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高校计算机专业学生程序设计能力培养改革思路

时间:2022-10-26 19:24:02 来源:网友投稿

zoޛ)ji_/Z体会程序设计方法,最后组织考核[1-2]。多年的教学实践表明,这样的实施流程忽略了一个至关重要的环节——培养学生的程序理解能力。

什么是学生的程序理解能力?简单说来就是当大段代码出现在学生面前的时候,学生是否能够明白这样一段程序代码在计算机中是怎样执行的,执行过程中环境会发生怎样的变化,是否能获得正确的执行结果,等等。传统的教学流程将程序设计这个有着严格的逻辑结构的行为拆分成为了若干个离散的知识点,学生在仅仅掌握这些知识点的前提下,尚未透彻理解给定的代码,此时,要设计出可用、高效的程序具有很大的挑战。

程序设计类课程学习的一个主要内容是掌握不同程序设计语言的语法规则和流程,进而灵活运用以解决遇到的专业领域问题。程序设计语言和人与人之间交流所用自然语言有一定的共性,且远没有自然语言复杂。在学习自然语言的过程中,通常首先学习基础语句,然后对语句的字词进行分析,进而掌握句子的意思,最后在充分理解句法的基础上组合出能表达

个人意愿的句子。程序设计语言也可以遵循这样的学习方法,先学习示例程序语句,然后拆分语句,用离散的知识点去分析解释语句的构造,并查看运行过程和结果,在头脑中形成直观印象,然后利用这些知识点有组织地结合程序结构的思想去解决问题。因此,先熟识程序的“庐山真面目”,理解程序的编写方法,然后模仿编写,将使得程序设计能力的培养变得事半功倍。

从另一方面来看,多样化的程序设计语言对于高校程序设计类课程的教学要求提出了新的挑战。考虑到学分结构、师资力量、个性教育、教学管理等因素,不可能、也没必要为每一门程序设计语言都开设相关的课程。即便能够这样做,往往会出于对学生成绩考核的量化而要求学生在选课阶段便对相应的语言进行选择,由不同的教师对其进行授课指导。绝大多数学生在选择程序设计语言时,由于没有直观的印象,也没有具体的应用需求,仅从教师简单的介绍和外界舆论,很难选择适合个人发展方向的语言环境。为满足个性培养的需求,让学生能找到适合自己的主要语言方向,需要提供丰富的、开放的程序设计教学资源[3],且允许学生灵活选择。同时,多样化、自由选择的程序设计语言教学资源也将使得学有余力的学生能对照学习,提高学习效果。

2改革思路

围绕上述分析,为了培养具有良好程序设计能力的计算机专业学生,在教学实践过程中,我们结合学校的专业建设、团队建设、课程建设和实验室建设工作,主要从以下几个方面进行改革探索。

1) 培养学生的程序阅读能力。在培养方案中,加大实验实践学分的比重,明确程序设计类课程在实践能力方面的教学标准和能力要求。实践环节并不是强调学生立即进入到具体的程序设计的学习,而是提供大量程序和针对这些程序提出的问题,引导学生对程序设计风格和相关知识点进行模仿学习,并追踪程序运行过程,查看运行结果。在这个过程中,教师通过评价学生的阅读效果,指导学生理解程序中具体知识点。

2) 培养学生的程序设计能力。在现有培养方案中,教学内容贯穿程序设计语言、数据结构、数据库、软件工程等系列课程,明确每一阶段的能力要求,采用基础训练、项目驱动和课赛结合等教学组织形式,以在校期间编写数万行代码为形式要求,以解决某一领域的具体应用问题为导向,促进学生程序设计能力的逐步提高。

3) 建设包含多种程序设计语言的教学资源。组织教师建设多样化、开放式的程序设计类课程教学资源,包括大量的程序代码、知识点和帮助学生理解程序。学生可自主选择不同的语言进行学习,并在阶段性考核前自愿随意调整,教师仅对学生学习进程和最终阶段性学习效果进行控制。为实现这一改革思路,我们采用以题库为核心的网络教学管理平台,原因有以下几点:

① 从网络使用角度来看,网络化的教学管理平台具有开放、访问方便等特点。目前,绝大多数高校都构建了良好的校园网,有条件的高校甚至可以将其发布在Internet上,提供校内校外的同步访问。学生的学习场所不再局限于课堂,而是扩展到了校园网(或Internet)上。

② 从资源管理角度来看,培养程序阅读能力所需的大量程序代码和针对不同知识点进行学习可按照“一对多”或“多对多”的对应关系存储在数据库中,学生仅需通过发送请求就可获得相互关联的程序、知识点和问题等,再围绕相关的问题进行在线练习。同时,授课教师还可根据教学和学生学习的实际情况,在数据库中陆续添加和补充新的内容。

③ 从教学管理角度来看,平台可以记录学生访问行为、读取程序细节等内容,可以通过学生的练习结果追踪学生学习效果,统计分析后的信息可以为教师提供辅助决策,并可对学习效果明显的学生进行“精英指导”,而对学习效果不明显的学生进行人为干预,整体上促进学生程序设计能力的提高。

④ 从程序设计语言选择的角度来看,可以为每一种主流的程序设计语言提供一套题库资源。在这个过程中,可以根据阶段性教学目标准备难度相似、进度相同的不同程序设计语言的资料。学生在学习过程中,仅告知学习的大致进度以及阶段性考核检查的时间,而由学生自行选择感兴趣的程序设计语言进行理解学习,且在任何时间可以自行更换,仅需要在阶段性考核时选定一种语言参与考核,提高学生学习的灵活性。

⑤ 从教学考核的角度来看,学生总体程序设计能力的考核不局限于以学期为单位的时间段,而是以能力要求为标准设定的学习阶段,在完成一个阶段的学习之后自行申请考核。在校期间,必须分阶段完成相应的内容并通过阶段考核。这种方法使得能力要求明确,有利于个性化教育,并能充分挖掘学生的学习潜力[4]。

3具体实施

按照上述改革思路,学生程序设计能力的培养可分三个阶段来实施,如图1所示。从最初程序阅读能力的培养,到程序编写能力的培养,最后进行综合程序设计能力的提高,每一个阶段都有对应的解决方案与之对应。实施重点是建设以题库为核心的网络教学管理平台。

网络教学管理平台实现“程序”和“问题”一对多的映射关系,采用“知识点”的方式对每一个问题所针对的基础培养的内容进行区别和归纳,通过“难度”来判定学生对于具体问题的掌握程度。系统主要对象关系如图2所示。

在具体运行过程中,以日志形式收集基本的信息,如学生的来访次数、语境选择、操作情况等,提供统计信息供教师进行查看以评价学生阶段性学习情况,必要时可进行指导或干预。平台主要工作流程如图3所示。

目前,网络教学管理平台已为C/C++语言建设了一定规模的程序库和问题库,并不断进行扩充,其他语言如Java等也正在建设中。平台试运行以来为重庆邮电大学计算机相关专业的学生提供了开放的程序设计学习环境,并通过平台在线考核评价其程序设计能力,从学生的投入程度和考核结果来看,学生的主动学习意识和程序设计能力普遍得到了提高,教学效果良好。教学团队中指定一名教师对平台的日常运行进行管理维护,并定期检查学生访问情况。其余教师拟定和补充多种语言的题库资源,指定阶段性学习任务,并定期答疑解惑。

4结语

我校对于计算机专业学生程序设计能力的培养还在不断地改革和探索,现行的方法和平台的优缺点还有待进一步实践和检验。未来的工作除了对现有工作的总结提高,还需要重点对平台的功能进行扩展完善,从而更好地服务于计算机专业的人才培养,为社会输送高素质程序设计人才,也为类似高校相关专业提供可借鉴的经验。

参考文献:

[1] 王春凤,刘世峰. 以编程能力培养为核心的教学设计与实践[J]. 计算机教育,2009(10):133-135.

[2] 孙静. 程序设计课程教学研究:在教学过程中提高学生的编程能力[J]. 中国教育技术装备,2008(16):42-43.

[3] 庄景明. 计算机程序设计课程实验教学新模式探讨[J]. 计算机教育,2009(4):18-20.

[4] 李文敬,廖伟志,闭应洲. 计算机程序设计课程实验教学质量标准的研究[J]. 计算机教育,2009(15):136-139.

Reform of Programming Education for Undergraduate Students Majored in Computer Science

DAI Yu1, XIA Ying1, ZHANG Lisheng2

(1.College of Computer Science and Technology, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China; 2.Software College, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

Abstract: Facing to increasingly competition of employment in IT industry, undergraduates majored in Computer Science need to improve the programming ability so that satisfy the employment demands in many fields such as embedded system design, software development, system management and maintenance and so on. To carry out the education policy in China national education reform and development of long-term planning programs, the experimental teaching method called “programming after understanding” is proposed, and a teaching platform is implemented.

Key words: computer science major; program understanding ability; programming ability; teaching management platform

(编辑:彭远红)

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