高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)改革思路

1、       高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)改革思路                     代宇，夏英，張力生摘要：面對(duì)信息科技行業(yè)日益激烈的人才競(jìng)爭(zhēng)，高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生需要培養(yǎng)過(guò)硬的程序設(shè)計(jì)能力，以便適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)管理維護(hù)等領(lǐng)域的用人需求。國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要中提出了“堅(jiān)持能力為重，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”的要求。文章在分析現(xiàn)有教育教

2、學(xué)方式的基礎(chǔ)上，提出在培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力方面應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生程序理解能力的實(shí)踐教學(xué)改革思路，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)的建設(shè)予以實(shí)施和推廣。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)專業(yè)；程序理解能力; 程序設(shè)計(jì)能力；教學(xué)管理平臺(tái)隨著信息科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，新型軟硬件產(chǎn)品和信息服務(wù)不斷涌現(xiàn)。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)管理維護(hù)等領(lǐng)域，高素質(zhì)程序設(shè)計(jì)人才的需求與日劇增，這對(duì)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更加具體的要求。如何適應(yīng)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)程序設(shè)計(jì)人才的需求，對(duì)于重慶郵電大學(xué)這樣一所以信息科學(xué)技術(shù)為特色和優(yōu)勢(shì)的高校來(lái)說(shuō)尤為迫切。盡管各高校都制定了適合自身特色的培養(yǎng)方案以應(yīng)對(duì)社會(huì)對(duì)程序設(shè)計(jì)人才的需求，但受教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)境、

3、考核方式等因素的影響，近年來(lái)，如何提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力一直是高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革的重要內(nèi)容之一。“讀懂程序難，設(shè)計(jì)程序更難”成為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生普遍反映的問(wèn)題，有條件的用人單位通常需要組織專門的培訓(xùn)來(lái)滿足生產(chǎn)的要求，這極大地影響了學(xué)生的就業(yè)能力和企業(yè)的生產(chǎn)效率。提升在校學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力1現(xiàn)狀分析目前，大多數(shù)高校均通過(guò)開(kāi)設(shè)c/c+、java等程序設(shè)計(jì)類課程培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，而此類課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式是采用以知識(shí)點(diǎn)為單元的“講授驗(yàn)證作業(yè)考核”流程，即首先由主講教師在課堂上講授語(yǔ)法、結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在課后或?qū)嶒?yàn)環(huán)節(jié)中上機(jī)驗(yàn)證，通過(guò)完成習(xí)題來(lái)體會(huì)程序設(shè)計(jì)方法，最后組織考核1-2。多年的教學(xué)實(shí)踐

4、表明，這樣的實(shí)施流程忽略了一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的程序理解能力。什么是學(xué)生的程序理解能力？簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是當(dāng)大段代碼出現(xiàn)在學(xué)生面前的時(shí)候，學(xué)生是否能夠明白這樣一段程序代碼在計(jì)算機(jī)中是怎樣執(zhí)行的，執(zhí)行過(guò)程中環(huán)境會(huì)發(fā)生怎樣的變化，是否能獲得正確的執(zhí)行結(jié)果，等等。傳統(tǒng)的教學(xué)流程將程序設(shè)計(jì)這個(gè)有著嚴(yán)格的邏輯結(jié)構(gòu)的行為拆分成為了若干個(gè)離散的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在僅僅掌握這些知識(shí)點(diǎn)的前提下，尚未透徹理解給定的代碼，此時(shí)，要設(shè)計(jì)出可用、高效的程序具有很大的挑戰(zhàn)。程序設(shè)計(jì)類課程學(xué)習(xí)的一個(gè)主要內(nèi)容是掌握不同程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則和流程，進(jìn)而靈活運(yùn)用以解決遇到的專業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和人與人之間交流所用自然語(yǔ)言有一定

5、的共性，且遠(yuǎn)沒(méi)有自然語(yǔ)言復(fù)雜。在學(xué)習(xí)自然語(yǔ)言的過(guò)程中，通常首先學(xué)習(xí)基礎(chǔ)語(yǔ)句，然后對(duì)語(yǔ)句的字詞進(jìn)行分析，進(jìn)而掌握句子的意思，最后在充分理解句法的基礎(chǔ)上組合出能表達(dá)個(gè)人意愿的句子。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也可以遵循這樣的學(xué)習(xí)方法，先學(xué)習(xí)示例程序語(yǔ)句，然后拆分語(yǔ)句，用離散的知識(shí)點(diǎn)去分析解釋語(yǔ)句的構(gòu)造，并查看運(yùn)行過(guò)程和結(jié)果，在頭腦中形成直觀印象，然后利用這些知識(shí)點(diǎn)有組織地結(jié)合程序結(jié)構(gòu)的思想去解決問(wèn)題。因此，先熟識(shí)程序的“廬山真面目”，理解程序的編寫方法，然后模仿編寫，將使得程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)變得事半功倍。從另一方面來(lái)看，多樣化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)于高校程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)要求提出了新的挑戰(zhàn)。考慮到學(xué)分結(jié)構(gòu)、師資力量、

6、個(gè)性教育、教學(xué)管理等因素，不可能、也沒(méi)必要為每一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都開(kāi)設(shè)相關(guān)的課程。即便能夠這樣做，往往會(huì)出于對(duì)學(xué)生成績(jī)考核的量化而要求學(xué)生在選課階段便對(duì)相應(yīng)的語(yǔ)言進(jìn)行選擇，由不同的教師對(duì)其進(jìn)行授課指導(dǎo)。絕大多數(shù)學(xué)生在選擇程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言時(shí)，由于沒(méi)有直觀的印象，也沒(méi)有具體的應(yīng)用需求，僅從教師簡(jiǎn)單的介紹和外界輿論，很難選擇適合個(gè)人發(fā)展方向的語(yǔ)言環(huán)境。為滿足個(gè)性培養(yǎng)的需求，讓學(xué)生能找到適合自己的主要語(yǔ)言方向，需要提供豐富的、開(kāi)放的程序設(shè)計(jì)教學(xué)資源3，且允許學(xué)生靈活選擇。同時(shí)，多樣化、自由選擇的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言教學(xué)資源也將使得學(xué)有余力的學(xué)生能對(duì)照學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。2改革思路圍繞上述分析，為了培養(yǎng)具有良好程序設(shè)

7、計(jì)能力的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，我們結(jié)合學(xué)校的專業(yè)建設(shè)、團(tuán)隊(duì)建設(shè)、課程建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革探索。1) 培養(yǎng)學(xué)生的程序閱讀能力。在培養(yǎng)方案中，加大實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)分的比重，明確程序設(shè)計(jì)類課程在實(shí)踐能力方面的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和能力要求。實(shí)踐環(huán)節(jié)并不是強(qiáng)調(diào)學(xué)生立即進(jìn)入到具體的程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，而是提供大量程序和針對(duì)這些程序提出的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)，并追蹤程序運(yùn)行過(guò)程，查看運(yùn)行結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中，教師通過(guò)評(píng)價(jià)學(xué)生的閱讀效果，指導(dǎo)學(xué)生理解程序中具體知識(shí)點(diǎn)。2) 培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。在現(xiàn)有培養(yǎng)方案中，教學(xué)內(nèi)容貫穿程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟

8、件工程等系列課程，明確每一階段的能力要求，采用基礎(chǔ)訓(xùn)練、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和課賽結(jié)合等教學(xué)組織形式，以在校期間編寫數(shù)萬(wàn)行代碼為形式要求，以解決某一領(lǐng)域的具體應(yīng)用問(wèn)題為導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的逐步提高。3) 建設(shè)包含多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的教學(xué)資源。組織教師建設(shè)多樣化、開(kāi)放式的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)資源，包括大量的程序代碼、知識(shí)點(diǎn)和幫助學(xué)生理解程序。學(xué)生可自主選擇不同的語(yǔ)言進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在階段性考核前自愿隨意調(diào)整，教師僅對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程和最終階段性學(xué)習(xí)效果進(jìn)行控制。為實(shí)現(xiàn)這一改革思路，我們采用以題庫(kù)為核心的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)，原因有以下幾點(diǎn)： 從網(wǎng)絡(luò)使用角度來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)管理平臺(tái)具有開(kāi)放、訪問(wèn)方便等特點(diǎn)。目前，絕

9、大多數(shù)高校都構(gòu)建了良好的校園網(wǎng)，有條件的高校甚至可以將其發(fā)來(lái)自www.lw5u.com布在internet上，提供校內(nèi)校外的同步訪問(wèn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)場(chǎng)所不再局限于課堂，而是擴(kuò)展到了校園網(wǎng)(或internet)上。 從資源管理角度來(lái)看，培養(yǎng)程序閱讀能力所需的大量程序代碼和針對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)可按照“一對(duì)多”或“多對(duì)多”的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，學(xué)生僅需通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求就可獲得相互關(guān)聯(lián)的程序、知識(shí)點(diǎn)和問(wèn)題等，再圍繞相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行在線練習(xí)。同時(shí)，授課教師還可根據(jù)教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，在數(shù)據(jù)庫(kù)中陸續(xù)添加和補(bǔ)充新的內(nèi)容。 從教學(xué)管理角度來(lái)看，平臺(tái)可以記錄學(xué)生訪問(wèn)行為、讀取程序細(xì)節(jié)等內(nèi)容，可以通過(guò)學(xué)生的練習(xí)

10、結(jié)果追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)效果，統(tǒng)計(jì)分析后的信息可以為教師提供輔助決策，并可對(duì)學(xué)習(xí)效果明顯的學(xué)生進(jìn)行“精英指導(dǎo)”，而對(duì)學(xué)習(xí)效果不明顯的學(xué)生進(jìn)行人為干預(yù)，整體上促進(jìn)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的提高。 從程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言選擇的角度來(lái)看，可以為每一種主流的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言提供一套題庫(kù)資源。在這個(gè)過(guò)程中，可以根據(jù)階段性教學(xué)目標(biāo)準(zhǔn)備難度相似、進(jìn)度相同的不同程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的資料。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，僅告知學(xué)習(xí)的大致進(jìn)度以及階段性考核檢查的時(shí)間，而由學(xué)生自行選擇感興趣的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行理解學(xué)習(xí)，且在任何時(shí)間可以自行更換，僅需要在階段性考核時(shí)選定一種語(yǔ)言參與考核，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性。 從教學(xué)考核的角度來(lái)看，學(xué)生總體程序設(shè)計(jì)能力的考核不局限

11、于以學(xué)期為單位的時(shí)間段，而是以能力要求為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的學(xué)習(xí)階段，在完成一個(gè)階段的學(xué)習(xí)之后自行申請(qǐng)考核。在校期間，必須分階段完成相應(yīng)的內(nèi)容并通過(guò)階段考核。這種方法使得能力要求明確，有利于個(gè)性化教育，并能充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力4。3具體實(shí)施按照上述改革思路，學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)可分三個(gè)階段來(lái)實(shí)施，如圖1所示。從最初程序閱讀能力的培養(yǎng)，到程序編寫能力的培養(yǎng)，最后進(jìn)行綜合程序設(shè)計(jì)能力的提高，每一個(gè)階段都有對(duì)應(yīng)的解決方案與之對(duì)應(yīng)。實(shí)施重點(diǎn)是建設(shè)以題庫(kù)為核心的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“程序”和“問(wèn)題”一對(duì)多的映射關(guān)系，采用“知識(shí)點(diǎn)”的方式對(duì)每一個(gè)問(wèn)題所針對(duì)的基礎(chǔ)培養(yǎng)的內(nèi)容進(jìn)行區(qū)別和歸納，通過(guò)“

12、難度”來(lái)判定學(xué)生對(duì)于具體問(wèn)題的掌握程度。系統(tǒng)主要對(duì)象關(guān)系如圖2所示。在具體運(yùn)行過(guò)程中，以日志形式收集基本的信息，如學(xué)生的來(lái)訪次數(shù)、語(yǔ)境選擇、操作情況等，提供統(tǒng)計(jì)信息供教師進(jìn)行查看以評(píng)價(jià)學(xué)生階段性學(xué)習(xí)情況，必要時(shí)可進(jìn)行指導(dǎo)或干預(yù)。平臺(tái)主要工作流程如圖3所示。目前，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)已為c/c+語(yǔ)言建設(shè)了一定規(guī)模的程序庫(kù)和問(wèn)題庫(kù)，并不斷進(jìn)行擴(kuò)充，其他語(yǔ)言如java等也正在建設(shè)中。平臺(tái)試運(yùn)行以來(lái)為重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生提供了開(kāi)放的程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境，并通過(guò)平臺(tái)在線考核評(píng)價(jià)其程序設(shè)計(jì)能力，從學(xué)生的投入程度和考核結(jié)果來(lái)看，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)和程序設(shè)計(jì)能力普遍得到了提高，教學(xué)效果良好。教學(xué)團(tuán)隊(duì)中指定一名教師對(duì)平臺(tái)的日常運(yùn)行進(jìn)行管理維護(hù)，并定期檢查學(xué)生訪問(wèn)情況。其余教師擬定和補(bǔ)充多種語(yǔ)言的題庫(kù)資源，指定階段性學(xué)習(xí)任務(wù)，并定期答疑解惑。4結(jié)語(yǔ)我校對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)還在不斷地改革和探索，現(xiàn)行的方法和平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)還有待進(jìn)一步實(shí)踐和檢驗(yàn)。未來(lái)的工作除了對(duì)現(xiàn)有工作的總結(jié)提高，還需要重點(diǎn)對(duì)平臺(tái)的功能進(jìn)行擴(kuò)展完善，從而更好地服務(wù)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)，為社會(huì)輸送高素質(zhì)程序設(shè)計(jì)人才，也為類似高校相關(guān)專業(yè)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1 王春鳳,劉世峰. 以編程能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐j.