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程序設計系列課程教學(xué)改革研究論文
論文摘要程序設計類(lèi)課程是工科專(zhuān)業(yè)重要的基礎課程，介紹了本課程小組依托我院本科實(shí)驗室平臺，提升程序設計系列課程質(zhì)量的一些探索改革的方法及經(jīng)驗。
論文關(guān)鍵詞程序設計課程 實(shí)驗室 實(shí)驗教學(xué)
程序設計系列課程是工科專(zhuān)業(yè)基礎課程的重要組成部分，提升程序設計系列課程質(zhì)量對于培養學(xué)員采用計算思維分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、提高學(xué)員程序設計能力，為后續課程學(xué)習和科研工作奠定基礎起著(zhù)非常重要的作用。①目前各高校都在不斷完善實(shí)驗室條件建設，軟硬件環(huán)境支持實(shí)驗教學(xué)能力也不斷提升，因此如何利用實(shí)驗室教學(xué)平臺，提升程序設計系列課程的教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)值得研究的課題。
本文首先分析程序設計課程在以往教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，針對分析的問(wèn)題，重點(diǎn)圍繞如何利用實(shí)驗室平臺開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)，介紹一下我們在教學(xué)實(shí)踐中的一些探索，然后分析一下所取得的教學(xué)效果。最后，給出幾點(diǎn)我們在課程體系建設和實(shí)驗室建設方面的思考建議。
1問(wèn)題分析
程序設計系列課程的教學(xué)目標設定為希望學(xué)員通過(guò)這一系列課程的學(xué)習掌握面向對象程序設計的基本思想、基本知識和基本技能，掌握軟件開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程和調試程序的基本方法，初步具備一定的采用計算思維分析問(wèn)題、并編寫(xiě)程序解決問(wèn)題的能力。
從課程目標出發(fā)，要求我們在教學(xué)過(guò)程中緊緊把握兩條主線(xiàn)：編程思想的培養和實(shí)際動(dòng)手能力的鍛煉，突出理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)，特別注重實(shí)踐動(dòng)手能力的培養。②
然而，在以往教學(xué)中卻存在著(zhù)與上述指導思想不符的諸多問(wèn)題，我們把問(wèn)題歸納為以下三個(gè)方面：第一，重講授輕實(shí)踐，這個(gè)問(wèn)題的原因有兩個(gè)方面，一方面是在以教師為中心的教學(xué)思想指導下，確立的教員講學(xué)員聽(tīng)的教學(xué)模式，另一方面是由于實(shí)驗教學(xué)條件的缺乏。在我們前幾年的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)員的作業(yè)和最后的考試都是書(shū)面完成的，學(xué)員上機實(shí)驗很少。第二個(gè)問(wèn)題是學(xué)員的學(xué)習興趣與挫敗感均很強，程序設計課程對于剛入學(xué)不久的大一學(xué)員來(lái)講應該說(shuō)具有非常強的吸引力，但在學(xué)習過(guò)程中，學(xué)員反映老師講課聽(tīng)得懂，代碼也看得懂，就是不會(huì )自己寫(xiě)代碼，挫敗感也很強。時(shí)間長(cháng)了，學(xué)員對課程的興趣也逐漸下降。第三個(gè)問(wèn)題就是訓練缺乏系統性，從目前我們院本科專(zhuān)業(yè)的課程體系的課程設置和學(xué)員的學(xué)習實(shí)際來(lái)看，學(xué)員在大一學(xué)年學(xué)習完程序設計基礎課程之后，在后續的學(xué)習中卻很少用到，學(xué)員自己也很少主動(dòng)去加強訓練，久而久之，到了真正要用的時(shí)候，也都快忘得差不多了。
針對上述三個(gè)問(wèn)題，我們認為在程序設計系列課程中應該重點(diǎn)思考和解決以下三個(gè)方面的問(wèn)題：一是如何提高學(xué)員的學(xué)習積極性；二是如何提高課堂教學(xué)效果；三是如何鞏固學(xué)習成果。我們認為這三個(gè)問(wèn)題可以歸納成一點(diǎn)，就是要加強實(shí)踐，包括課堂內的實(shí)踐和課堂外的實(shí)踐，從學(xué)的角度來(lái)講加強實(shí)踐就是學(xué)員只有真正動(dòng)手編程，才能把程序設計課程學(xué)好，從教的角度來(lái)看就是要求教員加強實(shí)驗教學(xué)的組織與設計。
2實(shí)驗教學(xué)探索
我們認為，對于實(shí)踐性很強的程序設計課程，在教學(xué)設計方面應該把握以下幾點(diǎn)，第一就是要精講多練，精講基本概念和原理，通過(guò)多練來(lái)加深學(xué)員對概念和原理的理解與認識；第二就是要邊講邊練，教員在講解一些重要概念的時(shí)候，讓學(xué)員同步跟著(zhù)練習，既提高學(xué)員的學(xué)習興趣，又能幫助學(xué)員更好地理解概念。第三，應該給學(xué)員提供開(kāi)放式學(xué)習環(huán)境，程序設計課程僅靠課堂的練習是遠遠不夠的，因此，應該給學(xué)員提供一個(gè)可以自主學(xué)習的環(huán)境，方便查閱課程教學(xué)資源，自主的檢查學(xué)習情況等；第四就是要給學(xué)有余力的學(xué)員提供項目式學(xué)習的條件，通過(guò)項目式的學(xué)習，進(jìn)一步鞏固課堂學(xué)習成果，掌握程序調試和軟件開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程�？偨Y以上幾點(diǎn)，其核心就是把課堂搬進(jìn)實(shí)驗室，讓實(shí)驗室不僅提供實(shí)踐環(huán)境，而且提供學(xué)習環(huán)境，讓實(shí)驗室支撐學(xué)員學(xué)習的全過(guò)程。
在教學(xué)實(shí)踐中，我們依托本科實(shí)驗室的教學(xué)平臺，也就是局域網(wǎng)絡(luò )、投影等教學(xué)設備，在此基礎上引入了多媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統和課程管理系統，利用這兩個(gè)系統可以實(shí)現精講多練，邊講邊練，提高學(xué)員的學(xué)習積極性，提高課堂的教學(xué)效果；同時(shí)也為學(xué)員提供了一個(gè)開(kāi)放式的學(xué)習環(huán)境，鼓勵學(xué)員根據自己的學(xué)習情況，自主的安排學(xué)習進(jìn)程，持續性的學(xué)習和實(shí)踐；依托本科實(shí)驗室對課外科技活動(dòng)的支持，課程小組也一直積極指導學(xué)員參加課外科技活動(dòng)，鞏固課堂的學(xué)習成果，真正掌握程序設計思想，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。
2.1多媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)
為了支持我們前面講的邊講邊練，精講多練，在教學(xué)過(guò)程中我們用到了多媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統，這個(gè)系統在支持實(shí)驗教學(xué)方面功能非常強大，我們主要用到的功能主要有：（1）屏幕廣播、多教室、多教員；（2）屏幕監控；（3）投影儀局部放大。
通過(guò)這些教學(xué)手段的使用，應該說(shuō)對課程教學(xué)效果起到了很好的作用，一方面便于控制學(xué)員課堂狀態(tài)，另一方面也便于交互。
2.2Moodle課程管理系統
我們覺(jué)得要提高學(xué)生的動(dòng)手能力，首先要讓他們愿意到實(shí)驗室來(lái)。所以實(shí)驗室應該有一個(gè)良好的學(xué)習環(huán)境。首先應該有一個(gè)完善的在線(xiàn)學(xué)習與教學(xué)平臺，基于這一點(diǎn)考慮，我們在2009年秋季學(xué)期首先引入了Moodle課程管理平臺，③Moodle是模塊化面向對象的動(dòng)態(tài)學(xué)習環(huán)境的縮寫(xiě)。這個(gè)系統是由澳大利亞教師MartinDougiamas基于建構主義教育理論而開(kāi)發(fā)的課程管理系統。
Moodle系統能夠為學(xué)員營(yíng)造一個(gè)良好的自主學(xué)習氛圍，體現在兩個(gè)方面：一個(gè)是其具有內容管理的功能：可以管理各種教學(xué)資源，包括課件、參考資料、教學(xué)視頻、輔助軟件等，供學(xué)員在線(xiàn)或者下載離線(xiàn)學(xué)習；另一方面是其具有過(guò)程管理的功能，包括學(xué)習過(guò)程、作業(yè)和考試過(guò)程的管理。 目前系列課程均已利用Moodle建立了課程管理平臺，累計發(fā)布作業(yè)120余道作業(yè)題，發(fā)布了包括課件、輔助軟件、教學(xué)視頻、參考資料在內的各類(lèi)文檔。
2.3課外科技活動(dòng)
前面提到了以往的程序設計教學(xué)過(guò)程中，存在訓練不系統的問(wèn)題，我們也分析了這一問(wèn)題的原因，為了更好地鞏固課程學(xué)習效果，課程小組多年來(lái)一直積極開(kāi)展學(xué)員課外科技活動(dòng)指導，我們希望通過(guò)指導學(xué)員參加課外科技創(chuàng )新活動(dòng)，培養學(xué)員自主性學(xué)習、研究性學(xué)習、創(chuàng )新性學(xué)習，體現以學(xué)員為主體的教學(xué)理念，學(xué)員在老師的指導下選取課題，培養學(xué)員協(xié)作分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和進(jìn)行科學(xué)探索的創(chuàng )新能力。④
這一過(guò)程中，學(xué)員通過(guò)問(wèn)題分析、總體設計、詳細設計、編碼、編譯與調試、測試，從而更好地掌握程序設計思想，掌握程序編譯調試的基本方法與技巧，掌握軟件開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程。
課程小組近三年來(lái)指導本科課外活動(dòng)8組，共計30余人次。其中2009和2010年各有一組學(xué)員獲得湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習和創(chuàng )新性實(shí)驗計劃項目資助，多組學(xué)員獲得學(xué)院、學(xué)校各類(lèi)課外科技活動(dòng)競賽獎項，代表學(xué)校參加省、市各類(lèi)科技創(chuàng )新競賽，2011和2010年分別獲得湖南省挑戰杯一、二等獎各一次。
3教學(xué)效果分析
前面重點(diǎn)介紹了我們在利用實(shí)驗室教學(xué)平臺，探索提升程序設計系列課程質(zhì)量所做的一些工作，下面我們簡(jiǎn)要分析一下教學(xué)效果。
總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)充分利用實(shí)驗室教學(xué)平臺，引入課程管理系統和多媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統，加強程序設計課程實(shí)驗教學(xué)，我們認為取得了以下幾個(gè)方面的教學(xué)效果，第一，提高了學(xué)員的程序設計課程的學(xué)習興趣和積極性；第二，培養了學(xué)員運用程序設計思維分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；第三，在動(dòng)手能力方面，提高了學(xué)員程序設計、編碼、調試能力；第四，通過(guò)指導學(xué)員參加課外科技活動(dòng)，培養了學(xué)員的創(chuàng )新能力和初步的科研能力。
4思考建議
首先，對于課程體系建設，我們認為程序設計課程并不是孤立的“某門(mén)”課程而是一個(gè)整體。程序設計類(lèi)課程的發(fā)展方向必然是從“單一”走向“系列”，應該建立完善的課程體系，發(fā)揮其整體優(yōu)勢。因此，我們建議將程序設計基礎課程與后續的《數據結構》、《數據庫原理與應用》、《軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)》等課程統籌考慮，進(jìn)一步完善程序設計類(lèi)課程體系。
其次，程序設計類(lèi)課程作業(yè)量大，前面我們提到了，我們通過(guò)Moodle系統發(fā)布了100多道題，每一屆學(xué)員人數是100多人，作業(yè)量非常之大，盡管我們配備了兩名輔導教員和四名研究生，但是要批改這么大量的作業(yè)，工作量還是非常大的。因此，我們建議建設或引進(jìn)在線(xiàn)考試與判卷系統，一方面減少教員作業(yè)批改工作量，另一方面也可以讓學(xué)員自己隨時(shí)練習隨時(shí)檢測。
注釋
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