程序設計類課程實踐教學方式改革研究

沈濟南++梁芳

摘要：本文分析了計算機程序設計類課程實踐教學存在的問題及其原因，提出了一種基于PC2的實踐教學方法，并應用在C語言程序設計教學中。該模式有利于提高學生的編程興趣，培養學生的實踐動手能力和團隊協作精神，為程序設計類課程教學改革提供了很好的借鑒。

關鍵詞：程序設計；實踐教學改革；教學理念

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）52-0099-02

程序設計作為計算機專業入門級的基礎課程，承擔著幫助學生建立計算意識并為后續專業課程的學習奠定基礎的任務[1]。程序設計類課程要求對理論和實驗開展同步教學。實踐教學作為理論教學的延伸與補充，可以彌補理論教學中學生動手時間過少而帶來的不足，進而加深學生對理論知識的掌握。然而，在傳統教育的影響下，目前大多數計算機程序設計類課程教學觀念落后、實驗教材單一、教學方式枯燥。課堂教學過多地注重知識結構，以知識點為單元進行教學；實驗教學按照章節知識點進行，實驗內容多為驗證性。這種教學模式導致學生的動手能力及創造能力差，且學習積極性不高。本文針對程序設計類課程實踐教學存在的問題，在C語言程序設計課程實踐教學過程中引入PC2，對程序設計類課程實踐教學改革進行嘗試，以期提高教師的教學效能和學生的學習效率。

一、程序設計類課程實踐教學現狀

1.教學觀念落后。實踐教學停留在對課堂知識點、例題的驗證上，實驗內容缺乏，設計枯燥無味，實驗過程按部就班缺乏新意，程序設計方法與解決現實問題嚴重脫節，不能提高學生的學習興趣。

2.實驗教材單一。實驗教材不能很好地與理論教學緊密結合，大多教材的實驗內容固定，與實際生活結合不緊密，不能靈活地依據學生知識掌握的情況調整。

3.教學方式枯燥。傳統的實驗考核由學生提交實驗報告教師進行批改，一方面學生不能及時地獲得實驗結果評判，也不能當堂了解自己的問題出在哪里、如何糾正。久而久之，學生就缺乏了學習的激情，進而產生厭倦情緒，導致學習積極性下降；另一方面，大量的實驗報告給老師帶來了較大的工作負擔。

4.教學互動缺乏。由于受到課程學時的限制，教師為了迎合教學計劃，導致教學過程缺乏互動，教師“教”和學生“學”相對獨立，師生之間溝通不夠。

二、PC2簡介

PC2是ACM/ICPC（ACM國際大學生程序設計競賽）控制系統，基于C/S模式，用JAVA語言開發，可以運行在任何支持JVM的平臺（Windows、Linux、Solaris等）。經過40余年的完善與發展，PC2得到了全球計算機同行的高度認可[2]。該平臺包括服務器端、客戶端、裁判端、競賽端。在服務器端可以創建系統中需要的賬戶，賬戶主要分為：Administrator（管理員）、Judge（裁判機）、Board（排名實時統計端），Team（參賽隊），Customer（觀看者）。PC2可以根據需要配置選用絕大多數的編程語言的使用環境，能適用于各種不同程序設計語言教學。教師按照ACM/ICPS模式進行實驗組織，將實驗內容、時間要求、參考答案等配置好，學生分組進行實驗，當堂檢測學生的實驗結果并獲得實驗成績。圖1為配置編程所用的開發C++語言環境界面，其他程序設計語言的配置操作類似。

三、C語言程序設計實踐教學改革

在前幾年的實踐教學中，我們構建了以C語言課程知識點為主線的實驗教學體系[3]。該實驗體系以程序設計語言的語句語法體系為脈絡，涵蓋了C語言學習過程中的絕大部分知識點，包含C語言開發環環境、數據類型、控制結構、函數、數組、指針、結構體、共用體、位運算、文件以及鏈表等。目前，大多數C程序設計課程的實踐教學中都采用了這種實驗體系。在這種實踐體系的教學過程中，大多學生能夠按部就班，對知識點進行驗證作為實驗目的，循序漸進，能夠對知識點進行較好掌握。然而，這種模式不能夠讓學生將知識點靈活地串聯起來，大多學生的感受是知識點比較孤立，實驗內容與日常生活中的實際問題聯系不夠緊密，從而導致自律性差的學生失去了自主學習、自主創新的空間，不利于學生編程能力的提高，不能很好地激發學生的學習興趣。在以上實踐教學的經驗基礎上，我們對C語言實踐教學內容進行了修訂，基于PC2平臺進行實踐教學，很好地解決了傳統程序設計教學過程中存在的弊端。

1.教學內容的改革。對C語言實驗內容進行優化整合：①強化程序設計的三種控制結構；②將順序結構程序設計以及數據類型、運算符與表達式融入到其他的實驗項目中，不再對單獨的部分進行實驗；③突出了數組、指針以及函數相互結合的綜合型實驗；④原實驗教材中的驗證型實驗、理論教材的例題大部分留給學生作為課外實驗進行練習；⑤新的實驗內容注重與生活實際結合，盡量多出一些與日常生活相關的實例。

2.基于PC2的實踐教學設計。將PC2用在程序設計類課程的實踐教學環節，可以充分發揮PC2的優點，一方面能及時評判學生實驗結果的正確性、運行時間、內存占用情況等，引導學生糾正編程過程中存在的錯誤，很大程度上激發學生的學習興趣、提高學習效率；另一方面能減輕教師對實驗報告的批改，使教師將精力放在教學內容的策劃以及實驗題目的完善上，提高教學效能。①組題。教師根據教學目標要求和課程教學的進度，結合學生實際水平設計實驗題目。每次實驗時間為100分鐘，完成實驗內容。在此過程中，教師針對具體的實驗教學內容，選取難度合適的題目，并給出題目的結果格式、輸入、輸出以及結果等文件。②組隊。突破傳統的實踐教學課程中每個學生單獨實驗的限制，參照程序設計競賽組隊形式，3個學生一組來進行實驗項目，以培養學生的團隊合作精神。每組成員由學生自愿組合而成，并要求有嚴格的分工，在不同的實驗項目中充當不同的角色（如文檔整理、算法設計、組織協調等）。③課堂組織。教師將學生隊的用戶名和密碼、實驗題目等在系統中進行部署。課堂上，學生根據自己隊伍的用戶名和密碼進入PC2系統進行實驗。教師充當裁判角色，可以閱讀學生提交的程序并運行以檢驗結果，也可回答學生在做題過程中提出的問題進行互動。對于驗證型的實驗內容，可以設置系統自動評閱。自動評閱過程在組題的時候給出該題目的結果，系統在得到學生提交的結果時自動進行評閱。對于設計型及綜合型的實驗，可以采用手動評閱或者系統自動評閱的方式，教師在課堂上針對學生提交的文件進行評判。④實驗結果。每次實驗結果通過系統的Board模塊排序出來，可以比較客觀地反映出學生的水平。教師依據每次實驗的結果為學生給出公正的實驗成績。

3.構建課程教學網站。為加強師生課外交流、引導學生自主學習，我們構建了專門的課程網站（http：//ie.hbmy.edu.cn/cms）。通過該網站，老師按照教學周次把課程的全部教學進度及內容公布在課程網站上，學生根據教學進度獲得相應的教學內容，進行交流和思考。在上機實踐時，學生能對實驗內容做到胸有成竹，有的放矢。也可以讓學有余地的同學能夠提前對知識進行預習、掌握。通過該網站，學生提交實驗報告及其他作業，老師可以在線批改并給出成績，師生互動效果良好。目前該教學網站在C語言程序設計和數據結構課程中已經使用，取得了良好的教學效果。

四、結束語

基于PC2的程序設計類課程實踐教學方法改革，避免了傳統程序設計類課程實踐教學的缺點，一方面將教師從繁重的實驗報告批改中解放出來，專心于教學內容設計，提高教學效能；另一方面能極大地提高學生的學習興趣，使其樹立良好的編程意識，從而提高學習效率。實踐表明，經過近幾年的實踐探索，學生的編程興趣得到了很大的提高，學校組織的程序設計大賽的參賽人數也逐年增加，為參加ACM ICPC奠定了堅實的基礎，如表1。

今后，我們將基于C語言程序設計課程，繼續加大程序設計類課程實踐教學改革研究，完善實踐教學體系，充分利用PC2平臺和網絡課堂，以期更好地為程序類課程實踐教學改革服務。

參考文獻：

[1]王志英，蔣宗禮，楊波，等.計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范研究[J].中國大學教學，2009，（2）.

[2]董文永，馮敏，吳德敏，等.基于LAMP架構的在線評測系統設計[J].Third International Conference on Education Technology and Training，2010.

[3]吳斌，劉斌.編程競賽控制系統（PC2）在教學中的應用[J].常州信息職業技術學院學報，2005，（3）.

[4]葉斌，陳世強，沈濟南，等.C語言程序設計實驗指導與習題解答[M].北京：科學出版社，2011.endprint