基于PDCA循環的計算機技術基礎教學改革與實踐

李朝玲，王富強，劉明華

（青島科技大學 信息科學技術學院，山東 青島 266061）

0 引言

隨著互聯網和計算機技術的迅速發展，能夠熟練使用計算機并且通過計算機解決本領域的問題已成為大學生的基本要求。計算機技術基礎是高校為一年級非計算機專業學生開設的計算機基礎課程，一般在大一的上學期或者下學期進行。以一種計算機語言，比如C語言、VB等，使學生掌握程序設計的知識、思想和方法，建立起利用計算機編程解決問題的思維方式，并能夠對所屬專業領域涉及的簡單應用問題進行抽象建模，最終通過編程解決本專業的實際問題。

目前，計算機技術基礎課程存在下列問題：①學生計算機基礎參差不齊，大多數學生計算機操作能力尚可，但對計算機的基礎知識，如計算機的軟硬件知識、網絡基礎知識等并不了解。近些年來，隨著手機功能的逐漸強大，計算機操作能力反而有所下降；②學生缺乏自主學習能力，大學課程內容多、講課速度快，計算機技術基礎這門課程對第一次接觸編程的學生來說確實比較困難。學生自主學習能力的缺乏，使得一些學生前邊幾次課跟不上，挫敗感大大加強，直接失去了學習的興趣；③計算機技術基礎教學方式落伍，計算機技術基礎教學包括課堂教學和上機實驗兩個部分，很多學生上機實驗時，對課堂教學內容已經遺忘大半。

PDCA循環是企業產品生產過程中質量管理和質量改進的重要方法。為解決上述問題，將PDCA循環引入計算機技術基礎課程教學，將質量管理的方法和課程教學結合起來，探索 PDCA循環4個階段應注意的問題和可采用的教學方法及手段，以提高計算機技術基礎課程的教學質量。

1 PDCA循環

PDCA循環又稱戴明環，是英語Plan-Do-Check-Action（計劃—實施—檢查—處理）4個詞首字母的組合[1-2]。PDCA就是按照這4個階段順序進行的，這不僅是一種質量管理方法，還是一套科學的、合乎認識論的通用辦事程序。PDCA循環分為4個階段（如圖1所示）：計劃階段，主要是以自身實際情況為基礎，對質量現狀進行分析，找出質量突破點，結合自身情況作出切實可行的質量計劃；實施階段，是質量形成的階段，按照所制定的計劃、目標和措施去具體實施；檢查階段，是檢查計劃的執行情況和實施效果；處理階段，是將解決問題的方法標準化，進行總結并提出新目標。質量改進的整個過程，就是按照PDCA循環在指定的計劃指導下進行不停頓地、周而復始地運轉。

圖1 PDCA循環

每一屆學生的計算機技術基礎教學，都要根據學生專業要求和畢業要求來確定課程的教學目標；在教學過程中，根據教學目標調整教學重點，改進教學方法；在課程結束后，修改、增加試題庫，使考試成績能更好地放映學生的真實水平；試卷批閱后，計算課程目標的達成度，分析教學過程中影響學生能力達成的問題，總結經驗教訓。這構成了一個大的PDCA循環。計算機技術基礎每次課程的進行都應該是一個PDCA循環的小環。各個小環相互聯系，相互促進。這樣對于每一屆學生的計算機技術教學，都是小環連小環，大環套小環，保證了教學質量的不斷提高。筆者主要探討PDCA循環的小環的4個階段應注意的問題和可采用的方法。

2 基于PDCA循環的計算機技術基礎教學改革

2.1 計劃階段（Plan）

計劃階段對應教學準備階段，除了認真準備教學課件，教師還要針對計算機技術基礎課程存在的問題，給出相應的解決方法。針對學生計算機基礎知識的薄弱，教師備課時，要認真分析每次課學生需具備的計算機基礎知識，并在課堂教學時首先予以講解。以C語言為例，在介紹數據類型、表達式時，首先要介紹計算機數據處理時涉及的二進制、八進制和十六進制，還有字符的ASCII碼以及數據的存儲和存儲單位；介紹數組、指針等章節，要對存儲單元的地址這一概念進行講解。程序設計語言都有數據類型、表達式這樣介紹語言基本語法規則的章節，對這一章一定要重視，適當放慢講課進度。多年的教學經驗發現，這一章掌握不好，其中的知識貫穿于后續的每一個程序中，調試時大量錯誤的出現會增強學生的挫敗感，進而影響學生的學習興趣。針對學生自主學習能力不足，缺乏學習興趣和學生實驗滯后等問題，擬在實施階段采用“以學生為中心”、案例驅動教學、加強師生互動交流等方法解決。

2.2 實施階段（Do）

實施階段在計算機技術基礎教學中，包含課堂教學、實驗教學和學生的課后自主學習。

1）以學生為中心。

“以學生為中心”的教學理念由美國心理學家卡爾?羅杰斯提出[3-4]，其核心思想是在整個教學過程中以學生為主體，教師是學習的組織者和指導者。

程序設計充分體現了理工科專業要求具備嚴謹扎實品質的特點。在程序編譯時，往往很多個錯誤就是一個小小的標點引起。這也體現出學生上機實踐的重要性。如果只是上課聽講、學習課本，但離開大量的編程練習，根本無法學好這一課程，因此，“以學生為中心”尤為重要。

在教學中，精心設計多媒體課件，提高學生學習興趣；在實驗過程中，結合學生實際，精心設計實驗項目，鼓勵學生動手編程，而不是照著課本敲寫代碼；展示往屆學生較好的設計，以提高學生的興趣。鼓勵學生組成興趣小組，提高學生的合作能力與自主學習能力。對于這門強調動手實踐的課程，實行所謂理實一體化[5]，即在機房邊上課邊實驗學習效果當然更好一些。但計算機技術基礎是全校一年級學生的必修課，囿于機房、教師數量等因素，不太容易實現。為了彌補這個缺陷，可鼓勵學生按照下列流程學習：課前預習→上課積極參與→課后交流互動→上機前書寫預習實驗報告→上機實踐→實踐總結，在此過程中，教師要進行鼓勵、監督和指導。如果學生能夠切實參與到上述流程，可以解決上機和上課之間學習內容容易遺忘的問題。

2）案例驅動。

教學中采用案例驅動可以很好地提高學生學習興趣。以C語言為例，計算機語言第一章的學習經常以在屏幕上顯示“hello world”為第一個例題。該程序只是調用格式輸出函數printf函數在屏幕上顯示信息。講解完這個程序以后，接著讓學生思考輸出如圖2所示的圖形。

圖2 簡單程序舉例

大部分學生在第一個例題的基礎上，可以完成這個程序。第一次課就可以編寫小程序，這大大增強了他們學習計算機技術基礎這門課程的信心，提高了學習興趣。第一次課要完成這個程序，需要多次調用printf函數，然后告訴學生，后面可以用循環語句來輸出各種二維圖形，吸引學生主動對后續課程進行預習和學習。在各個章節的課堂教學中，關于順序結構，可以設計“求兩數的和及乘積”；關于選擇結構，可以設計“求兩數的最大值”；關于循環結構，可以設計“累加求和”；關于數組，可以設計“求班級學生平均成績及高于平均分的人數”……在介紹新的教學內容時，首先用案例來引入，不僅增加學生的興趣，也使學生理解本次課程教學具體應用于解決哪些問題，使學生能夠更好地掌握教學內容。

在教學過程中，很多教師都是事先編寫好程序，將程序鏈接在課件中，在講解時點擊鏈接直接打開，然后講解程序代碼。比較好的方式是一邊編寫程序一邊進行講解，出現錯誤時調試，這樣讓學生可以真正參與編程的過程，對編程有直觀的感受。

3）應用現代信息技術，加強師生交流互動。

現代人的生活已離不開手機，現在很多人提出對中小學生“禁止手機入校園”，對大學生“禁止手機入課堂”。但實際上，對大學生，更應該培養自控能力以及自主學習能力。手機的功能越來越強大，可以充分發揮手機的正面作用。計算機技術基礎這門課程，更重要的是編程實踐，強調的是動手編程能力。忙于適應大學生活的大一新生，并沒有太大必要購買電腦。可以在手機上安裝APP（如C4droid），就可以進行C程序的編輯、編譯和運行。另一方面，多媒體教學以及大學課程的學習內容，使學生無法像高中時那樣專門用筆記本來記筆記。除了在課本上標注外，課本上沒有的程序學生可以用手機拍照，方便學生在自己動手編程時參考。

隨著互聯網+技術的迅速發展，“學習通”“雨課堂”等智慧教學工具的使用，實現了線上線下結合式教學。教師可以運用“學習通”或“雨課堂”開展簽到、回答問題、測驗、討論、布置任務等教學活動。

計算機技術基礎對很多學生來說都是第一次學習編程，課后教師和學生的交流互動尤為重要。如果不使用“學習通”等智慧工具，QQ群也是一個非常好的工具。與加入教學班每個自然班的QQ群相比，教師創建一個QQ群讓教學班所有學生加入更好一些。在QQ群里可以發布學習資料、布置預習作業等任務，學生有疑問也可以單獨向教師詢問。教師可以選擇固定時間，比如每天晚上九點集中給學生在QQ群答疑。

2.3 檢查階段（Check）和處理（Action）階段

計算機技術基礎課程教學，要充分考慮該課程特點，進行有效的檢查。根據檢查結果，教師要分析原因，改進教學方法，以期在后續的教學中進行改進。

1）學習小組。

計算機技術基礎一般是采用教學班進行教學，每個教學班包含2～4個自然班。如果學生人數較多，應充分發揮學習小組的作用，由學習小組組長進行課前預習作業和上機預習作業完成情況的檢查，再由教師進行抽查。根據抽查情況，教師對學生普遍存在的問題集中統一講解。

2）上機實驗。

上機實驗是檢查學生學習效果非常好的時間。在學生完成課堂所講的基礎性實驗的過程中，教師應該認真負責，及時發現學生普遍存在的問題，及時給學生以講解。對于創新型實驗，由各學習小組選派代表進行講解，由其他小組成員和教師對創新性項目成果進行評價，并按實驗項目指標進行打分并確定實驗成果成績。

3）現代信息技術為檢查階段提供新方法。

通過“學習通”等智慧工具可以看到學生上課的參與情況，在QQ群中也可以通過學生的提問情況了解學生對課程的興趣。最終的課程考核，筆者開發了計算機技術基礎考試系統和閱卷系統，題目由計算機隨機從建立的試題庫抽取。在考試過程中，學生可以使用計算機上的包括編程軟件等所有軟件資源。考試完畢后，閱卷系統會判出客觀題（選擇、填空等）的分數，教師通過閱卷系統進行編程題的批改，最后教師可以從系統導出自己任課班級學生的各題得分、學生答卷情況。

3 計算機技術基礎PDCA循環教學法應用舉例

以C語言為例，兩重循環和多重循環是C語言學習中的難點。計劃階段，首先教師在智慧通或者QQ群中布置雙重循環的讀程序、寫結果的題目，學生通過預習作業，熟練掌握雙重循環的執行過程，為進一步學習打下基礎。實施階段課堂學習中，應用案例驅動，“百錢買百雞”[6]是個經典且有趣的題目，同時講解算法中的窮舉法。課后在QQ群中發布課堂講解的程序，分別用兩重循環和三種循環，隨時回答學生的疑問，并發布上機小組合作完成的題目，比如窮舉法的“抓交通肇事犯”[6]題目。上機實驗時一人一組先完成上課講解用實驗，小組合作討論完成“抓交通肇事犯”等題目，并在自主開發的實驗系統中完成實驗報告。百錢買百雞應用雙重循環的代碼如下：

檢查和處理階段，在上機實驗中，對學生上機情況進行檢查，在上述的程序代碼中，歷屆學生經常存在兩個問題：①對兩重循環的賦值語句以及條件中的比較運算符，學生概念不清，兩重循環使用的是賦值語句；②確定循環體復合語句“{}”的位置不對。在實驗結束前十分鐘及時講解。布置習題以及下次課的預習任務，從而下一個循環開始。在整個過程中，以學生為中心，加強師生交流互動。

在兩重循環和多重循環的教學中應用PDCA循環，明顯改善了教學效果。計劃階段，使學生明確了學習目的，熟悉循環語句的結構和執行過程，為后續利用循環解決實際問題打下基礎；實施階段，有趣案例的引入大大提高了學生的學習興趣，進一步掌握循環的執行過程；以學生為中心和實驗階段的小組協作，不僅師生互動增加，同時提高了學生解決問題的能力和合作能力；處理階段針對出現問題的講解，鞏固和加深了對知識的掌握。循環結構的掌握，保障了后續數組等內容學習的順利進行。

4 結語

在管理領域，PDCA循環已經應用多年，并對產品的質量改進發揮有效作用。教學實踐證明，將PDCA應用到計算機技術基礎教學中，從教學準備、課堂教學、上機實驗、課程考核到改進整個教學流程，每一次循環都可以使教師不斷積累經驗，改善教學方法。此外，學生的學習興趣和自主學習能力得到了提高，學生的知識應用能力、解決問題能力、動手操作能力也得到了鍛煉。筆者在后續研究中，計劃將更多質量管理的方法引入計算機技術基礎教學中。