计算机专业大学生程序设计课程教学方法探讨

1 / 7 计算机专业大学生程序设计课程教学方法探讨 计算机专业大学生程序设计课程教学方法探讨 孙明伟，唐敏 （武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉 430079） 摘要：对大学生编程素质的培养，对许多非计算机专业的高校院系来说也是一项重要的教学任务。非计算机专业的大学生面临计算机基础相对薄弱、程序设计课时安排有限等问题，为在有限的时间内提高学生的程序设计能力，采用一种教师理论讲解与学生实践操作紧密结合的三阶段教学方法，帮助学生迅速跨过了程序设计的门槛，让学生能够通过后续持续的自我编程练习提高编程 素质，取得了很好的教学效果。 关键词：三阶段教学法；程序设计课程；非计算机专业；本科教学 武汉大学遥感信息工程学院是集遥感、测绘、信息技术于一体的信息和工程类学院，学院培养的人才在中国乃至世界上一直具有重要的影响力。在本科生培养方面，除了系统培养学生的空间科学、地球科学等专业知识外，还系统培养学生的信息科学知识，包括计算机网络技术、程序设计技术、数据库技术、模式识别与人工智能技术等。由于专业课2 / 7 程较多，相对于计算机专业的学生来说，本院学生在信息学科的课程数与课时数安排上还是较少，比如计算机原理、操作系统原理等课程都没有教学安排。本人承担学院程序设计技术的本科教学工作，在学生计算机基础相对薄弱、程序设计课时安排有限的情况下，使用一套教师理论讲解与学生实践操作紧密结合的三阶段教学方法，使学生迅速跨过了程序设计的门槛，让学生能够通过后续持续的自我编程练习来提高编程素质，取得了很好的教学效果。 一、程序设计课程的三阶段教学方法 程序设计是一门实践性较强的课程，理想的教学结果应该是学生通过程序设计课程的学习掌握编程语言、养成良好的编程习惯并能够完成简单的软件开发任务。根据程序设计课程的特点，学院将 教学场地安排在具备 100 台左右计算机的机房。结合本院学生的学科背景、计算机知识储备等情况，本人将整个课程的教学过程划分成 3 个阶段，不同阶段采用不同的具体教学方法，各阶段具体教学方法如下表所示。 第一阶段，即学生刚开始学习程序设计的阶段。首先教师进行教材相应章节的知识讲解，使学生了解相应的基础理论。然后教师将示例代码输入到程序编译器，该过程中辅助适当的代码介绍并编译运行。最后要求学生将代码在各自3 / 7 机位的计算机上进行输入与编译运行。对于初学者来说，最后过程中往往会产生大量的低级错误，包括编译器操作错误、 输入法引起的符号错误等，这时学生通过举手示意，教师即到相应机位查看并解决各种问题，同时向学生解释错误产生的原因。 第一阶段的教学进度会比较慢，主要是由于学生刚开始接触程序设计课程，对编程环境以及程序设计理论比较陌生，因此会犯许多低级错误。教师在解决这类错误时，一方面需要自身具备较强的程序设计功底与丰富的程序设计经验，因为许多低级错误较难通过常规的编译器错误提示来定位与排除。另一方面教师也需要具备充分的耐心以及适当的技巧，如果出现的错误匪夷所思，则可通过学生的重复演示来定位程序错误的原因。随着学生练习次 数的增加，程序出错的概率会逐渐降低，这时就可进入第二阶段。 第二阶段，即学生对编程较为熟悉的阶段。首先教师同样进行教材相应章节的知识讲解，使学生掌握相应的基础理论。然后要求学生将示例代码输入到编译器并编译执行。如果例子较为复杂的话，该过程中部分学生也会出现一些编译错误或逻辑错误，导致代码无法运行或运行得到错误结果，同样学生通过举手示意，教师到相应机位查看、解决并解释问题。最后教师公布标准代码并适当解释代码含义，编译执行并展示代码执行结果。在该过程中教师需要要求学生4 / 7 参考标准代码，养成良好的编程习惯。第二 阶段的教学进度就比较快了，该阶段可一直持续到将教材内容全部讲授完毕。 第三阶段，即学生进行软件设计的实践练习阶段。首先教师布置一个软件设计任务，比如要求学生编写一个类似于微软“画图板”的软件，明确要求软件需要具备的基本功能，并要求代码具备规范性、软件具备美观实用性等。然后学生利用三周左右的时间去独立完成软件设计任务，该过程中学生可以相互交流或上网查阅相应资料，但不允许代码拷贝与抄袭。最后每位学生利用 10 分钟左右的时间公开演示所设计的软件，介绍基本功能与创意性、并展示关键代码等。在学生演示过程中，教师适当提问或点评，并根据学生的演示情况进行打分作为期末成绩的一部分。第三阶段可极大提高学生的实践动手能力，由于采用公开演示的方式，也基本杜绝了抄袭现象。 三阶段教学方法，各阶段在整个教学过程中所占的时间比例如图 1 所示。三阶段的教学过程结束后，几乎所有学生均能掌握程序设计的基本理论，具备程序设计的实践动手能力，能够获得较为理想的教学效果。 二、教学成果展示 5 / 7 以我院学生 20162016 学 年、 20162016 学年学生程序设计课程的期末成绩，来说明三阶段教学方法的教学效果。 20162016 学年，由于学院教学条件的限制，程序设计课程主要在普通教室授课，教学过程主要以理论讲述为主，课后学生动手练习为辅。 20162016 学年，由于学院教学条件的改善，程序设计课程改为在计算机房授课，并按照三阶段教学方法来实施教学工作。统计学生两个不同学年的期末成绩，得到如图 2、图 3 所示的结果。 从图 2 中可看出， 20162016 学年， 62 名学生参加考试，取得及格成绩的学生人数为 49 名，不及格学 生人数为13 名，大部分及格同学的成绩位于 80 分左右。从该结果可看出，程序设计课程如果仅仅使用课堂授课的方式，较难取得理想的教学效果。从图 3 中可看出， 20162016 学年， 72名学生参加考试，取得及格成绩的学生人数为 70 名，不及格学生人数为 2 名，大部分及格同学的成绩位于 90 分以上。从该结果可看出，程序设计课程改为在计算机房授课，并采用三阶段教学方法后，取得了理想的教学效果。 通过将学生的成绩按照 69 分、 70 79 分、 80 89分、 90 分划分为 4 个成绩区间，分别统计 20162016 学年、6 / 7 20162016 学年 4 个成绩区间学生人数占总人数的百分比，可绘制得到如图 4 所示的结果。 从图 4 中可以看出， 20162016 学年学生期末成绩主要分布在 89 分以下，而 20162016 学年学生期末成绩主要分布在 90 分以上，由此可见三阶段教学方法相对于传统的教学方法来说，能够显著改善非计算机专业的大学生程序设计课程的教学效果。 三、结论 程序设计是一门实践性较强的课程，对于高校非计算机专业的大学生来说，在学生计算机基础知识相对薄弱及课时安排有限的情况下，采用一种教师理论讲解与学生实践操作紧密结合的 三阶段教学方法，能够使学生迅速跨过程序设计的门槛，并继续通过不断的自我练习，巩固提高程序设计水平，实践也表明该方法能够取得理想的教学效果。 参考文献： 1王昊，王化更，谢飞，陈乃超。以项目教学驱动机电系统设计课程教学改革 J.教育教学论坛， 2016，（ 1 ）。 2黄静，高延英，杨宇姝。 基于计算思维的程序设计课程教学模式研究 J.计算机教育， 2016，（ 5