用三階段教學(xué)方法后，取得了理想的教學(xué)效果。
通過(guò)將學(xué)生的成績(jī)按照≤69分、70～79分、80～89分、≥90分劃分為4個(gè)成績(jī)區(qū)間，分別統(tǒng)計(jì)2011~2012學(xué)年、2012~2013學(xué)年4個(gè)成績(jī)區(qū)間學(xué)生人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比，可繪制得到如圖4所示的結(jié)果。
從圖4中可以看出，2011~2012學(xué)年學(xué)生期末成績(jī)主要分布在89分以下，而2012~2013學(xué)年學(xué)生期末成績(jī)主要分布在90分以上，由此可見三階段教學(xué)方法相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法來(lái)說(shuō)，能夠顯著改善非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果。
三、結(jié)論
程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，對(duì)于高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，在學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱及課時(shí)安排有限的情況下，采用一種教師理論講解與學(xué)生實(shí)踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，能夠使學(xué)生迅速跨過(guò)程序設(shè)計(jì)的門檻，并繼續(xù)通過(guò)不斷的自我練習(xí)，鞏固提高程序設(shè)計(jì)水平，實(shí)踐也表明該方法能夠取得理想的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
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