以成果為導(dǎo)向的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究

2023-12-22 00:57:02李曉君曹俊斌龐麗英

教育教學(xué)論壇 2023年48期

李曉君，曹俊斌，龐麗英

（山西工學(xué)院信息產(chǎn)業(yè)學(xué)院，山西朔州 036000）

引言

“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，不僅對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)操能力和計(jì)算思維的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是后續(xù)專業(yè)核心課程如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法設(shè)計(jì)與分析”“離散數(shù)學(xué)”“編譯原理”等課程的先行課，程序設(shè)計(jì)能力將直接影響到后續(xù)專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)［1］。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要以教師為中心［2］，教師圍繞著一本教材在規(guī)定的學(xué)時(shí)完成相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的講授，學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，被動(dòng)地完成教師所布置的作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)任務(wù)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥乏味，積極性不高。在課堂之外，學(xué)生的編程練習(xí)得不到督促，多數(shù)學(xué)生遇到困難不進(jìn)行深入分析，問題越積越多，耽擱時(shí)間越來越長，最終導(dǎo)致后面的課程完全聽不懂，作業(yè)和實(shí)驗(yàn)流于形式，抄襲他人現(xiàn)象越來越嚴(yán)重［3］。另外，傳統(tǒng)教學(xué)的課程考核方式過于單一，只通過期末考試成績?cè)u(píng)定學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得不到有效測(cè)評(píng)，這也是很多高校在研究生復(fù)試階段會(huì)設(shè)置上機(jī)實(shí)踐考查環(huán)節(jié)的原因之一。本文以山西工學(xué)院“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程為例，介紹教學(xué)改革的目標(biāo)及具體措施。

一、教學(xué)改革目標(biāo)

不斷提高教育質(zhì)量是高等教育追求的永恒不動(dòng)點(diǎn)，以教為中心、面向課程的教育模式不再適應(yīng)當(dāng)今的大學(xué)教育［4-5］。教學(xué)改革目標(biāo)的制定要從學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)什么為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生怎么學(xué)、教學(xué)過程如何準(zhǔn)備，以及教學(xué)效果如何評(píng)價(jià)。“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程是學(xué)生從高中進(jìn)入大學(xué)最先接觸的程序設(shè)計(jì)類課程，對(duì)學(xué)生編程思維、編程能力的培養(yǎng)起到十分重要的作用，因此教學(xué)目標(biāo)的制定顯得尤為重要。在傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)中，教師對(duì)教學(xué)目標(biāo)的制定大多以不可量化的詞進(jìn)行表述［6］，如“了解計(jì)算機(jī)的基本工作原理”“理解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法”“掌握冒泡排序的算法設(shè)計(jì)思想”等。這種不可量化的表述很難衡量是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。為了避免上述情況的發(fā)生，教學(xué)目標(biāo)的制定要可量化，使學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)到可衡量的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合學(xué)校學(xué)生的特點(diǎn)，制定了如下課程教學(xué)目標(biāo)：（1）可以熟練使用2～3種比較流行的編程工具，利用編程工具可對(duì)程序進(jìn)行編輯、編譯、調(diào)試和執(zhí)行等操作；（2）能夠針對(duì)實(shí)際問題畫出算法的流程圖，并可用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行程序編寫；（3）可通過網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)課程中涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。通過以上三個(gè)可量化的教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生編程工具使用能力、程序設(shè)計(jì)方法和自學(xué)能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)改革措施

通過對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容及方法、構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的課程資源平臺(tái)、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建“幫扶”團(tuán)隊(duì)、深耕教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)與育人協(xié)同發(fā)展、設(shè)計(jì)多維度的考核方式進(jìn)行教學(xué)改革。

（一）以提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程在改革前總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。教師上課通常在多媒體教室進(jìn)行，上課時(shí)以教師的講授為主，學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解只能抽象地停留在課本和教師的PPT上，較為片面，不夠深刻。

目前，對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的學(xué)時(shí)分配進(jìn)行了調(diào)整，總學(xué)時(shí)不變，理論學(xué)時(shí)調(diào)整為16 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為48 學(xué)時(shí)，加大了實(shí)踐環(huán)節(jié)。授課地點(diǎn)從多媒體教室轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室，采用“邊講邊練”的實(shí)踐教學(xué)模式，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐過程中邊練習(xí)邊體會(huì)其中的知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

將教室課堂教學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)室實(shí)踐教學(xué)過程中，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，利用更少的時(shí)間，獲取更多、更有價(jià)值的知識(shí)，進(jìn)而提升學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。在授課內(nèi)容方面，教師重點(diǎn)給學(xué)生講授的是編寫程序的思路、實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)不重要的知識(shí)點(diǎn)和語法不再講解，把簡單易學(xué)的知識(shí)點(diǎn)全部安排在課下讓學(xué)生自主完成。同時(shí)為了保障學(xué)生課下能夠順利地完成教師要求的內(nèi)容，建立了“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”答疑群，學(xué)生有問題可以直接在群里提出，授課教師負(fù)責(zé)解答。此外，在相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)講授完畢后引入了游戲編程，不僅增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能激發(fā)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的積極性（如表1所示）。

表1 知識(shí)點(diǎn)名稱及其對(duì)應(yīng)的編程游戲

（二）利用成熟的教學(xué)輔助軟件，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的課程資源平臺(tái)，讓學(xué)生課下學(xué)習(xí)無憂

通過成熟的教學(xué)輔助軟件（如“學(xué)習(xí)通”“云班課”等），建立以課程資源為主的共享平臺(tái)，內(nèi)容以“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)視頻為主，結(jié)合各種練習(xí)題，之后可以推廣引入Java程序設(shè)計(jì)語言、Python語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的視頻教學(xué)資源。視頻資源前期以網(wǎng)上適合學(xué)生學(xué)習(xí)的視頻教學(xué)資源為主，后期任課教師可自己錄制教學(xué)視頻。借助這些教學(xué)輔助軟件，根據(jù)課程的進(jìn)度安排，教師可以很便捷地開展課程內(nèi)容相關(guān)各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，如討論交流、頭腦風(fēng)暴、測(cè)試、作業(yè)，或發(fā)布一些專業(yè)相關(guān)的信息。教師通過軟件可以很方便地收集到各個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、共性問題，以便有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，督促學(xué)生學(xué)習(xí)。目前，絕大多數(shù)學(xué)生有智能手機(jī)，基于全覆蓋的校園網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以通過手機(jī)隨時(shí)隨地利用零散時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，遇到問題可以查閱資料、看視頻講解或者線上問教師，通過這種方式讓學(xué)生做到課下學(xué)習(xí)無憂（如圖1所示）。

圖1 線上線下結(jié)合學(xué)習(xí)方式

（三）精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)建“幫扶”團(tuán)隊(duì)

“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的主要教學(xué)目標(biāo)是提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，只有不斷地動(dòng)手實(shí)踐，才能對(duì)編程的思維方式、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法熟練應(yīng)用。由此可見，實(shí)踐內(nèi)容的選取顯得尤為重要。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取并不是簡單地出一道程序設(shè)計(jì)題，而是要從日常生活中提煉出與所學(xué)知識(shí)相關(guān)的問題，比如讓學(xué)生利用數(shù)組對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行排序的問題，要從購物網(wǎng)站中按照價(jià)格排序的要求來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。這樣不但可以引起學(xué)生解題的興趣，還能讓學(xué)生關(guān)注到利用所學(xué)知識(shí)解決生活中的哪些問題，提升學(xué)生分析問題并利用計(jì)算機(jī)解決問題的能力。

在實(shí)驗(yàn)過程中，通過建立專門的“幫扶”團(tuán)隊(duì)，讓計(jì)算機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生加入課堂進(jìn)行輔助教學(xué)，不僅可以幫助教師緩解實(shí)驗(yàn)過程中解答問題的壓力，也可以讓實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題的學(xué)生盡快得到解答，還可以進(jìn)一步提升創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的解題能力和思考問題的能力。此外，通過建立“幫扶”團(tuán)隊(duì)，可以讓低年級(jí)的學(xué)生盡早接觸創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，激勵(lì)他們更加努力學(xué)習(xí)，同時(shí)可以讓創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生在解題的過程中挖掘優(yōu)秀的低年級(jí)學(xué)生加入進(jìn)來，一舉多得。

（四）深挖思政元素，教學(xué)與育人協(xié)同發(fā)展

不同學(xué)科開展課程思政難度不同，如何避免形而上的說教，讓思政教育潤物無聲，是每位教師需要思考和解決的問題［7-8］。在教學(xué)內(nèi)容上，要深挖課程知識(shí)點(diǎn)所蘊(yùn)含的思政元素，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、人文素養(yǎng)和工匠精神，要促使學(xué)生進(jìn)行深入透徹的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)背后的深層含義，讓學(xué)生明白知識(shí)點(diǎn)背后所含的價(jià)值觀。

例如，在集體備課時(shí)，所有教師要討論出每一章節(jié)需要融入的思政元素，從生活中找例子。例如在男子100米比賽中，中國選手蘇炳添排名第8，這里面就涉及排序問題。如何排序，怎么讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)排序，這樣更能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)愛好與職業(yè)精神，進(jìn)而幫助學(xué)生樹立崇高的職業(yè)理想。在講解字符串知識(shí)時(shí)，字符串以“