深化考试改革推动编程类课程教学改革

张化川，黎在万，张力生

（重庆邮电大学软件工程学院，重庆 400065）

深化考试改革推动编程类课程教学改革

张化川，黎在万，张力生

（重庆邮电大学软件工程学院，重庆 400065）

针对目前计算机大类专业学生实践能力较差的现状，提出深化考试改革，促进教师开展教学内容、教学方式的改革，引导学生自主学习编程，最终提高学生的编程能力。

CDIO；计算思维；考试改革；反拨效应

0 引言

《关于国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》明确规定“改革人才培养模式，由应试教育向全面素质教育转变”。《中华人民共和国高等教育法》明确指出，“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。这就要求计算机类、软件工程类学科人才培养目标转移到培养满足社会需求的工程师上，因而在讲授编程类课程时应探索与之适应的教学方法，培养学生基础编程能力。但实际的教学过程中，该类课程讲解中注重语法等方面的知识传授，对语义等方面的知识重视不够，也没有将所涉及到的基础知识系统组织起来讲授，缺少运用这些知识解决实现问题的教学内容；导致学生学习目的不明确、学习兴趣不高、主动性不强，学生“读书不读书”等现象，从而不能理解程序在计算机中的运算过程，出现阅读、编写和调试程序等困难情况，最终严重影响了学生编程能力的培养。

本文在CDIO工程教育思想指导下，分析了目前教与学中存在的主要问题，结合语言学中，提出了以“做”的过程和“学”的效果为依据评价学生学习成绩的考试改革思路，并形成具体的考试改革方案，以解决传统笔试和上机考试中以“结果”为主要依据评定学生成绩的问题。为配合考试改革，课题组深化了教学方法改革，提出“阅读程序中学习语法”、“阅读程序中学习编程方法”、“阅读程序中训练编程能力”的教学方法。从而引导学生关注教学目标，重视学习过程，自主学习。真正落实CDIO工程教育思想中的方针，培养学生的。

1 引导“教”与“学”朝反拨效应正向发展

1877年，Latham在其著作中认为考试不仅仅影响了教师、学生、家长和教材的编写者，还影响了公众对教育的看法，这种现象被称为考试的，上世纪90年代开始受到教育界的重视。从范围上说，反拨效应有微观和宏观两种，从性质来分，有正面的和负面的效应，从范围上讲，反拨效应有微观和宏观两种。

反拨效应微观范畴是指语言测试对课堂教学的影响，包括教师的教与学生的学习过程；宏观范畴是指反拨效应不仅包括考试对课堂教学的影响，还包括考试对教育系统乃至整个社会的影响。而正面的反拨效应是指考试给教学带来的有益影响；负面的反拨效应是指考试对教学产生的负面影响。

本文以反拨效应理论为基础，研究改变考试改革内容与方式，反向促使教师积极改进教学方式，确保教学大纲和课程的实施,促使学生改变读死书的学习习惯,正真培养其编程能力,引导教学与学习过程朝着有益于反拨效应正向发展。

2 以考试改革推进工程教育的教学改革

为解决传统笔试和上机考试中以“结果”为主要依据评定学生成绩的问题，落实CDIO中“做中学”教学思想，从考试改革入手，提出了以“做”的过程和“学”的效果为依据评价学生学习成绩的考试改革思路，并制定考试改革方案，建立了程序试题库，以及自主学习考试平台（软件），从而推动教学方法改革。为配合考试改革，在教学过程中贯彻“做中学”理念，提出“阅读程序中学习语法”、“阅读程序中学习编程方法”、“阅读程序中训练编程能力”的教学方法。

2.1 考试改革方案

（1）以“做”的过程和“学”的效果为依据评价学生学习成绩

为落实考试改革方案，针对选用的教材专门建立了程序试题库，开发了一个支持这种教学方法的自主练习和考试软件，以解决传统笔试和上机考试中以“结果”为主要依据评定学生成绩的问题，强化考试产生正面的反拨效应，减少负面的反拨效应，从而引导学生关注教学目标，重视学习过程，自主学习，最终培养学生的编程能力。

（2）采用计算机自动考试，分为平时练习和上机考试两个部分

由于主要依据“做”的过程和“学”的效果评价学生的学习成绩，工作量非常大，传统的考试方式不能满足需要，因此决定采用计算机自动考试。为了引导学生自主学习，学生课程成绩由为平时练习情况和上机考试成绩两个部分。平时练习情况主要考察学生平时 “阅读”程序的多少，是否按照教学过程中要求按时“阅读”程序，每学期统一组织不少于两次的机考，主要考察是否是学生亲自“阅读”程序，最终效果怎样。

（3）拟定能考察“阅读”程序的主要环节的程序试题库

出题方法确保程序试题库能考察“阅读”程序的主要环节，符合培养“计算思维”的教学目标。针对以“做”的过程和 “学”的效果为依据评价学生学习成绩的要求，提出了按照“阅读”程序的过程对每个环节、每行程序、每个操作拟定试题的思想，规定了如图所示1出题步骤。组织研究生和教师先按照“做中学”方案中规定的过程和要求，“阅读”程序，“读懂”程序，对每个程序中的每个“做”环节拟定试题，对每个程序行中的每个操作提问，对每个步骤的结果提问，以确保以“做”的过程和“学”的效果作为评价依据。为了保证试题的正确率，所有试题必须经过一审二审后，才能入库使用。

优选程序资源库中的程序，保证有足够多的程序和问题，抑制学生背题库等负面反馈效应。根据教学需要，程序试题库先后修订3次，精选程序499个，试题10000余题，已有足够的试题数量，有力地减少了学生背题库等负面反馈效应。

（4）搭建自主教学与学习平台软件

程序设计课程改革处于进行中，不能确保现在的考试软件是否满足教学需要，因此，我们专门开发了一个自主学习软件，主要功能有：

学生练习功能。学生根据教学进度，按照任课教师的要求“阅读”所学的程序，软件按照程序执行的过程提问，学生回答相应的问题，系统自动判断是否正确，并记录学生回答每一个试题的答案，以便教师及时掌握学生的学习情况，管理人员分析教学效果。如果不正确，系统还给出问题解析，以帮助学生重新学习。

计算机自动化考试功能。支持自动按规则抽取试题和人工抽取试题两种方式，支持每人一套试卷和统一试卷两种方式，可以同时承担多个考场共计300人的考试，考试结束后，自动给出成绩。

初步实现了智能分析功能。建立并完善平台软件功能，能全面跟踪和记录学生的学习过程，并将广泛采用数据挖掘等智能技术，实时分析和评价学生的学习情况，向学生推荐需要加强学习的内容，引导学生自主学习；在划分知识点和难易程度等方面提供优化程序资源库建议；分析授课班级学生的学习情况，向教师推荐课堂教学中的重点和难点，改进课堂教学效果；为教学管理人员评估教学效果提供基础数据。

2.2 教学改革方案

（1）落实CDIO工程教育模式中的“做中学”的理念

图1 程序提问流程

图2 “做中学”工程教育理念

为适应新的考试改革方案，在多年的教学实践中，我们以培养学生的“计算思维”为目标，教学过程中贯彻“做中学”理念，提出“阅读程序中学习语法”、“阅读程序中学习编程方法”、“阅读程序中训练编程能力”的教学方法（教学方法如图2所示）。该教学方法通过学生“做”：查阅随机资料、阅读分析程序、人工执行程序、跟踪调试程序等过程，使其“学”：语言知识基本方法以及开发平台，理解程序在计算机中编译执行过程；着重培养学生“计算思维”能力中“抽象”与“自动化”两层次。

上述教学法在教学过程中强调运用计算机的基本知识和基本原理解决实际问题，能力方面包含“抽象”与“自动化”两层次。教学重点不再是计算机语言等基本知识，更不是学习如C++、Java和C#等计算机语言，而是定位于怎样运用计算机语言中涉及到的知识和原理解决实际问题。

（2）设计基于“做中学”理念的工程教育方案

根据教学目标定位，教学中选用了CDIO的工程教育思想中的“做中学”理念，针对程序设计课程的特点设计了如图所示3的“做中学”方案。该“做中学”方案中，在分析阅读程序环节，运用有限自动机、递归和基本测试方法等基本理论以及计算机语言的基本知识将程序分解为冯诺依曼机上的操作序列，知识和方法潜移默化地传递给学生，并训练学生的“抽象”能力，培养学生机械操作的“自动化”能力；在编辑编译调试程序环节，对照检查人工执行和计算机执行的结果，熟练掌握IDE的使用；在查阅随机文档环节，通过查阅程序中用到的语句、运算符及IDE提供的函数或类，学习相关的知识和编程方法，培养检索学习资料的习惯和能力。

这种教学方案反过来又促进考试改革，要求考试方案必须通过考察各个环节产生的具体结果 （如运行时内存中的值、操作的顺序等），评价学生的学习效果，从而形成考试与教学相互促进的正面反拨效应。

图3 “做中学”工程教育方案

3 结语

多年来，我们一直致力于程序设计课程的教学改革，坚持以“做”的过程和“学”的效果为依据评价学生学习成绩的考试改革思路，不断深化考试改革方案。通过考试改革，考察“做中学”中各个环节的效果，促进教师和学生将理论教学、实践教学和课后学习等三个环节联系在一起，解决高校普遍存在的三者脱节的问题。该方案在软件工程学院实施以来，对培养学生的编程能力起了关键作用，促进了软件工程专业学生的就业率和就业质量明显提升，就业率和就业质量处于学校本科专业的前茅。真正落实了CDIO工程教育思想中“做中学”和“基于项目教育和学习”的方针，培养了学生的“计算思维”，真正提高学生的编程能力。

[1]Latham，H.On the Action of Examinations Considered as a Mean of Selection[M].Cambridge Deighton，Bell and Company，1877：6.

[2]李竹林.基于CDIO教育理念的高校计算机专业课程教学改革探讨[J].教育与职业,2012（20）：127-128.

[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008（03）：1-6.

[4]姚天昉.在程序设计课程中引入“计算思维”的实践[J].中国大学教学,2012（02）：61-62.

[5]刘戈.论语言测试中的反拨效应及研究方向[J].高教探索,2014（04）：63-68.

[6]何利平.NCRE对大学计算机教学反拨效应研究[J].现代计算机,2012（12）：31-35.

CDIO;Computational Thinking;Examination Reform;Backwash Effect

Reform of Computer Programming Based on the Reform of Examination

ZHANG Hua-chuan，LI Zai-wang，ZHANG Li-sheng
（School of Software Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065）

Computer programming is an important course for such as computer and software engineering specialty,but students programming skills are poor.Propose the way of examination reform,the reform will promote teaches to carry out reform about teaching content,teaching methods,and guide students to learn programming positively.Ultimately it will help improving the students'programming ability.

1007-1423（2016）19-0016-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.19.005

重庆高等教育教学改革研究重大项目（No.101105）、重庆邮电大学教学改革研究项目（No.XJG1104）、建设微软IT学院（No.XJG1215）、全日制专业硕士研究生实践创新能力提升研究（No.yjg153037）、重庆市大学生创新创业训练计划项目

张化川（1979-），男，四川大竹人，硕士，实验师，从事领域为计算机专业基础课程的教学以及神经网络研究工作

黎在万（1995-），女，四川泸县人，本科，从事领域为软件建模研究工作

张力生（1965-），男，四川宜宾人，硕士，教授，从事领域为计算机专业基础课程的教学以及数据挖掘与大数据分析研究工作

2016-07-08

2016-07-15