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計算機專業(yè)大學(xué)生程序設(shè)計課程教學(xué)方法探討
計算機專業(yè)大學(xué)生程序設(shè)計課程教學(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：對大學(xué)生編程素質(zhì)的培養(yǎng)，對許多非計算機專業(yè)的高校院系來說也是一項重要的教學(xué)任務(wù)。非計算機專業(yè)的大學(xué)生面臨計算機基礎(chǔ)相對薄弱、程序設(shè)計課時安排有限等問題，為在有限的時間內(nèi)提高學(xué)生的程序設(shè)計能力，采用一種教師理論講解與學(xué)生實踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，幫助學(xué)生迅速跨過了程序設(shè)計的門檻，讓學(xué)生能夠通過后續(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)計課程；非計算機專業(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)知識外，還系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的信息科學(xué)知識，包括計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、程序設(shè)計技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、模式識別與人工智能技術(shù)等。由于專業(yè)課程較多，相對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說，本院學(xué)生在信息學(xué)科的課程數(shù)與課時數(shù)安排上還是較少，比如計算機原理、操作系統(tǒng)原理等課程都沒有教學(xué)安排。本人承擔(dān)學(xué)院程序設(shè)計技術(shù)的本科教學(xué)工作，在學(xué)生計算機基礎(chǔ)相對薄弱、程序設(shè)計課時安排有限的情況下，使用一套教師理論講解與學(xué)生實踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，使學(xué)生迅速跨過了程序設(shè)計的門檻，讓學(xué)生能夠通過后續(xù)持續(xù)的自我編程練習(xí)來提高編程素質(zhì)，取得了很好的教學(xué)效果。
一、程序設(shè)計課程的三階段教學(xué)方法
程序設(shè)計是一門實踐性較強的課程，理想的教學(xué)結(jié)果應(yīng)該是學(xué)生通過程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)掌握編程語言、養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣并能夠完成簡單的軟件開發(fā)任務(wù)。根據(jù)程序設(shè)計課程的特點，學(xué)院將教學(xué)場地安排在具備100臺左右計算機的機房。結(jié)合本院學(xué)生的學(xué)科背景、計算機知識儲備等情況，本人將整個課程的教學(xué)過程劃分成3個階段，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)計的階段。首先教師進行教材相應(yīng)章節(jié)的知識講解，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，該過程中輔助適當?shù)拇a介紹并編譯運行。最后要求學(xué)生將代碼在各自機位的計算機上進行輸入與編譯運行。對于初學(xué)者來說，最后過程中往往會產(chǎn)生大量的低級錯誤，包括編譯器操作錯誤、輸入法引起的符號錯誤等，這時學(xué)生通過舉手示意，教師即到相應(yīng)機位查看并解決各種問題，同時向?qū)W生解釋錯誤產(chǎn)生的原因。
第一階段的教學(xué)進度會比較慢，主要是由于學(xué)生剛開始接觸程序設(shè)計課程，對編程環(huán)境以及程序設(shè)計理論比較陌生，因此會犯許多低級錯誤。教師在解決這類錯誤時，一方面需要自身具備較強的程序設(shè)計功底與豐富的程序設(shè)計經(jīng)驗，因為許多低級錯誤較難通過常規(guī)的編譯器錯誤提示來定位與排除。另一方面教師也需要具備充分的耐心以及適當?shù)募记桑绻霈F(xiàn)的錯誤匪夷所思，則可通過學(xué)生的重復(fù)演示來定位程序錯誤的原因。隨著學(xué)生練習(xí)次數(shù)的增加，程序出錯的概率會逐漸降低，這時就可進入第二階段。
第二階段，即學(xué)生對編程較為熟悉的階段。首先教師同樣進行教材相應(yīng)章節(jié)的知識講解，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，該過程中部分學(xué)生也會出現(xiàn)一些編譯錯誤或邏輯錯誤，導(dǎo)致代碼無法運行或運行得到錯誤結(jié)果，同樣學(xué)生通過舉手示意，教師到相應(yīng)機位查看、解決并解釋問題。最后教師公布標準代碼并適當解釋代碼含義，編譯執(zhí)行并展示代碼執(zhí)行結(jié)果。在該過程中教師需要要求學(xué)生參考標準代碼，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。第二階段的教學(xué)進度就比較快了，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)生進行軟件設(shè)計的實踐練習(xí)階段。(www.htc668.com)首先教師布置一個軟件設(shè)計任務(wù)，比如要求學(xué)生編寫一個類似于微軟“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、軟件具備美觀實用性等。然后學(xué)生利用三周左右的時間去獨立完成軟件設(shè)計任務(wù)，該過程中學(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分鐘左右的時間公開演示所設(shè)計的軟件，介紹基本功能與創(chuàng)意性、并展示關(guān)鍵代碼等。在學(xué)生演示過程中，教師適當提問或點評，并根據(jù)學(xué)生的演示情況進行打分作為期末成績的一部分。第三階段可極大提高學(xué)生的實踐動手能力，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，各階段在整個教學(xué)過程中所占的時間比例如圖1所示。三階段的教學(xué)過程結(jié)束后，幾乎所有學(xué)生均能掌握程序設(shè)計的基本理論，具備程序設(shè)計的實踐動手能力，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)計課程的期末成績，來說明三階段教學(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)計課程主要在普通教室授課，教學(xué)過程主要以理論講述為主，課后學(xué)生動手練習(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)計課程改為在計算機房授課，并按照三階段教學(xué)方法來實施教學(xué)工作。統(tǒng)計學(xué)生兩個不同學(xué)年的期末成績，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)的成績位于80分左右。從該結(jié)果可看出，程序設(shè)計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)的成績位于90分以上。從該結(jié)果可看出，程序設(shè)計課程改為在計算機房授課，并采用三階段教學(xué)方法后，取得了理想的教學(xué)效果。
通過將學(xué)生的成績按照≤69分、70～79分、80～89分、≥90分劃分為4個成績區(qū)間，分別統(tǒng)計2011~2012學(xué)年、2012~2013學(xué)年4個成績區(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)生期末成績主要分布在89分以下，而2012~2013學(xué)年學(xué)生期末成績主要分布在90分以上，由此可見三階段教學(xué)方法相對于傳統(tǒng)的教學(xué)方法來說，能夠顯著改善非計算機專業(yè)的大學(xué)生程序設(shè)計課程的教學(xué)效果。
三、結(jié)論
程序設(shè)計是一門實踐性較強的課程，對于高校非計算機專業(yè)的大學(xué)生來說，在學(xué)生計算機基礎(chǔ)知識相對薄弱及課時安排有限的情況下，采用一種教師理論講解與學(xué)生實踐操作緊密結(jié)合的三階段教學(xué)方法，能夠使學(xué)生迅速跨過程序設(shè)計的門檻，并繼續(xù)通過不斷的自我練習(xí)，鞏固提高程序設(shè)計水平，實踐也表明該方法能夠取得理想的教學(xué)效果。
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