关于建立程序设计课程教学新体系的研究

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摘要：通过长期一线教学及具体深入调查，指出了高校程序设计课程教学中存在的问题。结合实际教学经验及课程改革实践，提出了程序设计课程教学应由语法体系向问题体系转型的观点，并从教学目的、教学模式、教学内容、教材建设及评估规范等方面对其进行了补充阐述。两年的改革实践证明了问题体系的程序设计课程教学能更好地促使学生自主学习，帮助学生发现问题、分析问题，并培养学生独立解决复杂问题的能力。

关键词：教学新体系；语法体系；问题体系；能力培养

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 11-0000-02

一、概述

程序设计类课程，如《C语言程序设计》、《C++程序设计》及《JAVA程序设计》等，在国内各大高校虽已开设多年，但仍存在诸多问题。如学生学习目的不明确、学习重心偏移、知识与实践脱节、应试教育限制了对能力的培养等，从而导致教学效果与培养目标相差甚远。

以上弊端存在已久，若只采用“头痛医头脚痛医脚”的局部修补方式，无法从根本上解决实际问题。要改变现状，应从课程体系的高度着手，使程序设计课程教学从语法体系走向问题体系[1]。下面具体分析了传统课程体系的缺陷，并具体探讨了如何建立程序设计课程新体系。

二、传统的程序设计课程体系：语法体系。

传统的程序设计课程教学多以语法体系为主，学生以掌握某门语言的语法知识为目标，与能力培养严重脱节。这样的课程体系势必引发诸多问题。

（一）学习重心本末倒置。传统教学中，师生致力于语法知识的教习，甚至一些考试和考证也是以考查语法知识为重点，从而导致很多学生语法掌握扎实，但遇到实际问题时却不知如何下手。调查显示：学完“C语言程序设计”后能熟练掌握、灵活运用的学生还不到总人数的10%，大部分学生只能是应付考试，甚至有约5%的学生采取放弃的态度[2]。

（二）“语法体系”制约了教学模式的改革。虽然国内外不乏关于教学模式的探讨及改革案例的介绍，但当前高校的程序设计课程仍主要采取传统的“以教师为主导”的教学模式。这是“语法体系”从根本上所制约了的。课程由独立的语法知识点组成，其中的实例之间连贯性较弱，各章节孤立[3]。这样的课程体系下，教师也很难引导学生对具体问题进行可持续性地、深入地思考；很难使学生真正成为学习的主体，自觉、主动地探究问题。

（三）片面地讲授程序设计知识，与系统化的软件工程思想脱节。传统的程序设计课程以编码知识为主，不涉及或很少涉及程序分析、设计以及测试等方面能力的培养。而相关课程——《软件工程》，一般于大四开设。此时学生即将毕业，诸多程序设计的不良习惯已经养成；编码实现之前缺乏分析、设计，实现之后不能全面而系统地测试等现状也难以纠正。

（四）不合适的教材影响着教学效果。随着出版业的发展及程序设计课程的逐步成熟，现今的程序设计教材可谓琳琅满目，然而一眼望去，仍是以语法体系为主流。教材是教师重要的教学工具，不合适的教材无法帮助师生梳理教习思路；无法引导师生对问题进行连贯性地思考和更深层次地探究；不能使学生树立正确的程序设计课程学习目标；不能为学生建立适当的程序设计课程学习方法等。

（五）缺乏科学的作业评估规范。目前很多教师对程序设计课程的理解还比较片面，不能从整体的角度来认识。多数教师只注重学生是否通过正确的编码得到正确答案。这不仅打击了学生对问题进行开放性思考的积极性，而且导致学生误以为程序设计的唯一标准便是程序的正确性而忽视其他方面。

三、程序设计课程新体系：问题体系

美国亚利桑那大学琼·梅克教授经过15年實验，早在1998年便创立了“问题体系”。该体系以“培养学生能力”为目的，以“问题”为中心，以“方法”为中介，以“答案”为结果，根据教师和学生双方对问题、方法、答案已知和未知的情况构建了由易到难的五个层次的练习[4]。具体见下表1：

梅克教授的“问题体系”理论展现了五种不同层次的训练形式。该理论应用在教学中，得到的启示便是：教学，尤其是实践性强的课程的教学，应从基础性练习入手，逐步提高练习层次，最终培养学生独立发现问题、分析问题、解决问题的能力。这是传统的语法体系难以达到的。因此，程序设计课程改革势必将其课程体系向问题体系转移。下面具体从教学目的、教学模式等方面对本次教改实践进行详细阐述。

（一）教学目的从语法学习转向能力培养。以多元智能为代表的新型智能理论认为，能够成功地解决复杂问题的人，才是具有高能力的人[5]。单纯的语法教习无法很好的培养这类人才。因此，教师应首先确立正确的程序设计课程教学目的，即程序设计课程应培养学生利用计算机解决实际问题的能力，而不是语法记忆的能力。从而帮助学生明确学习目的、摆正学习重心、调整学习方式。

（二）教学模式由“以教师为主导”向“以学生为主体”转移。传统的语法体系教学极大地限制了学生作为学习主体主动探究问题的可能性，而问题体系则能较好的引导学生独立思考、自主学习。德国教育学家第斯多惠也曾说：“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、呼唤。”[6]在本次教改实践中，采取了“启发探究”、“问题递进”、“探索验证”等具体的教学方式来激发学生潜能、引导学生主动自主学习。举证如下：

启发探究：在介绍C语言的“switch”结构时，可编写简单的四则运算程序，核心代码如下所示：

switch (operate )

{

case ’+’：result = number1 + number2；

case ’-’：result = number1 - number2；

case ’*’：result = number1 * number2；

case ’/’：

if(number2 == 0)

printf(“\n除数为零，不能计算! ”)；

else

result = number1 / number2；

default：printf("\n这个操作符不存在，不能计算! ")；

}

printf("\n计算结果为：%lf"，result)； [7]

编码完成后组织学生以分支覆盖方法进行测试来发现问题。不妨选择第一组测试用例：[(8+4)，12]。运行结果为：“这个操作符不存在，不能计算!↙计算结果为：2.000000”。显然，与预期结果不符。这时，可让学生自己分析问题产生的原因。必要时加以引导，顺便教授适当的调试方法。接下来为了解决问题，推出break语句则是顺理成章的事了。整个过程引导学生发现问题、分析问题、解决问题，并运用了测试和调试的手段，使学生更深刻地理解switch结构和break语句。这便是“启发探究”。

问题递进：不强调引用实例的多寡，而更注重实例的可拓展性、可持续性。例如学习数组时引用的扑克牌实例。模拟人们日常生活中对扑克牌的各项操作，依此介绍了数组定义与初始化、数组元素的引用、数组元素的随机模拟算法、数组元素的排序算法等。通过这样层层推进、步步深入的实际案例，学生能够在趣味性的氛围中递进地掌握连贯的知识点，比在遍地开花的多实例教学中更有机会进行深入思考，能更扎实地掌握基本知识。

探索驗证：更进一步地培养学生独立探究、自主学习的能力。比如可让学生自己编写程序验证重复结构的重复次数，从而更深刻的理解重复结构的执行过程。还可让学生自己编码验证“当重复结构出现错误时，如何找到准确的出错位置”，从而掌握重复结构的一些基本调试方法。

在程序设计语言中加入软件工程思想。实践证明，片面讲授编码技术，只会让学生养成忽略分析、设计、测试等环节的坏习惯。因此，本次教改中非常注重系统的软件过程的培养。教学中引用的实例全部按照“问题描述”、“算法分析”、“算法设计”、“编码实现”、“程序测试”等阶段铺展。经过长期的讲解、训练，学生能自觉、主动地对问题进行分析、设计并进行系统的测试，同时也培养了学生好的编码习惯和编码规范。

教材建设：选择或编写适应新课程体系的教材。本次课程改革选用了张基温教授编写的，中国电力出版社出版的新概念系列教材：《新概念C语言教程》，《新概念C++教程》，《新概念JAVA教程》。这是一套典型的基于问题体系的、基于能力培养的程序设计教材。作者依照“提出问题、分析问题——编写程序、语法说明——程序测试、结果分析”的思路编写，引导读者从逻辑思维能力、语法应用能力和程序测试能力三方面同步提高[7]。

（三）通过更为科学、全面的评分标准，规范学生的程序设计过程、培养学生良好的编程习惯等。比如探索验证题依据皮亚杰和布鲁纳的架构主义理论提出的探究式教学基本程序：问题——假设——推理——验证——总结提高[8]，提出了相应的评分标准，“假设与理由30%，验证方法的正确性30%，结果分析30%，最后结论与讨论10%”。而程序开发题则依据软件过程：分析——设计——实现——测试，提出了评分标准，“分析与设计建模30%，程序的逻辑正确性20%，测试用例设计与测试过程20%，程序的语法正确性10%，程序风格10%，结果分析与讨论10%”。

（四）其他。除此以外，教改小组还在其他诸多方面做了尝试和努力。比如设置第二课堂，组织校级、省级比赛以促进教学、加强交流。除了要求学生个体自主学习[8]以外，还需在课后进行协作学习[9]以拓展思路、取长补短、培养自学能力及团队协作精神。平时还采取了结对编程的方式，减轻了教师负担，更锻炼了学生阅读及测试的能力，并能使学生在互帮互助的友爱氛围中分享到成功的喜悦。

四、总结与展望

本次课程改革研究了建立程序设计课程新体系的整体方向和具体措施，并在改革实践中一一落实。通过两年的实践，参与教改的班级无论在实际动手能力、自主学习能力、主动探索能力方面还是独立思考问题、分析问题、解决问题的能力方面都展现了不容忽视的优势。在考试、比赛及第二课堂的练习、交流中，改革班级均取得更好的成绩，表现了更突出的综合素质。

然而两年的时间太短，虽然改革方向已明确，但改革的一些具体措施还有待进一步细化和深入。期待在今后的程序设计课程教学实践中能将问题体系进一步构建完善，取得更好的成果。

参考文献：

[1]张基温.从语法体系走向问题体系——程序设计课程教学改革探索[J].计算机教育,2004,7:68

[2]熊春荣.“C语言程序设计”课程案例驱动教学模式的研究与实践[J].玉林师范学院学报,2010,5

[3]文明瑶.C语言教学改革的探讨[J].中国教育导刊,20

[4]朱锡民.问题体系与教学模式[J].福建教育,56

[5]吴言.问题体系[J].职业技术教育

[6]第斯多惠.德国教师培养指南[M].袁一安.北京:人民教育出版社,2001,5

[7]张基温.新概念C语言教程[M].北京:中国电力出版社,2011,2

[8]王丽芳.应用型本科教学模式的构建[J].新疆石油教育学院学报,2010,3:63-64

[9]韩明慧.《面向对象程序设计》课程教学模式探索[J].职业教育研究,2011,2:94-96

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