“程序設計基礎”課程實驗教學改革研究

張恒博，孟佳娜，王 巍，李靈華，劉 爽

(大連民族大學 計算機科學與工程學院，遼寧 大連 116650)

“程序設計基礎”是大連民族大學計算機科學與工程學院計算機科學與技術專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，是傳授程序設計基礎知識和培養(yǎng)學生邏輯思維能力、問題抽象能力和程序設計基本能力的入門課程，在計算機科學與技術相關專業(yè)課程學習中起著“開門鎖”的重要作用。課程開設在大學第一學期，主要講授程序設計語言的基礎知識、基本語法和結構化程序設計方法。程序設計基礎是程序設計語言課，也是算法設計分析課的先導課程。該課程的教學將直接影響學生對后續(xù)課程的學習效果。程序設計基礎課程的實踐教學環(huán)節(jié)非常重要，一方面實踐環(huán)節(jié)有利于學生對理論知識的消化和吸收；另一方面實踐環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。在教學活動中實踐教學環(huán)節(jié)占有重要地位[1-3]。

1 實驗教學中存在的問題

在程序設計基礎多年的教學過程中，學生普遍感到課程難學、對程序設計興趣不濃、學習積極性低等，分析原因發(fā)現程序設計基礎課程的實驗教學存在以下主要問題：

(1)實驗學時不足。由于近些年來高校不斷擴招，學校的生源質量持續(xù)下降，學生的分析問題、解決問題的能力與五年前的學生比較有了較大的差距，這時再用相同的學時讓學生完成相同的工作量所需的時間就不夠了，我們必須正視學生生源質量下降的事實，采用勤能補拙的策略，讓學生有更多的時間上機，多編程序，多調試程序，讓量變轉化為質變。

(2)實驗內容設計不夠合理。教改前程序設計基礎課程的實驗教學是與理論授課同步進行，實驗課是教師布置實驗習題，實驗習題大部分來自書本習題，利用相應章節(jié)的理論知識編程實現。難以調動學生學習興趣。

(3)師生互動性不足，實驗指導難以滿足學生需要。程序設計基礎是計算機科學與技術專業(yè)的很重要的專業(yè)入門課程，課程安排在大一第一學期。學生剛從高中畢業(yè)進入大學，在適應大學的學習方式時，還需要教師的指導，需要與教師有更多的互動。學生在上程序設計基礎實驗課時經常會碰到許多調試問題，有時很小的問題就會被卡住。但由于師資力量不足，一名教師需要同時指導幾十名同學進行實驗，導致大部分同學的問題無法得到解決。

2 實驗教學的教學改革

高校的教學實踐活動必須適用于學校及學生的實際情況，滿足培養(yǎng)目標的要求。大連民族大學是一所少數民族學生為主體的綜合性院校，計算機科學與技術專業(yè)的學生來自30多個不同的省區(qū)，既有信息技術基礎教育發(fā)達的沿海城市，也有信息基礎落后的西部民族區(qū)域，專業(yè)每年招收新生180人左右。通過“程序設計基礎”課程的學習，既要培養(yǎng)每個學生的計算思維和基礎編程能力，也要發(fā)現、選拔并培養(yǎng)部分對程序設計有強烈愛好，能獨立解決有一定難度的實際應用問題的學生。為此，對“程序設計基礎”課程的實驗教學做了如下改革：

(1)增加實驗學時。“程序設計基礎”課程在教改前上機學時只有36學時，36學時在每學期的教學安排時，由于授課對象是大一新生，要有新生教育和軍訓的教學安排，只能在第4周以后安排上課，第5周又是十一長假，第18周以后學校的機房資源又要統(tǒng)一為集中性實踐性課程設計服務，上機實驗教學一般只能安排在6到17周，36學時安排在12周內，每周平均3學時，在大學的教學活動一般是以2學時為單位，這樣造成有的周2次上機課，有的周1次上機課，非常混亂。把學生的上機學時增加到48學時后，平均每周4學時，安排上機時正好一個下午或一個上午，讓學生有一個大塊的時間來編寫程序，調試程序。

(2)精心設計實驗項目。在程序設計基礎的實驗項目設計中，綜合考慮學生的基礎、學習能力、抽象思維、接受能力等方面的差異。上機學時增加到48學時后，學生的上機時間比原36學時一下子寬裕了許多。原有的實驗指導書是6個實驗。顯然這樣的實驗指導書不適合新的實驗教學體系，為此重新編寫了新的實驗指導書。該實驗指導書分12個實驗，每個實驗4學時。增加了題型，有閱讀程序，完成程序，調試程序和編寫程序4種題型。這樣學生每次上機都對應一個實驗，在一下午的時間完成一個實驗。為了解決有的同學吃不了，有的同學吃不飽的問題，把實驗內容分成基礎訓練和能力提高兩部分，大部分同學完成基礎訓練就可以了，少數想深入提高的同學還可以再完成能力提高的部分。

基于上述分析，對程序設計基礎實驗項目進行設置優(yōu)化，具體實驗項目見表1。

表1 實驗項目一覽

(3)合理組織學生。在“程序設計基礎”課程的實驗教學中，大部分同學在程序的調試中都會出現許多問題。老師在指導上機時往往手忙腳亂，一堂課也幫不了幾個學生。針對這個問題，在學期一開始，把每個班分成6個小組，每個小組5至6名同學，然后選拔培養(yǎng)了一批少數有特殊興趣愛好的學生做組長。這樣老師、課代表、小組長、普通學生就形成一個樹狀結構，一個老師就有了十幾名小組長幫忙。一些在調試程序的小問題，同學問一下組長就解決了，這樣老師集中解決組長解決不了的較困難的問題。上機課的效率大幅提高。收作業(yè)時組員交給組長，組長交給課代表，課代表交給老師，大家都很輕松。也保證了上機作業(yè)的順利提交。當一個題目比較難時，一個小組的同學可以互相商量，當一個題目的編程量較大時，同組同學還可以分工合作，協(xié)同處理。小組長在幫助同學調試程序的過程中也得到了處理問題的訓練，并且很有成就感。通過有效的組織，一個班級形成一個整體，充分發(fā)揮每個學生的能動性。這樣先進帶動后進，后進促進先進，形成一個良性循環(huán)。

(4)革新考核方式。程序設計基礎課一般通過“筆試+上機實驗”的模式考核學生對該課程的掌握情況。在這種模式中，筆試成績的比例通常比較高。從一定程度上講，這種考核方式適合層次相同和識記能力較強的學生。而對于不同層次、動手能力較強但表達能力較弱的學生往往不太適合，這也正是理科類學生的特點。這種一張試卷定成績的考核模式并不能完全反映學生的實際情況，更不利于引導學生注重平時的學習過程，因此我們必須對課程考核方式進行必要的改革。

在程序設計基礎課程的考核體系中，教師要注重學習過程的重要性，加大平時考核成績在總成績中所占的比重。例如，將平時學習成績比例設為10%，考核內容包括課堂問題回答、討論、課堂表現及作業(yè)完成情況等；提高實驗成績在總成績中的百分比，將實驗報告比例設為20%，包括平時實驗完成情況和實驗報告完成情況等；將期末筆試成績比例設為70%，主要考查學生對基本知識和概念的掌握情況；這種考核體系將學生平時的課堂表現算入期末考核總成績中，同時考查學生對于平時實驗的完成情況，使得考核的內容更全面和更科學。

3 實踐教學改革成效

通過近幾年對“程序設計基礎”課程實踐教學的不斷改革，已經取得一定的教學成果。學生通過大一基礎編程的訓練，積累了程序設計扎實的基本功，為其后的課程奠定了良好的基礎，并且在相關的學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等活動中獲得了很好的成績。計算機科學與技術專業(yè)學生2013年和2014年組隊獲得遼寧杯大學生程序設計大賽二等獎兩項、三等獎三項；參加2013年、2014年藍橋杯決賽獲全國二等獎1項，三等獎3項；計算機科學與技術學生參加美國2015年大學生數學建模競賽，獲全國二等獎一項，全國三等獎5項；2016年組隊參加第四屆中國大學生服務外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲全國一等獎和二等獎各一項；2014年組隊參加第三屆“中國軟件杯”大學生軟件設計大賽，榮獲二等獎及最佳創(chuàng)新獎。近三年，計算機科學與技術專業(yè)學生獲得大創(chuàng)項目44項，其中國家級大創(chuàng)項目3項，省級大創(chuàng)項目8項，學生發(fā)表論文24篇，申請專利11項，有20名學生獲得軟件著作權。

4 結 語

通過對“程序設計基礎”課程實踐教學的不斷改革，還獲得了一些改革成果，但還需要通過實踐教學和理論教學的有機結合和相互補充，進一步完善試驗內容，多方面調動學生的積極性，使學生掌握程序設計的基礎技能，為其后的課程奠定堅實的基礎。