程序設計系列課程教學改革之我見

　　摘 要：程序設計課程不但是高校計算機類專業的重要專業基礎課程，甚至是很多理工科類專業的必修課程。為提高教育教學質量，文章就新辦本科院校中如何開設和開好程序設計課程提出一些看法。
　　關鍵詞：程序設計；教學改革；課程設置
　　
　　
　　程序設計課程通常由一系列的課程構成，其教學改革的問題已經有不少專家從不同的角度進行了探討，如文獻[1-3]等。程序設計的能力構成了計算機專業人才的主要能力之一，特別對于軟件類、信息管理類方向的學生來說，程序設計的能力通常是衡量學生學業成績的主要能力。因此，在高等院校中，除了計算機類專業，很多理工科的其他專業都非常重視程序設計課程的教學。程序設計教學的改革與實踐不但對提高計算機類專業的教育教學質量具有重大的意義，對于提高理工科類其他專業的教育教學水平同樣具有重大意義。特別是在新辦本科院校中，如何開設和開好程序設計課程，是值得深入研究和探討的一個問題。
　　1 程序設計課程的歷史與現狀
　　隨著計算機科學與技術的發展，程序設計課程的教學內容和教學方法發生了重大且深刻的變化。三十年前，我國高校的計算機課程一開始是開設程序設計課程，因為當時計算機的應用還不夠普及，所謂程序設計課程也只是與數值計算有關的內容。后來，隨著計算機應用水平的普及，高校要求開設程序設計課程的專業越來越多，而且計算機程序設計的語言也越來越多，曾先后在高校各專業中開設過的程序設計課程有：Basic、Algol、Cobol、Fortran、Pascal、Foxbase、Visual Basic、Visual Foxpro、C/C++、Java等。目前不同專業都會從這些語言中挑選一門作為程序設計的入門課程來開設，然后有關專業還會從中再選擇一門作為提高課程開設，之后再選擇算法與數據結構、網絡編程、數據庫編程或其他應用編程作為進一步學習程序設計的課程。
　　由于多年來學者對計算機程序設計的認識存在著不同的看法，因此教學過程中也出現各種不同的做法，比如重視語言中語法要素的講解和學習，重視程序結構的理論描述，重視語法細節的學習，而教學計劃中教學時數是有限的，教師對程序設計的方法論方面的教學只好一帶而過，學生學完程序設計課程后對程序的理解、對應用軟件中出現現象的理解、對拿出工作中遇到問題的解決方案等還是很欠缺。很多學生學完一學期的程序設計課程后，所能做的只是按照書本上的程序敲一遍鍵盤，運行一遍程序。
　　因此，對程序設計課程教學進行研究和改革具有重大的現實意義，對提高相關專業特別是計算機類專業的教育教學質量亦具有非常重大的現實意義。
　　2 程序設計教學改革的理論與實踐
　　2.1 教學目標應該是分層次的
　　通過長期的教學實踐和思考，我們認為程序設計的教學目標應該是分層次的。
　　首先不同專業的程序設計課程教學目標應該是分層次的，因為不同專業的培養目標不同。現在有相當一部分的專業都在開設程序設計課程，特別是有相當多的專業都要求開設C語言程序設計課程，我們應認識到程序設計課程對不同專業學生在將來工作中所起到的重要作用。要求所有專業的學生將來都與程序員一樣來解決工作中所遇到的問題是不現實的，他們將來在實際中遇到的問題可能是非常繁瑣的，或者計算量很大，或者數據處理的要求很高，或者實時處理要求很高，但事實上，這些工作所需要的能力是將問題提出來，抽象成一種計算要求。軟件工程就是提出問題的需求，然后判斷程序員給出的需求分析是否與問題的需求相符。而這正是需要程序設計的知識和理念，也正是相當多的專業開設程序設計課程的目的。
　　例如計算機科學與技術專業、軟件工程專業、網絡工程專業，對于程序設計課程的要求必然會有所不同。軟件工程專業的培養目標決定了對程序設計課程的要求較高，而計算機科學與技術專業的畢業生畢業后很多只是從事與計算機相關的工作，對于程序設計課程的要求相對來說只是培養計算思維。
　　其次，計算機類專業開設程序設計課程的教學目標也應該是分層次的。就計算機類專業畢業的學生來說，畢業后也不是所有的學生都從事軟件開發，還有相當一部分的學生從事計算機系統的維護，甚至從事計算機系統的應用，多數學生畢業后從事與計算機應用系統相關的工作，一大批新辦本科院校計算機類專業的學生更是如此。因此，應該根據學生畢業后可能從事的工作崗位對程序設計課程的教學目標有所區分。特別是對一大批女同學，她們畢業后甚至只選擇與計算機應用相關的工作。這樣一批學生學習程序設計課程的目的與將來從事軟件開發的學生是有所不同的。
　　正是社會對于計算機應用人才的需求是多層次的，造成計算機程序設計課程的教學呈現出不同的層次需求，這也正是程序設計課程的魅力所在。程序設計課程的教學目標應該根據具體情況，分出合理的層次。要根據不同專業及方向、不同的就業崗位設計出不同的課程教學目標和課程教學要求。
　　2.2 教學過程中應重視教學方法
　　明確了程序設計課程的教學目標后，就要設計出合理的教學方法來實現教學目標。我們通過調研和實踐發現，相當多的教師喜歡過度講解程序設計語言中的語法現象和語法要素，由于課程教學時數的限制，結果導致程序設計方法的教學過于欠缺。我們認為如何控制好程序設計語言的教學與程序設計方法的教學關系是程序設計課程教學的關鍵所在。
　　我們認為，為了提高程序設計課程的教學效率，應該改變以程序設計語言為主線的教學方法，同時以程序設計語言和程序設計方法為教學主線。學習完一種語言語法要素后，要重點學習如何應用該語言語法要素，如何解決一些有現實意義的問題。
　　程序設計方法的教學要重點選擇具有代表性的問題，從問題的描述、存儲結構的選擇、算法的描述、結果的分析多方面來考慮。同時要對問題的擴展及思考的方向留給學生課后進一步思考，將進一步提高學習的可能留給有潛力的學生。
　　我們選擇Josephus問題作為一個重要例子，因為該問題的存儲結構可以選擇數組、鏈表、隊列等，而且算法可以有不同的選擇和描述，特別是問題本身還可以有拓展，比較適合不同層次的學生進行不同程度的訓練。
　　2.3 訓練應是全方位的
　　我們通過長期的調研和實踐，認為對學生的程序設計能力的訓練應該是全方位的。除了課堂上思維的訓練、實驗課上實習實驗的訓練外，課后的訓練也是很重要的。組織學生參加各種比賽、設計各種趣味程序的訓練、讓學生參加到教師科研項目中軟件代碼的編寫等，都是很好的訓練方法。
　　實習實驗課程對訓練學生的程序設計能力是最基本的。首先要重視實習實驗課程的教學管理，每一次實習實驗都要有基本的目標要求，要有基本的訓練項目，同時要根據實際情況分層次設計，最好開發輔助的系統來管理學生的實驗完成情況。對于剛開始學習程序設計的學生來說，要重點訓練學生解決問題的規范性，也就是說編寫的程序是否符合目前技術上的規范要求。而對于經過一段時間程序設計訓練的學生來說，重點應該訓練學生思維的開放性，鼓勵學生創新程序設計的方法，從不同的側面來考慮問題，提出解決方法。
　　對學生的課后訓練，我們主要是針對一部分對程序設計課程興趣較濃的學生提出一些問題，或者讓學生提出一些在實際生活中遇到的問題，然后對問題進行分析，得出模型，進行軟件需求的分析與設計。由于學生眾多，提出的問題也會多種多樣，教師主要是幫學生指出思考的方法，提出解決問題的可能方向，提供可以找到的參考資料。
　　
　　總之我們認為，對學生程序設計能力的訓練可以有各種各樣的方法，可以全方位地對學生進行訓練。
　　2.4 課程考核應是多樣化的
　　在高等院校開設任何一門課程，最終必然要涉及到考核問題。考核方法的不科學，對實現課程的教學目標必然會大打折扣。目前考核課程的主要方法有書面閉卷考試、上機考試、提交實驗報告和實驗作業、提交書面作業。我們認為除了上面這些考核方法以外，還可以將參加軟件設計比賽、國家級計算機等級考試、軟件設計師考試，參加教師科研項目中程序代碼的設計與編寫等納入程序設計課程的考核。考核的要求也可以分層次來處理。凡達到基本考核要求的學生可以給予70分，而達到更高要求的學生可以在此基礎上增加分數。讓學生通過努力可以達到基本要求，付出更多的辛勤可以得到更高的分數。
　　書面考核目前還有保留的必要，取消書面考核會讓學生養成一個習慣，拿到問題不是先思考，而是立即坐到電腦前開始敲代碼，結果編程的質量不高。盡管程序設計最終的代碼要在電腦中運行，但思考和設計應該在電腦之外。我們認為前面提到的任何一種考核方法都有其積極的一面，也有其欠缺的一面，任何一種考核方法都不能代替另一種考核方法。因此授課教師要根據學生的情況設計出合理的考核方法組合來引導學生的學習。通過學習和考核后，學生能真正理解程序設計的思想，在工作中能夠用程序設計的思想看待問題、解決問題，正確理解計算機軟件解決實際問題的原理。
　　當然，所有考核中，我們認為機試是最重要的，建議上機考試的比例不能低于40%，但也不是比例越高越好，特別是對于程序設計的入門課程，提交實驗報告和實驗作業也要有一定的比例。具體各個項目的考核比例要與當前教學班及學生的情況而定。
　　2.5 課程開設應與具體的專業接軌
　　目前學習程序設計課程的學生數量巨大，清華大學出版社出版的譚浩強老師主編的《C程序設計》教材重版多次，發行數量巨大，也正說明了這一點。清華大學出版社出版的其他種類的程序設計教材同樣也種類繁多，數量巨大，說明高校中開設程序設計課程的專業眾多，學習程序設計課程的學生數量巨大。我們認為，各專業和各專業方向在開設程序設計課程時要有所選擇，特別是在程序設計語言的選擇上要兼顧專業特色、畢業生畢業后從事的崗位設計要求，同時要考慮目前程序設計技術的進步。目前二三類本科院校和新辦本科院校中的一些專業容易在開設課程中跟風，別人開設什么課程，也跟著開設什么課程。不同的專業和專業方向，要真正認真研究本專業及專業方向的培養目標，研究開設程序設計課程在實現培養目標中的地位和作用，選擇合適的教學內容，采用合適的教學方法，提高教育教學質量。
　　3 結語
　　在高校各相關專業中開設程序設計課程是一個系統工程，該課程在不同的專業和專業方向中地位有所不同，其知識范圍及培養的學生能力在不同就業崗位中所起的作用也有所不同。隨著計算機科學技術的進步，隨著計算機應用的發展，程序設計語言、程序設計方法也會隨著變化和發展，程序設計教學改革的研究也會不斷深入。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 付沙. 高校程序設計課程教學改革與實踐[J]. 計算