“程序设计基础”课程实验教学改革研究

2018-11-21张恒博孟佳娜李灵华

大连民族大学学报 2018年5期

张恒博，孟佳娜，王巍，李灵华，刘爽

(大连民族大学计算机科学与工程学院，辽宁大连 116650)

“程序设计基础”是大连民族大学计算机科学与工程学院计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课程，是传授程序设计基础知识和培养学生逻辑思维能力、问题抽象能力和程序设计基本能力的入门课程，在计算机科学与技术相关专业课程学习中起着“开门锁”的重要作用。课程开设在大学第一学期，主要讲授程序设计语言的基础知识、基本语法和结构化程序设计方法。程序设计基础是程序设计语言课，也是算法设计分析课的先导课程。该课程的教学将直接影响学生对后续课程的学习效果。程序设计基础课程的实践教学环节非常重要，一方面实践环节有利于学生对理论知识的消化和吸收；另一方面实践环节有利于培养学生解决实际问题的能力。在教学活动中实践教学环节占有重要地位[1-3]。

1 实验教学中存在的问题

在程序设计基础多年的教学过程中，学生普遍感到课程难学、对程序设计兴趣不浓、学习积极性低等，分析原因发现程序设计基础课程的实验教学存在以下主要问题：

(1)实验学时不足。由于近些年来高校不断扩招，学校的生源质量持续下降，学生的分析问题、解决问题的能力与五年前的学生比较有了较大的差距，这时再用相同的学时让学生完成相同的工作量所需的时间就不够了，我们必须正视学生生源质量下降的事实，采用勤能补拙的策略，让学生有更多的时间上机，多编程序，多调试程序，让量变转化为质变。

(2)实验内容设计不够合理。教改前程序设计基础课程的实验教学是与理论授课同步进行，实验课是教师布置实验习题，实验习题大部分来自书本习题，利用相应章节的理论知识编程实现。难以调动学生学习兴趣。

(3)师生互动性不足，实验指导难以满足学生需要。程序设计基础是计算机科学与技术专业的很重要的专业入门课程，课程安排在大一第一学期。学生刚从高中毕业进入大学，在适应大学的学习方式时，还需要教师的指导，需要与教师有更多的互动。学生在上程序设计基础实验课时经常会碰到许多调试问题，有时很小的问题就会被卡住。但由于师资力量不足，一名教师需要同时指导几十名同学进行实验，导致大部分同学的问题无法得到解决。

2 实验教学的教学改革

高校的教学实践活动必须适用于学校及学生的实际情况，满足培养目标的要求。大连民族大学是一所少数民族学生为主体的综合性院校，计算机科学与技术专业的学生来自30多个不同的省区，既有信息技术基础教育发达的沿海城市，也有信息基础落后的西部民族区域，专业每年招收新生180人左右。通过“程序设计基础”课程的学习，既要培养每个学生的计算思维和基础编程能力，也要发现、选拔并培养部分对程序设计有强烈爱好，能独立解决有一定难度的实际应用问题的学生。为此，对“程序设计基础”课程的实验教学做了如下改革：

(1)增加实验学时。“程序设计基础”课程在教改前上机学时只有36学时，36学时在每学期的教学安排时，由于授课对象是大一新生，要有新生教育和军训的教学安排，只能在第4周以后安排上课，第5周又是十一长假，第18周以后学校的机房资源又要统一为集中性实践性课程设计服务，上机实验教学一般只能安排在6到17周，36学时安排在12周内，每周平均3学时，在大学的教学活动一般是以2学时为单位，这样造成有的周2次上机课，有的周1次上机课，非常混乱。把学生的上机学时增加到48学时后，平均每周4学时，安排上机时正好一个下午或一个上午，让学生有一个大块的时间来编写程序，调试程序。

(2)精心设计实验项目。在程序设计基础的实验项目设计中，综合考虑学生的基础、学习能力、抽象思维、接受能力等方面的差异。上机学时增加到48学时后，学生的上机时间比原36学时一下子宽裕了许多。原有的实验指导书是6个实验。显然这样的实验指导书不适合新的实验教学体系，为此重新编写了新的实验指导书。该实验指导书分12个实验，每个实验4学时。增加了题型，有阅读程序，完成程序，调试程序和编写程序4种题型。这样学生每次上机都对应一个实验，在一下午的时间完成一个实验。为了解决有的同学吃不了，有的同学吃不饱的问题，把实验内容分成基础训练和能力提高两部分，大部分同学完成基础训练就可以了，少数想深入提高的同学还可以再完成能力提高的部分。

基于上述分析，对程序设计基础实验项目进行设置优化，具体实验项目见表1。

表1 实验项目一览

(3)合理组织学生。在“程序设计基础”课程的实验教学中，大部分同学在程序的调试中都会出现许多问题。老师在指导上机时往往手忙脚乱，一堂课也帮不了几个学生。针对这个问题，在学期一开始，把每个班分成6个小组，每个小组5至6名同学，然后选拔培养了一批少数有特殊兴趣爱好的学生做组长。这样老师、课代表、小组长、普通学生就形成一个树状结构，一个老师就有了十几名小组长帮忙。一些在调试程序的小问题，同学问一下组长就解决了，这样老师集中解决组长解决不了的较困难的问题。上机课的效率大幅提高。收作业时组员交给组长，组长交给课代表，课代表交给老师，大家都很轻松。也保证了上机作业的顺利提交。当一个题目比较难时，一个小组的同学可以互相商量，当一个题目的编程量较大时，同组同学还可以分工合作，协同处理。小组长在帮助同学调试程序的过程中也得到了处理问题的训练，并且很有成就感。通过有效的组织，一个班级形成一个整体，充分发挥每个学生的能动性。这样先进带动后进，后进促进先进，形成一个良性循环。

(4)革新考核方式。程序设计基础课一般通过“笔试+上机实验”的模式考核学生对该课程的掌握情况。在这种模式中，笔试成绩的比例通常比较高。从一定程度上讲，这种考核方式适合层次相同和识记能力较强的学生。而对于不同层次、动手能力较强但表达能力较弱的学生往往不太适合，这也正是理科类学生的特点。这种一张试卷定成绩的考核模式并不能完全反映学生的实际情况，更不利于引导学生注重平时的学习过程，因此我们必须对课程考核方式进行必要的改革。

在程序设计基础课程的考核体系中，教师要注重学习过程的重要性，加大平时考核成绩在总成绩中所占的比重。例如，将平时学习成绩比例设为10%，考核内容包括课堂问题回答、讨论、课堂表现及作业完成情况等；提高实验成绩在总成绩中的百分比，将实验报告比例设为20%，包括平时实验完成情况和实验报告完成情况等；将期末笔试成绩比例设为70%，主要考查学生对基本知识和概念的掌握情况；这种考核体系将学生平时的课堂表现算入期末考核总成绩中，同时考查学生对于平时实验的完成情况，使得考核的内容更全面和更科学。

3 实践教学改革成效

通过近几年对“程序设计基础”课程实践教学的不断改革，已经取得一定的教学成果。学生通过大一基础编程的训练，积累了程序设计扎实的基本功，为其后的课程奠定了良好的基础，并且在相关的学科竞赛、创新创业项目等活动中获得了很好的成绩。计算机科学与技术专业学生2013年和2014年组队获得辽宁杯大学生程序设计大赛二等奖两项、三等奖三项；参加2013年、2014年蓝桥杯决赛获全国二等奖1项，三等奖3项；计算机科学与技术学生参加美国2015年大学生数学建模竞赛，获全国二等奖一项，全国三等奖5项；2016年组队参加第四届中国大学生服务外包创新创业大赛，获全国一等奖和二等奖各一项；2014年组队参加第三届“中国软件杯”大学生软件设计大赛，荣获二等奖及最佳创新奖。近三年，计算机科学与技术专业学生获得大创项目44项，其中国家级大创项目3项，省级大创项目8项，学生发表论文24篇，申请专利11项，有20名学生获得软件著作权。