土木工程專業程序設計及算法語言教學改革調查與剖析

范圣剛等??

摘要：針對目前高校土木工程專業程序設計及算法語言教學中存在的通病，通過對東南大學土木工程專業一年級本科生的問卷調查，結合教學過程中的體會與經驗，提出了適用于程序設計及算法語言的教學改革措施，且在教學實踐中加以應用，效果良好。

關鍵詞：土木工程專業；教學改革；程序設計；問卷調查

中圖分類號：G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2014）03013506

在信息化時代，計算機成為主要工具，使用計算機不僅能提高生產數量，也能提高生產和生活質量；因此，基本的計算機應用技術必須掌握。在人才培養過程中，程序設計及算法語言是一門重要的基礎課。土木工程專業開設本課程的目的是使學生學會使用計算機這一現代化科學計算和數據處理工具，深入理解計算機解決問題的基本原理和工作方法，能利用計算機解決工程設計、管理和生產中的實際問題，同時使學生樹立以算法為基礎的程序設計理念，鍛煉邏輯思維能力，為進一步學習與土木工程專業相關的信息處理技術打下基礎。

在土木工程專業中，程序設計類課程不僅要培養學生的邏輯思維能力、抽象思維能力和動手能力，還要培養一定的工程實踐能力，因此，在程序設計及算法語言課程的教學中，除了對學生完成語法知識、算法思想和動手能力的培養外，還需要培養學生工程實踐能力，以適應社會的需求。文章結合筆者申報并獲得批準立項的東南大學教學改革研究項目“啟發式教學在C++程序設計課程中的探索與實踐”的研究，分析了東南大學土木工程專業程序設計及算法語言的教學現狀，闡述了此課程的教學改革進程。

一、教學中存在的問題

（一）學生學習興趣不高，學習目標不明確

學好程序設計及算法語言課程通常需要學生具有較強的邏輯思維、扎實的數學功底和相應的

英語基礎。然而，在一年級本科生的學習過程中，絕大多數學生是以數學與英語為學習重點，輕視理論性強、操作復雜的程序設計及算法語言課程的學習。在程序設計及算法語言學習過程中，多數學生又覺得課程內

容枯燥乏味，學習難度大，也不清楚課程與專業知識學習的關聯作用，導致學習目標不明確、學習興趣不高、學習態度不端正，投入時間與精力不夠，甚至部分學生放棄學習此門課程，給程序設計及算法語言課程的教學工作帶來了一定的困難。據東南大學教務處學籍科的統計，一年級本科生程序設計及算法語言課程的不及格率歷年來居高不下。

（二）學生計算機水平參差不齊

由于地域環境的不同以及高中階段的教育模式差異，來自不同地區的新入學本科生的計算機掌握程度不同，因此計算機水平呈現參差不齊現象，給程序設計及算法語言課程的教學計劃與教學安排帶來較大的困難。

（三）教學方式與教學手段的落后

教師在教授程序設計及算法語言時的教學方式與教學手段過于陳舊、傳統。在教學過程中，課程內容為教“語言”而教，過分注重語法、語句、基本概念等細節，沒有注意算法與程序編寫能力的培養。學生不能很好地掌握編程思想的精髓，實際動手編程能力差，導致學生解決與分析實際問題的能力不強。多數教師將程序設計及算法語言當成“語言”課講授，沒有培養學生的“設計”思維。

（四）課程間關聯度不夠，工程實踐性不足

在當前高等院校本科生課堂教學中，存在著“重理論輕實踐”的共同現狀，多數學生學習一門課程知識后，理論基礎較強，但解決工程實踐問題能力較差[1]。目前，土木工程專業計算機基礎教育仍采用“三板塊”的課程教學模式，即計算機應用基礎、高級語言程序設計、計算方法與CAD技術[2]。高級語言程序設計課程是其中第二層次的核心，也是計算機基礎教育的基礎與重點，是衡量大學生計算機素質的重要標志[3]。程序設計語言類課程之間有相近的內容，也有各自不同的特點，在課堂教學時應要注重各語言之間的關聯度，讓學生學習過程中能夠觸類旁通。

從土木工程專業程序設計及算法語言的實踐教學內容（尤其是課程設計）來看，內容設計往往比較死板枯燥，缺乏與工程實踐的緊密結合，學生學習興趣不高，且多數學生在學習完課程內容后不能很好地把相關知識應用到專業學習中，也不能熟練地應用計算機來解決本專業的實際問題，造成與專業課程之間的嚴重脫節。在土木工程專業的學生培養過程中，程序設計及算法語言課程應以工程實踐為依托，讓學生在理解和掌握程序編程思想的基礎上，很好地將計算機知識應用到工程實踐中，培養學生解決工程實際問題的能力。

（五）考核手段單一

程序設計及算法語言課程的傳統考核方式是采用卷面考試為主，上機編程考核為輔。此種考核方式在一定程度上可以檢驗學生對課程知識點的掌握程度，但考核方式未注重對學生平時學習的考核和階段學習效果的考核，存在著一定的片面性，不能達到全面培養學生的目標。

程序設計及算法語言課程為東南大學土木工程學院土木工程專業的基礎課程，學院將課程設置為院級平臺課程，成立專門的課程教學小組，初步形成了一定的教學特色，取得了一定的成效，受到一年級本科生的普遍關注。盡管土木工程學院每年都結合各門課程設置了期中教學檢查工作，有機會聽取學生關于程序設計及算法語言課程的教學意見和建議，并根據學生反饋的意見和建議逐年改進工作，但全年級范圍廣泛地征求學生意見工作并未開展。為了使程序設計及算法語言課程的教學工作更加規范和科學合理，體現“以學生為本”、“與時俱進”的教學改革精神，結合筆者負責的東南大學教學改革研究項目，對東南大學2009級土木工程專業一年級學生進行無記名問卷調查，為課程教學改革提供第一手資料。

二、學生問卷調查

（一）調查問卷的內容設計

此次對土木工程專業學生進行的程序設計及算法語言課程問卷調查表共設計了20個問題，內容主要包括以下5個方面：（1）調查課程的開設情況，即課程開設的必要性、課程學習對學生自身能力培養與專業知識掌握的幫助程度；（2）考察學生對課程的學習興趣與學習方法；（3）重點掌握學生對課堂教學方法、教學手段及教學效果的反饋信息；（4）了解與其他課程的關聯度；（5）了解學生對課程上機指導、課程設計及考核方式的建議等。

（二）問卷調查結果

2009年11月，東南大學土木工程學院程序設計及算法語言課程教學小組面向本院2009級土木工程專業一年級全部學生進行調查， 共發放問卷220份， 回收216 份， 回收率98.2%。調查問卷結果的主要統計情況詳見表1～表5。

（三）調查問卷分析

由表1可知，近六成的學生認為土木工程專業開設程序設計及算法語言課程是非常必要的，但多數學生認為與土木工程專業知識的關聯度不夠，對專業知識的提升與專業技能培養的作用不大，僅對自身的編程能力幫助較大。

從表2可見，過半學生對程序設計及算法語言課程的學習興趣一般，在課程學習過程中，多數學生很少甚至不向授課教師請教問題，基本采取被動的學習方法，教師講課到哪里，聽課就聽到哪里，更有近三成的學生采取自學方式。

良好的教學方法和教學手段是保證課堂教學的重要前提，表3主要是針對課堂的教學方法、教學手段與教學效果進行的學生問卷調查。由表3可以看出，在課堂教學方法和教學手段上，絕大多數學生希望教師課堂能夠采用啟發式的教學方法，在課堂教學過程中實現師生

之間的互動，增強課堂教學氛圍，調動學生學習的主動性。在教學改革效果方面，多數學生對“教師掛牌、學生選擇教師”的教學改革措施表示認可。在課程的教材選用上，近六成學生認為是合適的。在課堂教學課時和分班教學上，學生表現的觀點較為分散。

表4顯示，近八成學生認為程序設計及算法語言課程教學內容應緊密結合大學生計算機等級考試內容，二成學生認為不需要結合或無所謂。由此可見，多數學生對本課程的教學內容與計算機等級考試相關內容的關聯度表示認可。隨著計算機應用技術在日常生活中的不斷普及，過半數學生認為程序設計及算法語言課程與大學生計算機文化基礎課程之間的關聯度逐步下降，有必要分開教學。絕大多數學生認為，在土木工程專業除開設C++程序設計及算法語言外，應適當輔助開設其

課程設計與上機編程是提高學生實踐操作能力與動手編程能力的必備條件，課程考核方式是檢驗學生對程序設計及算法語言知識學習掌握程度的重要依據。表5是針對程序設計及算法語言課程的課程設計、上機指導與考核方式進行的學生問卷調查。通過表5的調查結果可以發現，由于課程設計題目往往具有實踐性強、操作復雜、難度大等特點，因此絕大多數學生希望課程設計采用“二人一題”或“多人一題”，聯合編程，不同學生可根據題目要求按模塊編程，形成各自模塊子程序，再組裝集成大程序。在課程的考核方式上，多數學生認為無需增設期中考試，應采用卷面結合上機考試的形式。

三、教學改革設想與嘗試

（一）設立課程教學小組

程序設計及算法語言課程為東南大學土木工程學院土木工程專業的基礎課程，為了更好地提高本課程的教學質量，規范教師隊伍，學院將本課程設置為院級平臺課程，專門成立了課程教學小組。課程教學小組主要由課程負責人和多位具有博士學位的青年教師組成，實行課程人負責制，課程的教學內容、教學大綱、教學計劃及教學任務均由課程負責人統一制定與安排。

課程教學小組定期組織教師進行教學交流與教學觀摩學習，鼓勵與支持年輕教師參加東南大學青年教師授課競賽。

（二） 學生分班教學與教師掛牌教學方式

由于土木工程專業的一年級本科生在計算機水平方面存在著一定的差異，在課程教學過程中嘗試分班教學方式，按學生入學后的計算機能力測試結果，設置了快、慢班教學，取得了一定的教學效果。同時，在課程教學安排過程中，實行教師掛牌教學方式，在選課網站上給出各位授課教師的介紹，讓學生根據對授課教師的了解情況進行選課，然后組班上課。此種教學方式效果很好，但也帶來很多不便，比如不同授課教師上課的班級人數會出現較大差異，不同專業的學生選課呈現混亂狀態，給學生學籍管理與成績統計帶來較多不便。

（三）教學內容的模塊化

基于程序設計與算法語言的教學大綱要求，對

教學內容進行重新整合與革新，將教學內容分成必修模塊、選修模塊、自修模塊，采用模塊化教學[1]。

必修模塊內容是課堂重點講解的內容，可根據不同要求設置對應的知識點，主要包括要求學生掌握、理解和了解的內容。選修模塊內容是教學過程中輔以講解的內容，應根據學生基礎和自身學習能力的不同加以不同的規定與要求。自修模塊內容是課堂教學以外的相關內容，主要通過學生自學、教師輔導與答疑等方式完成，可根據學生的興趣愛好與所學專業不同進行設置。教學內容的模塊化，可以實現課堂教學過程的靈活安排，教學知識點由淺入深，教學內容的縱向深化和橫向拓展。

（四）教學過程的實踐化

與傳統學科的教學方法相比，程序設計及算法語言課程具有較強的實踐性與工程性。在課程的教學過程中，應重視實踐教學環節，要求學生既要掌握基本概念，又要學會動手編程，還應具有上機調試運行程序的能力。教師在設計與安排實踐教學內容時，應充分考慮學生所學的專業知識，結合不同的教學內容，精心設計制作不同階段的題目，提高學生的編程能力，鍛煉學生的動手能力。

在教學過程中，還應著重以培養學生“構想—設計—實施—操作”的能力為主線[4]，培養學生分析問題、解決問題、研究和探索問題的能力和團隊協作精神。因此，教師應適度減少或淡化課堂教學內容，全方位地將理論與實踐應用相結合，強化學生自學能力，讓學生在實踐過程中不斷領悟知識點，最大限度地發揮學生主觀能動性，調動學生學習熱情。

（五）加強課程間的關聯度

在教學過程中，教師應注重同類程序設計語言課程之間的關聯，避免各課程間的內容重復，絕不能孤立地進行教學，應引導學生掌握同類課程間的共性知識，融會貫通。土木工程專業學生學習程序設計及算法語言課程的最終目的在于工程實踐的應用[5]。一方面，在程序設計及算法語言的教學過程中，授課教師應加強課程教學內容與專業知識的結合與貫通；另一方面，更需要各門專業課程（如工程力學、結構力學、地基基礎、工程結構設計原理、建筑結構設計、課程設計與畢業設計等）的授課教師在教學過程中對學生的計算機編程提出相應的要求，給學生利用計算機編程解決與分析工程實踐問題創造機會和條件。

（六）教學方法與教學手段的創新

教有良方，但無定法，貴在得法，重在啟發。在程序設計及算法語言教學中，目前可采用的教學方法有啟發式教學和案例教學[1]。在教學活動中，教師可根據實際需要靈活采取不同的教學方法。在啟發式教學方法中，教師的主導作用是外因，學生的主體作用是內因，教師應多啟發與鼓勵學生，充分調動學生的學習積極性，讓學生獨立分析問題與解決問題，循序漸進地學習和掌握編程技能。案例教學方法是一種通過先介紹程序再學習程序設計語言基本語法、基本概念的教學方法，是一種從微觀到宏觀、從具體到抽象、從個別到一般的教學方法，更注重培養學生解決各種具體問題的能力，從本質上掌握程序設計的思想與方法，可以較好地培養學生的邏輯思維能力、綜合運用能力。

課堂教學手段可采用多媒體教學，教師在教學過程中可以編制多媒體教學課件和程序演示錄像，化抽象為直觀，使原本比較枯燥的、抽象的、呆板的教學內容變得生動活潑，消除學生的畏難情緒，激發學生的學習興趣，強化教學效果，提高學生的綜合思維能力。同時，教師可利用網絡平臺建立相關課程網站，上傳教學與學習資源，布置與批改作業，開展課程學習答疑，教師與學生即時互動，提高學生的學習能力。

四、結語

程序設計及算法語言課程為土木工程專業本科生的一門基礎課程，理論性與實踐性較強，其教學改革需要經過一個不斷探索與實踐的過程。文章針對東南大學土木工程專業程序設計及算法語言教學中存在的問題，結合對土木工程專業一年級本科生的問卷調查，從教師隊伍建設、教學內容、實踐環節、課程間關聯度及教學方法與教學手段等多方面，對課程教學進行全面地總結和思考，并提出了一些有效的教學改革措施，以便進一步完善程序設計及算法語言課程的課堂教學效果。參考文獻：

[1]鄒翔，曹晶華.適應工程教育環境的程序設計語言教學[J].計算機教育， 2010（12）：95-98.

[2]胡忠望，諶新年. 非計算機專業計算機基礎教育課程體系改革[J].機械工業高教研究， 2002（2）：65-67.

[3]謝步瀛，王祎. 與土木工程專業相結合的VB教學[J].高等建筑教育，2007， 16（3）：120-123.

[4]黃建忠，黃傳河，曹加恒，吳黎兵. 創新型計算機實驗教學體系的建設與改革研究[J].計算機教育，2007（22）：28-30.

[5]李飛，徐雪源，程鵬環. 土木工程專業學生計算機應用能力培養探析[J].江蘇廣播電視大學學報，2001，12（6）：66-68.

（六）教學方法與教學手段的創新

教有良方，但無定法，貴在得法，重在啟發。在程序設計及算法語言教學中，目前可采用的教學方法有啟發式教學和案例教學[1]。在教學活動中，教師可根據實際需要靈活采取不同的教學方法。在啟發式教學方法中，教師的主導作用是外因，學生的主體作用是內因，教師應多啟發與鼓勵學生，充分調動學生的學習積極性，讓學生獨立分析問題與解決問題，循序漸進地學習和掌握編程技能。案例教學方法是一種通過先介紹程序再學習程序設計語言基本語法、基本概念的教學方法，是一種從微觀到宏觀、從具體到抽象、從個別到一般的教學方法，更注重培養學生解決各種具體問題的能力，從本質上掌握程序設計的思想與方法，可以較好地培養學生的邏輯思維能力、綜合運用能力。

課堂教學手段可采用多媒體教學，教師在教學過程中可以編制多媒體教學課件和程序演示錄像，化抽象為直觀，使原本比較枯燥的、抽象的、呆板的教學內容變得生動活潑，消除學生的畏難情緒，激發學生的學習興趣，強化教學效果，提高學生的綜合思維能力。同時，教師可利用網絡平臺建立相關課程網站，上傳教學與學習資源，布置與批改作業，開展課程學習答疑，教師與學生即時互動，提高學生的學習能力。

四、結語

程序設計及算法語言課程為土木工程專業本科生的一門基礎課程，理論性與實踐性較強，其教學改革需要經過一個不斷探索與實踐的過程。文章針對東南大學土木工程專業程序設計及算法語言教學中存在的問題，結合對土木工程專業一年級本科生的問卷調查，從教師隊伍建設、教學內容、實踐環節、課程間關聯度及教學方法與教學手段等多方面，對課程教學進行全面地總結和思考，并提出了一些有效的教學改革措施，以便進一步完善程序設計及算法語言課程的課堂教學效果。參考文獻：

[1]鄒翔，曹晶華.適應工程教育環境的程序設計語言教學[J].計算機教育， 2010（12）：95-98.

[2]胡忠望，諶新年. 非計算機專業計算機基礎教育課程體系改革[J].機械工業高教研究， 2002（2）：65-67.

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[4]黃建忠，黃傳河，曹加恒，吳黎兵. 創新型計算機實驗教學體系的建設與改革研究[J].計算機教育，2007（22）：28-30.

[5]李飛，徐雪源，程鵬環. 土木工程專業學生計算機應用能力培養探析[J].江蘇廣播電視大學學報，2001，12（6）：66-68.

（六）教學方法與教學手段的創新

教有良方，但無定法，貴在得法，重在啟發。在程序設計及算法語言教學中，目前可采用的教學方法有啟發式教學和案例教學[1]。在教學活動中，教師可根據實際需要靈活采取不同的教學方法。在啟發式教學方法中，教師的主導作用是外因，學生的主體作用是內因，教師應多啟發與鼓勵學生，充分調動學生的學習積極性，讓學生獨立分析問題與解決問題，循序漸進地學習和掌握編程技能。案例教學方法是一種通過先介紹程序再學習程序設計語言基本語法、基本概念的教學方法，是一種從微觀到宏觀、從具體到抽象、從個別到一般的教學方法，更注重培養學生解決各種具體問題的能力，從本質上掌握程序設計的思想與方法，可以較好地培養學生的邏輯思維能力、綜合運用能力。

課堂教學手段可采用多媒體教學，教師在教學過程中可以編制多媒體教學課件和程序演示錄像，化抽象為直觀，使原本比較枯燥的、抽象的、呆板的教學內容變得生動活潑，消除學生的畏難情緒，激發學生的學習興趣，強化教學效果，提高學生的綜合思維能力。同時，教師可利用網絡平臺建立相關課程網站，上傳教學與學習資源，布置與批改作業，開展課程學習答疑，教師與學生即時互動，提高學生的學習能力。

四、結語

程序設計及算法語言課程為土木工程專業本科生的一門基礎課程，理論性與實踐性較強，其教學改革需要經過一個不斷探索與實踐的過程。文章針對東南大學土木工程專業程序設計及算法語言教學中存在的問題，結合對土木工程專業一年級本科生的問卷調查，從教師隊伍建設、教學內容、實踐環節、課程間關聯度及教學方法與教學手段等多方面，對課程教學進行全面地總結和思考，并提出了一些有效的教學改革措施，以便進一步完善程序設計及算法語言課程的課堂教學效果。參考文獻：

[1]鄒翔，曹晶華.適應工程教育環境的程序設計語言教學[J].計算機教育， 2010（12）：95-98.

[2]胡忠望，諶新年. 非計算機專業計算機基礎教育課程體系改革[J].機械工業高教研究， 2002（2）：65-67.

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[5]李飛，徐雪源，程鵬環. 土木工程專業學生計算機應用能力培養探析[J].江蘇廣播電視大學學報，2001，12（6）：66-68.