高級語(yǔ)言程序設計課程教學(xué)方法探討論文
高級語(yǔ)言程序設計課程教學(xué)方法探討論文
一、當前程序設計教學(xué)方法改革的必要性
�。ㄒ唬﹤鹘y教學(xué)模式、教學(xué)方法與程序設計
的學(xué)科特點(diǎn)不相適應多媒體課件以其生動(dòng)性和方便性在高校計算機教學(xué)過(guò)程中被廣泛應用。然而程序設計是邏輯性和實(shí)踐性很強的一門(mén)課程，僅僅依靠投影大屏幕和多媒體課件的教學(xué)思路無(wú)法適應程序設計靈活多變的學(xué)科特點(diǎn)，不能對學(xué)生創(chuàng )造性思維和自學(xué)能力的培養起到積極的作用。還有一些教師過(guò)分依賴(lài)電子課件，教師變“照本宣科”為“照課件宣科”，容易挫傷學(xué)生的學(xué)習積極性。另外由于播放電子課件信息量大、速度快，學(xué)生沒(méi)有得到思考的空間，學(xué)習效果并不理想，而且學(xué)生無(wú)法做到邊聽(tīng)課邊做筆記，印象較淺，容易遺忘。
�。ǘ⿲W(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力較弱
很多高校在教學(xué)過(guò)程中更多地注重程序設計語(yǔ)言理論知識的學(xué)習而忽視了工程技能的培養。這樣就會(huì )導致教師和學(xué)生偏重于編程語(yǔ)言語(yǔ)法的教學(xué)而對計算思維的培養和工程實(shí)踐重視不夠，導致重語(yǔ)法輕算法，實(shí)際工程開(kāi)發(fā)能力薄弱。這就要求教師需要布置大量既包含基本知識點(diǎn)又有一定創(chuàng )新性和拓展性的上機實(shí)驗，才能幫助學(xué)生實(shí)現從知識到技能的轉換，鞏固所學(xué)的理論知識。
二、程序設計教學(xué)方法改革的意義
不斷探討研究和推廣新的教學(xué)方式，將更有效的新教學(xué)方式應用于計算機教學(xué)，是不斷提高教學(xué)水平的好方法。程序設計課程的特點(diǎn)是理論與實(shí)踐相輔相成，理論是基礎，實(shí)踐是手段，應用是目的。很多學(xué)生上課能聽(tīng)懂，但是自己動(dòng)手編程時(shí)感到無(wú)所適從。傳統的“在學(xué)中用”的教學(xué)方法，其重點(diǎn)往往局限于講解基本概念、語(yǔ)句格式、語(yǔ)法等內容，學(xué)生往往會(huì )考試但解決實(shí)際問(wèn)題的能力較差。若采用“在做中學(xué)”的教學(xué)方法，以一個(gè)應用實(shí)例為前導，例如講授講解程序設計時(shí)以找最大（�。┲�、素數、排序、求階乘、求一元二次方程的根等案例形式導入知識點(diǎn)，這樣學(xué)生就比較容易接受和掌握所學(xué)的知識和內容，實(shí)踐技能也在做中得到了鍛煉和培養。教學(xué)方法是在教學(xué)過(guò)程中教師和學(xué)生為了實(shí)現共同的教學(xué)目標，完成共同的教學(xué)任務(wù)，運用的行為方式與手段的總稱(chēng)。教學(xué)方法既是一門(mén)科學(xué)又是一門(mén)藝術(shù)，良好的教學(xué)教學(xué)方法對于學(xué)習興趣的激發(fā)和學(xué)習效果有著(zhù)明顯的作用，尤其是程序設計教學(xué)方法對于培養工程實(shí)踐能力和計算思維起著(zhù)重要的作用。具體體現在：一是教師的教法不僅關(guān)系到教學(xué)效果，同時(shí)也影響著(zhù)學(xué)生的學(xué)習方法，采用什么樣的教學(xué)方法對于培養學(xué)生的思維模式和知識結構也具有重要的影響。二是程序設計教學(xué)法的研究與探索能夠促進(jìn)本學(xué)科教師的教學(xué)水平與教學(xué)能力，提高教學(xué)質(zhì)量。三是程序設計教學(xué)方法的改進(jìn)能夠引發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習成就感，促進(jìn)多種教學(xué)資源的合理使用，取得最佳教學(xué)效果。
三、程序設計常用教學(xué)方法
程序設計課程包括講授法、翻轉教學(xué)法、案例教學(xué)法、任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法、演示教學(xué)法、情景模擬教學(xué)、基于問(wèn)題的教學(xué)法、游戲教學(xué)法等。下面主要介紹３種常用程序設計教學(xué)方法。
�。ㄒ唬┌咐虒W(xué)法
案例教學(xué)是根據教學(xué)目的和教學(xué)內容的要求，通過(guò)引入并分析各種案例來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)方法。案例教學(xué)法教學(xué)過(guò)程是：案例設計—案例分析與討論—案例實(shí)現—歸納總結知識點(diǎn)。案例教學(xué)法與傳統的舉例說(shuō)明有著(zhù)本質(zhì)區別。傳統的舉例說(shuō)明一般是用來(lái)驗證教師講授理論知識的正確性，舉例是為理論服務(wù)的。而案例教學(xué)法最突出的特點(diǎn)是講課開(kāi)始于實(shí)例，從實(shí)例中提出問(wèn)題，通過(guò)分析問(wèn)題、發(fā)現規律、提煉理論，再從理論回到實(shí)踐，應用理論去指導實(shí)踐。在程序設計中首先引入案例，例如在選擇結構這一章，設計一個(gè)猜數游戲，產(chǎn)生一個(gè)隨機數，輸入一個(gè)整數，與之比較，提示是大了、小了還是猜中了，這個(gè)案例涉及三個(gè)分支處理；基于同一個(gè)猜數案例，加深難度，引入循環(huán)，產(chǎn)生一個(gè)隨機數，循環(huán)輸入一個(gè)整數與之比較，提示大了、小了還是猜中了，直到猜中為止，涉及的ｉｆ多分支語(yǔ)句、ｗｈｉｌｅ循環(huán)語(yǔ)句、隨機數函數ｒａｎｄ在案例中也一并掌握了。另外，一般計算機理論課程教學(xué)采用的方式是先理論，后實(shí)際；先抽象，后具體；先一般，后個(gè)別。其實(shí)，對程序設計課程可以適當采用這樣的方式：從實(shí)際到理論，從具體到抽象，從個(gè)別到一般，從零碎到系統。這樣的教學(xué)方式更加符合人們對客觀(guān)事物的認知發(fā)展規律。
�。ǘ┤蝿�(wù)驅動(dòng)教學(xué)法
任務(wù)驅動(dòng)法適合實(shí)施探究式教學(xué)，與簡(jiǎn)單的案例教學(xué)不同，它是采用項目化教學(xué)方式，即教師不是圍繞知識點(diǎn)去設計每個(gè)單獨的案例，而是針對課程教學(xué)內容設計一個(gè)項目，這個(gè)項目由若干模塊組成，并能夠覆蓋課程的不同理論知識。任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法有助于培養學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力以及動(dòng)手能力。任務(wù)驅動(dòng)法的教學(xué)過(guò)程主要有（１）創(chuàng )設情景、提出任務(wù)；
�。ǎ玻┓治鋈蝿�(wù)、發(fā)現問(wèn)題；
�。ǎ常┟鞔_思路、把握重點(diǎn)；
�。ǎ矗┳灾魈骄�、解決任務(wù)；
�。ǎ担z查結果、總結經(jīng)驗。
任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法對教師的業(yè)務(wù)水平提出了更高要求，教師不僅要轉變教學(xué)觀(guān)念，而且對課程需要有很深的理解［８］，不能單純按學(xué)科體系安排教學(xué)內容，而是根據解決問(wèn)題的思路，跳躍式地結合多種知識。軟件開(kāi)發(fā)是多種技術(shù)的綜合體現，僅僅通過(guò)案例教學(xué)局部講清楚每個(gè)知識點(diǎn)，學(xué)生的綜合應用能力仍然不強。此時(shí)，教師通過(guò)創(chuàng )設、分析與解決任務(wù)必然能激發(fā)學(xué)習興趣，取得滿(mǎn)意的教學(xué)效果。在Ｃ語(yǔ)言程序設計課程中以計算學(xué)生成績(jì)平均分為例，首先用一維數組和循環(huán)結構計算全班５０人某一門(mén)課程的平均分，繼續增加問(wèn)題的復雜度，計算５０個(gè)學(xué)生８門(mén)課程的平均分，這時(shí)需要采用５０行８列的二維數組，再引出新問(wèn)題和新任務(wù)，編寫(xiě)函數計算出每個(gè)學(xué)生的平均分，并把每位學(xué)生的平均分帶回主函數輸出，此時(shí)就要采用數組名或指針變量作函數參數，傳遞整個(gè)實(shí)參數組給函數進(jìn)行處理，并引出函數如何帶回多個(gè)返回值的問(wèn)題。任務(wù)驅動(dòng)法循序漸進(jìn)、由淺入深地引入新知識點(diǎn)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中舊知識在此過(guò)程中也得到了鞏固。
�。ㄈ┭菔窘虒W(xué)法
演示教學(xué)法就是借助投影儀或網(wǎng)絡(luò )教學(xué)管理軟件等，直觀(guān)地通過(guò)教師的示范性操作進(jìn)行學(xué)習。這種教學(xué)方法是學(xué)習計算機軟件使用方法和操作步驟的一種重要且而行之有效的教學(xué)方法，在程序設計教學(xué)中同樣非常有用。教學(xué)中光是依靠ＰＰＴ課件來(lái)分析和講解程序和算法是遠遠不夠的，而是要當堂編程并演示程序運行結果，讓學(xué)生直觀(guān)地看到程序運行的過(guò)程和效果。實(shí)踐證明這種方法非常生動(dòng)，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，并且在現場(chǎng)編程過(guò)程中，高級語(yǔ)言程序設計的知識點(diǎn)、語(yǔ)法、算法也在這一過(guò)程中一并得到掌握，另外通過(guò)編譯，分析和查找語(yǔ)法錯誤和邏輯錯誤，可以提高學(xué)生的分析能力，實(shí)現計算思維的培養。以Ｃ語(yǔ)言指針變量作函數參數為例，演示教學(xué)法可以分４步實(shí)施：
�。ǎ保┓治鲋羔樧兞孔骱瘮祬档模捶N一般形式。
�。ǎ玻┰O計一個(gè)案例，例如編制一個(gè)函數ｆｕｎ，實(shí)現將一個(gè)數組的數組元素逆序交換，在主函數中輸入數組元素，調用函數，最后在主函數中輸出逆序交換后的數組元素。
�。ǎ常┈F場(chǎng)編程分別演示實(shí)參、形參同為數組名；實(shí)參為數組名，形參為指針變量；實(shí)參為指針變量，形參為數組名；實(shí)參形式同為指針變量這４種情況。
�。ǎ矗w納總結知識點(diǎn)，讓學(xué)生舉一反三編程實(shí)現其他功能的函數。
四、新型程序設計教學(xué)方法簡(jiǎn)介
從全球來(lái)看，在線(xiàn)教育已呈席卷之勢。在線(xiàn)課程模式無(wú)疑將引發(fā)“學(xué)習的革命”，給高等教育人才培養和教學(xué)方式帶來(lái)深刻變化。
�。ㄒ唬┠秸n教學(xué)法
“慕課”這一大規模在線(xiàn)課程始于２０１１年，有勇敢之城（Ｕｄａｃｉｔｙ）、課程時(shí)代（Ｃｏｕｒｓｅｒａ）與教育在線(xiàn)（ｅｄＸ）三大供應商。２０１３年７月上海交通大學(xué)加盟ＭＯＯＣｓ三大平臺之一的課程時(shí)代Ｃｏｕｒｓｅｒａ，成為加入Ｃｏｕｒｓｅｒａ的第一所中國內地高校，和耶魯、ＭＩＴ、斯坦福等世界一流大學(xué)共建、共享全球最大在線(xiàn)課程網(wǎng)絡(luò )�！澳秸n”（ＭＯＯＣｓ），顧名思義，“Ｍ”代表Ｍａｓｓｉｖｅ（大規模），與傳統課程只有幾十個(gè)或幾百個(gè)學(xué)生不同，一門(mén)ＭＯＯＣｓ課程多達上萬(wàn)人；第二個(gè)字母“Ｏ”代表Ｏｐｅｎ（開(kāi)放），以興趣導向，凡是想學(xué)習的，都可以進(jìn)來(lái)學(xué)，不分國籍，只需一個(gè)郵箱，就可注冊參與；第三個(gè)字母“Ｏ”代表Ｏｎｌｉｎｅ（在線(xiàn)），學(xué)習在網(wǎng)上完成，不受時(shí)空限制，第四個(gè)字母“Ｃ”代表Ｃｏｕｒｓｅ，即課程的意思［７］。ＭＯＯＣ以連通主義理論和網(wǎng)絡(luò )化學(xué)習的開(kāi)放教育學(xué)為基礎。課程的范圍不僅覆蓋了廣泛的科技學(xué)科，例如數學(xué)、統計、計算機科學(xué)、自然科學(xué)和工程學(xué)，也包括了社會(huì )科學(xué)和人文學(xué)科。在“慕課”的世界里，視頻課程被切割成１０ｍｉｎ甚至更小的“微課程”，由許多個(gè)小問(wèn)題穿插其中連貫而成，就像游戲里的通關(guān)設置，只有答對才能繼續聽(tīng)課。利用“慕課”的平臺，可以獲取全球的優(yōu)質(zhì)課程，實(shí)現更大范圍的資源共享。除了傳統課堂上人們所慣常使用的錄像資料、閱讀材料和練習題外，“慕課”還會(huì )為網(wǎng)友提供互動(dòng)的論壇，在師生之間搭建一個(gè)交流的平臺�！澳秸n”不同于網(wǎng)絡(luò )公開(kāi)課，互動(dòng)性更強，“慕課”的出現，為教學(xué)設計提供了一種改革的可能———教師可以將在線(xiàn)視頻作為教學(xué)的線(xiàn)上環(huán)節，要求學(xué)生在課堂外先“聽(tīng)課”，課堂內側重深入的分享、探討和問(wèn)題解決，真正實(shí)現“翻轉課堂”。這一模式將促進(jìn)教師對教學(xué)的反思，以及對教學(xué)模式的探索、研究，有助于推動(dòng)教師角色轉變，從一個(gè)講授者、講解者真正變?yōu)閷W(xué)習的激勵者、啟發(fā)者，學(xué)習也將變得更加有效�！澳秸n”課程所帶來(lái)的是挑戰、思考和實(shí)踐，而不僅是課程的變化。在程序設計課程中將來(lái)也可以引入“慕課”模式，利用現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，開(kāi)發(fā)針對不同知識點(diǎn)的程序設計教學(xué)視頻，提供在線(xiàn)測試題、上機練習題，程序閱讀題、在線(xiàn)提交與批改實(shí)驗報告等，通過(guò)論壇實(shí)現師生之間、學(xué)生之間的與交流與互動(dòng)，通過(guò)全方位的教學(xué)方式改變教學(xué)方法，共同提高教學(xué)質(zhì)量。
�。ǘ┓D教學(xué)法
利用視頻來(lái)實(shí)施教學(xué)在多年以前人們就進(jìn)行過(guò)探索，當今網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)達，計算機教學(xué)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向外擴展，如開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )教學(xué)和將教學(xué)視頻上傳網(wǎng)絡(luò )等，供學(xué)生在校外學(xué)習。如２００６年創(chuàng )立的可汗學(xué)院、２００９年創(chuàng )立的點(diǎn)對點(diǎn)大學(xué)、２０１０年創(chuàng )立的人人學(xué)院等。他們都是與慕課相類(lèi)似的組織。美國的耶魯等大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行這樣的嘗試，并且已經(jīng)獲得很好的效果。所謂翻轉課堂，就是教師創(chuàng )建視頻，學(xué)生在家中或課外觀(guān)看視頻中教師的講解，回到課堂上師生面對面交流和完成作業(yè)的這樣一種教學(xué)形態(tài)�！胺D課堂”特點(diǎn)有：第一，教學(xué)視頻短小精悍，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)布的視頻，具有暫停、回放等多種功能，可以自我控制，有利于學(xué)生的自主學(xué)習。第二，教學(xué)信息清晰明確，把內容集中在屏幕上，配合講解的畫(huà)外音。每一個(gè)視頻都針對一個(gè)特定的問(wèn)題，有較強的針對性，查找起來(lái)也比較方便；視頻的長(cháng)度控制在在學(xué)生注意力能比較集中的時(shí)間范圍內，符合學(xué)生身心發(fā)展特征。第三，重新建構學(xué)習流程。老師提供了視頻，在課前對學(xué)生進(jìn)行“信息傳遞”，在課堂上通過(guò)互動(dòng)來(lái)完成“吸收內化”，教師在課堂上給予有效的輔導，教師更多的責任是去理解學(xué)生的問(wèn)題和引導學(xué)生去運用知識，同學(xué)之間的相互交流更有助于促進(jìn)學(xué)生知識的吸收內化過(guò)程。第四，復習檢測方便快捷，學(xué)生觀(guān)看了教學(xué)視頻之后，是否理解了學(xué)習的內容，視頻后面緊跟著(zhù)的四到五個(gè)小問(wèn)題，可以幫助學(xué)生及時(shí)進(jìn)行檢測，并對自己的學(xué)習情況作出判斷。由于程序設計知識點(diǎn)繁雜，概念抽象，視頻教學(xué)和翻轉教學(xué)也特別適合程序設計的教學(xué)。有效實(shí)施翻轉教學(xué)法的前提是根據教學(xué)內容和教學(xué)大綱，劃分出各個(gè)章節的知識點(diǎn)，如ｉｆ語(yǔ)句、ｓｗｉｔｃｈ語(yǔ)句、ｆｏｒ循環(huán)語(yǔ)句、ｗｈｉｌｅ循環(huán)語(yǔ)句、數組、函數、指針等，將每個(gè)知識及其典型案例用屏幕錄像軟件錄制成１０ｍｉｎ左右的微視頻，上課前提前發(fā)布給學(xué)生在課外觀(guān)看，上課時(shí)通過(guò)師生互動(dòng)輔導學(xué)生完成上機編程作業(yè)，解答學(xué)生在編程中遇到的問(wèn)題。先看錄像后講課，這是“翻轉課堂”的教學(xué)視頻與傳統的教學(xué)錄像最大的不同之處。一個(gè)最顯著(zhù)的變化將是，翻轉課堂，從以教師為中心真正轉變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，這實(shí)際上是一種傳統與現代的結合體，但其效果遠好于傳統教學(xué)。
五、程序設計教學(xué)方法的合理選擇與思考
課堂教學(xué)中并非獨立地應用一種教學(xué)方法，而是在不同的教學(xué)階段，根據教學(xué)內容，教學(xué)對象的不同，選用適合的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，使每一位學(xué)生收到最好的學(xué)習效果。采用講授法講解時(shí)，還要布置一些課堂或課后練習，避免光聽(tīng)不練，理論與實(shí)踐脫節。例如介紹完遞歸函數的思想后，再布置編程題用遞歸函數實(shí)現將十進(jìn)制整數轉換成八、十六進(jìn)制，這樣既使用了編程技術(shù)又掌握了數制轉換的方法，可謂一舉兩得。三種基本的程序結構、數組、函數等概念通常是通過(guò)案例教學(xué)法來(lái)講解，在采用“案例教學(xué)”法教學(xué)時(shí)還要注重知識的脈絡(luò )，講清楚知識的結構和教學(xué)主線(xiàn)。期末應當布置課程大作業(yè)，例如編寫(xiě)學(xué)生信息管理系統，讓學(xué)生將各章的知識融合在一起，體現鏈表、結構體、文件等章節知識的綜合應用。指針是Ｃ語(yǔ)言的重點(diǎn)和難點(diǎn)。數組、指針、函數三者又是密切聯(lián)系的。多種“分散跳躍式”的知識特別適合采用“任務(wù)驅動(dòng)法”，設計一個(gè)任務(wù)，在解決任務(wù)的過(guò)程中綜合運用數組、指針、函數等，使學(xué)生抓住用指針作函數參數，傳遞數組元素這一教學(xué)主線(xiàn)，就可以突破指針這一教學(xué)難點(diǎn)。慕課、微課程、翻轉課程等在線(xiàn)課程模式，以及線(xiàn)上、線(xiàn)下結合的課程模式無(wú)疑將引發(fā)“學(xué)習的革命”，給高等教育人才培養和教學(xué)方式帶來(lái)深刻變化。程序設計課程如何運用這一模式，改變教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，需要更多的思考和實(shí)踐。以“慕課”沖擊為契機，加快大學(xué)教學(xué)、管理的根本變革，實(shí)現兩者的融合才是更好的姿態(tài)。計算機技術(shù)更新極快，學(xué)生的自學(xué)能力才是最重要的能力，在程序設計的教學(xué)中不能只滿(mǎn)足于教會(huì )學(xué)生編程技能，還要注重創(chuàng )新能力的培養，創(chuàng )新能力本質(zhì)是提高學(xué)生創(chuàng )造性地分析、解決問(wèn)題的能力。因此教師還要教給學(xué)生歸納總結、觸類(lèi)旁通的學(xué)習方法。例如，編程語(yǔ)言都有順序、選擇、循環(huán)三種基本程序結構，都有數據類(lèi)型、運算符與表達式、數組、函數等概念；教會(huì )學(xué)生歸納和總結，在多門(mén)編程課程中觸類(lèi)旁通，將會(huì )使學(xué)生在將來(lái)的工作中立于不敗之地。
六、結束語(yǔ)
在教學(xué)過(guò)程中教師要根據教學(xué)內容的實(shí)際需要采用靈活多樣的教學(xué)方法，并與企業(yè)的實(shí)際應用結合，這樣才能收到更好的教學(xué)效果。同時(shí)，教師還可以采用多元化立體教學(xué)方式，使得學(xué)生在理論、實(shí)踐、課堂、課外和社會(huì )上得到全面體驗。教師要注重從知識到技能的轉換，加強實(shí)踐環(huán)節的練習，多布置個(gè)性化、有創(chuàng )作性的上機作業(yè)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng )新性思維，鼓勵學(xué)生用不同方法解決實(shí)際問(wèn)題，從而達到創(chuàng )新能力和編程實(shí)踐能力的培養。
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