从能力培养看C语言程序设计实践改革-宁大.doc

从能力培养看C语言程序设计实践改革陈叶芳 陈华辉 李纲 钱江波宁波大学，浙江省宁波市江北区风华路818号，315211,摘要：本文通过问卷调查的形式，对程序设计能力培养过程中出现的一些现象进行了总结和分析。在教学改革中，以提高学生的实践能力为主要目标，对实践教学采取了相应的改革措施。通过对程序设计试点班的跟踪分析，证明了这些改革方案取得了一定的成果，有进一步改进和推广的价值。关键词：C语言程序设计 实践改革 问卷调查 2010年浙江省高校本科计算机科学与技术教学指导委员会专项教学改革项目（浙本计教指委教改重点2010-2号）1 引言“C语言程序设计”是大学计算机基础教学中第一门系统地讲授程序设计的课程，在很多高校以必修课的形式开设。由于程序设计课程的思维模式与一般传统课程的思维模式有所不同，因此在初学程序设计时，学生往往无法适应该课程的教学方式，以中学的方式来开展该课程的学习，虽然学得很辛苦，但是学完以后却不会编程，导致学生产生挫折感。我们在长期的C语言教学过程中，以及近年来程序设计竞赛的辅导过程中，对程序设计课程的教学理念及教学方法进行了认真的思考，依据多年的教学积累和学生反馈，以实践能力培养为主要目标，对C语言程序设计课程的实践教学进行了改革。2 现状分析2.1教学现状我校C语言程序设计是理工科专业的必修课程。长期以来，由于各种主客观因素的制约，该课程的理论教学及实践教学存在较多问题，原有的教学模式对学生能力的培养存在不足，学生学完程序设计课程以后不会编程的现象非常普遍。更为遗憾的是，很多学生带着无限憧憬来学习程序设计课程，学完以后对计算机课程的好感荡然无存，甚至表示以后再也不要学习相关的课程。这是我们在大学计算机基础教育中不希望看到的现象，也不利于提高大学计算机基础教育的培养质量。同时，C语言教学的这一现状对于计算机专业的能力培养也直接造成了影响。我们对我校07级计算机专业的毕业班进行了抽样问卷调查，问卷调查分析显示，有大约47%的学生因为自己程序设计能力一般，在毕业设计选题时比较被动，很多题目担心自己做不了。有约30%的学生因为程序设计能力一般，就业选择受到限制，不敢去那些从事IT开发的单位，甚至有些表示以后将不再从事IT相关的任何工作。2.2原因分析我们在教学过程中发现，C语言教学中出现的各种问题，背后的原因是多样性的：（1）研究型人才与应用型人才的冲突。信息技术的发展推动社会快速前进，各行各业都需要大量的掌握计算机相关知识的、又具有领域知识的人才。但是在任何专业领域，对于高水平研究型人才的需求量毕竟是有限的，社会大量需要的是能解决工程实际问题的应用型人才1。如果我们在程序设计能力培养过程中定位不准，则会导致教学思路的混乱。（2）计算机专业与非计算机专业的冲突。我校大一学生统一按大类进行招生，这些学生要到大二才会进入到各个专业。如工程技术大类的学生，一年以后将分流到计算机、通信、电器工程与自动化、电信、工程力学、工业工程、工业设计、机械设计制造及其自动化、工程管理、土木工程、数字媒体技术等10多个专业中。这说明，上C语言课程的学生最后进入计算机专业的，将是极少数的一部分。如果不顾生源情况及今后的专业去向，一律按计算机专业的要求进行培养，则会挫伤很多学生的学习积极性；而如果单纯降低教学要求，全部按非计算机专业的要求进行培养，则又会削弱计算机专业学生的培养质量。（3）理论教学与实践教学的冲突。我们现在的C语言课程还是按照“理论+实验”的模式进行开课的，在学分设置上也是理论学分高于实验学分。虽然多年来一直在强调C程序设计的实践能力培养非常重要，但是在实际教学中，理论依然占据主要地位，实践的重要性并没有得到充分的体现。不管是理论教学还是实践教学，基本上都是由教师掌握和控制教学内容及进度，而没有过多的考虑学生实践能力的差异、兴趣的差异。而“考试得高分，编程得低分”的现象也是目前这种教学模式下的一种常见现象。3 基于在线评测的实践改革我们在对计算机专业毕业班的调查中还发现，有72%的学生认为，C语言程序设计课程对其后期的程序设计能力好坏的影响非常大，C语言学得好，再学后面的相关课程就有信心，反之，后面的学习就会形成一种恶性循环。这说明学生本身意识到了该课程的重要性，同时对我们也是一种压力，如何建设好C语言课程，使学生能得到最大的收获，这是我们不可推卸的责任。我们在10级学生中开设了程序设计试点班，对3个班级约200名学生开展C程序设计试点教学。同时在学习阶段的中期、后期分别进行问卷调查，以了解试点教学过程中的各种情况。3.1实践中存在的问题C语言程序设计课程的实践性很强，实践教学的成功与否几乎决定了该课程的培养质量。毕业班的调查问卷告诉我们，86%的学生认为提高程序设计能力的主要方法是多实践。而对10级试点班学习中期的抽样调查中也发现，对于学习过程中不能理解的内容，有70%的学生认为是没有多花时间进行实践所造成的。同时，试点班同学对于该课程的建议中，有37%希望教师多讲解代码，有33%希望教师多辅导实验，可见学生自身意愿中侧重实践的比例高达70%，如图1所示。图1 学生对程序设计课程的建议因此，如何提高实践效果，既照顾到不同个体的差异，又全面有效地培养学生的实践动手能力，是我们迫切需要解决的问题。在传统的程序设计实践环节，教师按照实验手册布置上机题，学生在上机时间完成实验内容，并撰写实验报告上交，教师根据实验报告给出实验成绩。这样的实践模式存在很多问题：（1）人工检查的模式使教师根本无法在实验课期间掌握所有学生的做题情况，仅对个别表现积极的学生有所印象，而忽略了大部分学生的学习状况，在忙于检查的过程中缺少对学生必要的指导。（2）缺少有效激励机制和监管形式，造成学生对实践环节不够重视，实践前没有足够的预习，实践课时间没有得到充分利用，部分学生实验课上无所事事，下课后抄一份实验报告，也能获得一个较好的实验分数，有时候抄的学生比自己做题的学生得分还要高。甚至有个别学生嘲笑认真做题的学生，说抄一份多干脆，没有必要傻乎乎自己做。（3）统一布置的题目不能适应每个学生的不同进度，不能达到因材施教的目的。久而久之，进度慢的学生因得不到及时的指导，会在畏难情绪中丧失学习兴趣，而原本进度快的学生则会因为缺少客观、公正的评价机制，而失去深入学习的动力、越来越随大流。一个七十人左右的班级，每次的实验代码基本上就那么几个版本。由此可见，要提高程序设计课程的培养质量，实践教学的改革迫在眉睫。3.2实践改革当前流行的ACM程序设计竞赛的评测方式比较成熟，很多高校都有自己的在线评测系统（OJ，Online Judge）。我们以ACM程序设计竞赛中的在线评测思想为指导，开发了基于在线评测的程序设计课程实践环境，在10级程序设计试点班中进行试用。与以往的实践模式相比较，基于在线评测系统的实践模式具有很大优势，在开放性、自主性、公正性、层次化、个性化等方面都有较好的变现，主要有如下的一些特点：（1）评价模式客观公正。学习者在线提交程序代码，由机器来评判对错，系统实时给出评判结果和排名情况。这是人工评判做不到的，既显公正又对学生编程思维的严谨程度提出较高要求2,同时还在学生之间形成了一种竞争的学习氛围，激发学习的动力。（2）增加实践时间。在线平台面向因特网开放，学生随时可通过网络在线练习，无形中增加了实践的时间。（2）鼓励学生自主学习。在线平台给自主实践提供了技术支持，在丰富的题库的基础上，学生可以按照自己的步调去选择学习内容及安排实践活动，甚至有些内容可以超越课程的要求。这一措施对于进度快的学生有极好的促进作用，有效解决了以前这一层次的学生“吃不饱”的状况，而且，对于部分优秀学生，为了保证持自己在排名榜上的“王者地位”，他们愿意不断学习，以解决不断出现的新的问题。这是促进优秀学生脱颖而出的较好途径。（3）提供教师指导学习。除学生自主学习以外，平台也支持构建由教师指导的学习。教师可根据教学进度，在一个时间段内设置学习内容。任务的完成可以局限在实验课时内，也可以扩展到实验课堂以外的时间。教师可在这一部分按基础内容、提高内容来布置任务，确保进度慢的学生也可以达到基础要求，不至于产生挫折感。同时，对进度快的学生增加提高内容的要求，激励这些学生的学习热情。（4）减少教师的重复劳动，提高教学效率。程序设计初期以编程实践能力的强化为主，因此我们在试点班取消了繁琐的纸质实验报告的书写要求，利用在线平台加大对学生编程量的要求。在线评测及实时排名使教师不需要花大量时间去批改、统计那些重复性较高的实验报告，可以更方便、更真实地掌握学生实践的整体情况，从而可以把更多的时间放在师生的交互、实践内容的设计及实践方式的研究上。3.3改革效果在线实践环境的使用彻底改变了以往的C语言程序设计课程的实践模式，改变了教师或助教人工检查程序所带来的低效及不够客观公正的弊端。对于提高实践环节的效率、促进学生的自主学习、增强学生的创新实践能力等方面都起到了明显的促进作用。我们在对试点班学生的调查中发现，关于编程能力这一块，29%的学生认为自己基本上可以独立完成课程要求的编程任务，63%的学生认为自己通过翻阅资料也可以顺利完成任务，见图2所示。并且有85%的学生表示在学完C语言程序设计以后，还愿意继续学习程序设计相关的课程。图2 学生对自身编程能力的评价在试点班教学阶段的中期，我们还安排了在线平台上的上机考试，时间为80分钟，共布置4道题目。考核结果见表1所示。表1 试点班学习中期实践考核情况解题数量解出的人数（比例）475%318%25%12%从表中可以看出，93%的同学都能在规定时间用计算机完成3-4题的任务求解，总体考核情况比较理想，说明学生经过一段时间的学习和实践，基本上能够独立的、成功地解决基本的编程问题。对于学习优秀的学生，我们还通过鼓励他们参加竞赛的形式来促进他们的成长。试点班的学生在2011年3月参加了我校的校级程序设计大赛，有9位同学获得了校级比赛的三等奖。考虑到与10级学生同场竞技的都是高年级的学生，也有很多是计算机专业的高年级学生，在这样的情况下，尚属于工程技术大类的一年级学生获得的这些三等奖就显得极有分量。4 结语C语言程序设计课程作为理工科专业重要的计算机基础课程，也是各专业解决问题的重要工具3。在教学改革中，我们以提高编程能力为主要目标，针对目前实