程序設(shè)計課程教學改革的新思路

劉硯

摘 要：程序設(shè)計課程的教學改革一直在持續(xù)，大量的新方法、新概念被運用，為課程改革提供助力。本文立足程序設(shè)計思想的發(fā)展變化，對當下程序設(shè)計課程教學現(xiàn)狀進行分析，并提出應對的方法，以期為程序設(shè)計課程教學改革提供新思路。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計? ? 教學改革? ? 編程思想

程序設(shè)計是一門開展教學時間較長的計算機類專業(yè)核心課程，各職業(yè)院校在程序設(shè)計方面的師資及教學資源都具有一定的儲備，也積累了很多教學經(jīng)驗。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，程序設(shè)計語言也在快速更迭，相關(guān)的課程內(nèi)容也在同步更新。從早期的Fortran、Basic、C、C++到其后的Java、C#，再到現(xiàn)在最為流行的Python等，程序設(shè)計理念也不斷革新。筆者依據(jù)編程思想的發(fā)展變化，分析程序設(shè)計課程應重點把握的要點，對當下程序設(shè)計課程出現(xiàn)的問題與挑戰(zhàn)進行分析，并探討課程改革的切入點，以期為同類研究提供新的思路。

一、程序設(shè)計思想概述

（一）面向過程的編程思想

在越來越多的應用中，計算機的用途被不斷拓寬。當計算機不再僅僅是數(shù)學運算的工具，而可以處理更多復雜的業(yè)務時，語言也必然需要升級。高級程序設(shè)計語言被創(chuàng)造出來，更多的人能夠與計算機對話，更多的資源投入計算機程序設(shè)計過程，也就意味著有更多的思想注入其中。在程序設(shè)計的實踐中，工程師們結(jié)合工作與生活中積累的智慧，創(chuàng)建了面向過程的程序設(shè)計思想，按照業(yè)務邏輯自頂向下逐步解決問題，這是一種“自然而然”的思考模式，在很多場景中這種思想十分有效，這也成為很長時期內(nèi)主流的開發(fā)思想。

（二）面向?qū)ο蟮木幊趟枷?/p>

當業(yè)務邏輯變得越來越復雜，軟件維護的成本控制的難度也在快速加大，代碼的復用性和擴展性經(jīng)受著極大的考驗。面向?qū)ο笏枷霗M空出世，沖擊了傳統(tǒng)的編程思路，在實踐中顯示出與眾不同的優(yōu)勢。這是一種從更高的角度審視問題，在大自然中汲取靈感，繼承、封裝與多態(tài)，用簡潔的概念詮釋復雜的機制、基于本質(zhì)的探索歸結(jié)的方法。

二、程序設(shè)計課程的著力點分析

程序設(shè)計思想的發(fā)展過程，一方面基于計算機應用的需求變化，另一方面也顯示了人類求新求變的更高的追求。教師在程序設(shè)計課程的教學中，對于程序設(shè)計思想的發(fā)展過程應予以涉及。

（一）計算機硬件基礎(chǔ)

了解硬件才能更好地了解軟件。在程序設(shè)計課程學習過程中，對于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解水平在一定程度上會影響對于軟件系統(tǒng)知識的理解深度。這與計算機的發(fā)展過程具有緊密相關(guān)性。

（二）程序設(shè)計的意義

學習程序設(shè)計之前，先要了解程序設(shè)計的意義，明確學習路徑的設(shè)計模式。編寫程序一開始自然是為了解決某些問題，比如科學家通過復雜的數(shù)學運算來計算導彈的運行軌跡，或者開發(fā)一套系統(tǒng)工具為計算機用戶提供輔助。但是程序設(shè)計的意義不僅僅在于解決問題本身，更在于其過程。在進行程序設(shè)計的過程中，需要根據(jù)用戶的需求，將問題抽象，需要分而治之，還需要理清邏輯。通過上述過程，能讓程序設(shè)計者與問題的領(lǐng)域距離更近，可以進行更多跨界的嘗試，鍛煉邏輯思維能力。

（三）提高編程水平的方法

編程水平的提高離不開實踐，這和其他語言的學習有異曲同工之處，語言的習得必定要運用。實踐的方法有很多，基本離不開三件事：模仿、記憶、創(chuàng)新。這不是很特別的方法，但一定是有效的。仔細探究下去，會發(fā)現(xiàn)語言的學習不外乎以下這些步驟和過程。從最開始的拙劣的模仿，經(jīng)過一段時間的練習，會形成有效的記憶，運用基本的語句會更加熟練，但是還會有很多部分不甚理解。再經(jīng)過更長時間的重復練習，可以嘗試改寫甚至創(chuàng)建全新的程序，完全自主地運用自己的思想，從而達到新的階段。每一步都需要扎實的實踐，這是無法跳過的必然路徑。

（四）懂得程序之美

程序設(shè)計不是冰冷的字符集合，可以是有溫度的美的呈現(xiàn)。如果學習者在一開始就選擇優(yōu)美的程序進行模仿學習，將更容易獲得鑒賞美的能力，之后在不斷的實踐中，發(fā)現(xiàn)更多的美，再進一步創(chuàng)建新的美。

三、程序設(shè)計課程教學現(xiàn)狀分析

（一）弱化硬件基礎(chǔ)教學

開設(shè)程序設(shè)計課程的專業(yè)，并未設(shè)置計算機硬件基礎(chǔ)的先導課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)，學生缺乏對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本了解。這樣的現(xiàn)象并非罕見，在編程熱的當下，計算機硬件并未受到應有的重視。而對計算機有基本了解的人們應該意識到，軟件與硬件是缺一不可的，在學習時也是如此。不了解計算機硬件的原理，就無法從更深層次上理解程序的作用，將直接影響學習者能夠?qū)W習到的知識的深度。

（二）忽略課程意義的闡述

為了提高課程教學的效率，精簡課程內(nèi)容，達到速成的目標，有部分程序設(shè)計課程“直奔主題”，讓學生直接上機實踐，認為在實踐中獲得經(jīng)驗才是有益的。實際上，缺少對課程意義的理解，學生即使“熟練”地寫出了代碼片段，也不能表明其具有更高水平的設(shè)計思維。缺乏必要的導語，忽略為學生闡明課程的意義，將無法讓學生清晰地了解課程的知識會對其產(chǎn)生的影響，從而影響學生主動地接受學習相關(guān)知識。

（三）缺乏有效的練習

程序設(shè)計課程的練習題目是需要科學設(shè)計的，而不是簡單的量的堆積。目前的相關(guān)教材很大部分仍沿用傳統(tǒng)的習題內(nèi)容，無視不同程序設(shè)計語言之間的差異，忽略不同編程思想的適用場景，沒有科學的循序漸進和統(tǒng)一的業(yè)務邏輯設(shè)計。這是由于沒有將習題的設(shè)計看作教學的重要環(huán)節(jié)。這樣的練習，無法形成有效的實踐。有的教師試圖使用題量來征服學生，認為量變產(chǎn)生質(zhì)變，然而僅僅是量的堆積，缺乏針對性的指導，刷題的結(jié)果也只是事倍功半。

（四）輕視編程中的美育

程序設(shè)計課程普遍在工科專業(yè)中開設(shè)，因此有人認為程序設(shè)計以解決問題的效率為最高追求。在課程教學中，更多側(cè)重于問題的解決之道，很少提及程序設(shè)計過程中還有美的存在。這樣的課程設(shè)計往往不講求程序示例的優(yōu)劣選擇，只將經(jīng)驗擺出，或是借鑒其他教材中的范例，不做選揀，只要解決問題即可，沒有考慮代碼的可讀性，也不在意代碼的規(guī)范性，更不理會思想的多樣性。這樣的程序設(shè)計教學盡管看上去完成了任務，卻為學生的進階之路制造了諸多障礙。學生一旦習慣于散漫的編寫方式，忽略代碼的規(guī)范性和可讀性，在工作中將難以適應嚴格的開發(fā)標準，而再糾正的成本會成倍增加。

四、程序設(shè)計課程教學改革思路

（一）開設(shè)計算機硬件實踐課程

在計算機應用基礎(chǔ)類課程中應增加計算機硬件知識教學內(nèi)容的占比，或者在條件允許的情況下開展計算機硬件實踐周活動。目的是讓學生充分了解計算機硬件的基礎(chǔ)知識及工作原理，借助實驗板讓學生動手操作機器指令的輸入，并觀察和分析程序運行的過程。學生在實踐的過程中，通過對實驗的操作與分析，能夠更好地吸收抽象的教學內(nèi)容，并且深入地理解軟件與硬件協(xié)調(diào)一致的機理，這對其后續(xù)的程序設(shè)計課程的學習能夠產(chǎn)生積極影響。

（二）提高教師的理論水平

程序設(shè)計課程的教師不僅需要具有過硬的操作能力，也需要具有較高的理論水平。因為教師若想對學生闡明程序設(shè)計的內(nèi)涵，并非僅僅會寫程序就可以了，還需要在大量實踐的基礎(chǔ)上凝結(jié)更多的思考，對程序設(shè)計有著合理且獨特的見解。這也要求教師不能剛看完幾本編程書籍、編寫了若干程序片段就匆匆上崗，應當以謙卑的精神，不斷地學習，持續(xù)地思考，不輟地實踐，方能給予學生更優(yōu)質(zhì)的引領(lǐng)。

（三）科學編選練習題目

教師對于因循守舊的練習題目要果斷拒絕，要充分了解不同編程語言的特性，循序漸進地編選習題，要提供不同層次的題目以滿足不同層次學生的需求。習題還應保持擴展性，這與軟件開發(fā)根據(jù)需求不斷地優(yōu)化設(shè)計、擴展新的用途的實際相符。教師不應出于簡化工作的考慮設(shè)置標準的解答，要鼓勵學生創(chuàng)新思想和分享，發(fā)現(xiàn)更巧妙的思路，這也是學生學習如何形成自己的最佳實踐的有效途徑。

（四）注入美的教育

美的教育不應只局限在文學、藝術(shù)類課程中，任何一門學科都有各自的獨特之處和精致點，這便是美的源泉。

在進行程序設(shè)計過程中，代碼也可以是優(yōu)雅的。教師首先應當了解優(yōu)秀的代碼的樣子，然后才能為學生提供美的范例。學生通過比較可以直觀地了解優(yōu)秀的代碼美在何處，其美在于形式，更在于思想，是內(nèi)與外的和諧統(tǒng)一。每一段代碼的編寫都應踐行對美的追求，不是空談，而是扎實的實踐。學生在課程中獲得的審美能力，將幫助他們在生活中發(fā)現(xiàn)更多的美。

程序設(shè)計課程的教學不是新的課題，卻仍是需要關(guān)注的。因為講求效率，人們傾向于刪繁就簡，卻丟掉了最寶貴的思想內(nèi)涵。而把一門課程當作一門藝術(shù)去追求，或許可以打開新思路。

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（作者單位：天津輕工職業(yè)技術(shù)學院）