基于全学时实验的程序设计基础课程教学改革

梁志剑，常力丹，井 超，商细云

（中北大学 大数据学院，山西 太原 030051）

0 引 言

计算机程序设计能力作为计算机相关专业学生的必备基本能力之一，在计算机语言类课程教学过程中，采用传统的“理论+实验”教学模式和笔试考核方法收不到很好的能力培养效果。

以中北大学为例，2016年9月之前，程序设计基础课程采用“教室学习理论、实验室动手实践”的教学模式，和“期末考试为主、平时作业为辅”的考核方法，在后续课程开展过程中问题表现突出。例如，数据结构以该课程为先导课，教学内容以该课程中的指针、结构体和文件为基础，教学过程中发现有超过半数的学生不能熟练运用指针对链表操作，降低了数据结构课程实践环节的教学质量。

分析以上现象，原因有二：①给予学生实践动手的时间不足；②忽视了教学过程中教学质量的监控，不能真正掌握学生实践动手能力的情况[1]。

1 全学时实验教学模式的特点

全学时实验教学模式是一种以实践环节展开的教学过程。该模式通过教学内容、教学方式和考核方式的革新，提升学生利用计算机解决实际问题的能力[2]。

1.1 教学内容以解决实际问题为核心

“学以致用”是学习宗旨，编程解决实际问题是学习目标。教学过程中应采用解决实际问题作为核心教学内容[3]，而解决实际问题的首要步骤是将实际问题转化为教学问题，通过反复训练，可全面培养学生分析和解决问题的能力，同时也有助于督促学生主动查阅资料、积极思考，有助于加深对理论知识的理解[4]。

1.2 教学方式以师精讲生多练为导向

采用全学时实验教学模式，旨在培养学生主动获取知识的能力。教学过程中，应给予学生充足的实践动手时间，让学生主动发现问题，提出问题；同时，教师通过个别指导和讲授共性问题并总结而提高教学效率，最终达到在学生脑海里构建出清晰的知识结构。

1.3 考核方式以评价学习过程为重点

学习是知识积累的过程，学习效果的好坏不仅要反映最终的学习结果，还要反映整个学习过程的学习态度[5]。通过强化学习过程的监控和所学知识完整性的考核，避免了部分学生平时放松、期末突击的不良学习习惯，激励学生平时认真学习，很好地改善学生学习风气，实现以考促学的目的。

2 全学时实验教学模式的实施

基于全学时实验教学模式的特点，教师应从教学内容、教学方式和考核方式3方面的改革全面提升学生的程序设计能力、分析解决实际问题的能力，并经过“实践—总结—再实践—再总结”的教学改革过程强化能力的培养。

2.1 解决切身实际问题以科学构建教学内容

在新的教学模式下构建教学内容时，以教学大纲为蓝本，从中提炼知识点，围绕知识点，寻找与学生学习生活相关的实际问题，并加以解决。例如，在讲授顺序结构程序设计方法知识点时，提出如下问题：军训的日子非常辛苦，但更多的是它给我们带来了无限美好的回忆。军训结束后，我们都要将自己整理得干干净净，少不了洗洗衣服。初到学校，你就购买了两个盆，一个小的洗脸盆和一个较大的洗衣盆。为了将衣服洗得既干净又省力，我们通常先将衣服浸泡一会儿，同时，内外衣也要求使用不同的洗洁精。于是，你打了两盆水，毫不犹豫地在小的洗脸盆中加入了外套洗洁精，大的洗衣盆里加入了内衣专用洗洁精。由于外套比较多，结果你发现洗脸盆根本无法浸泡全部的外衣。在不浪费各种资源的前提下该怎么办。这是一个既常见，又充满生活小常识的问题，与学生生活紧密联系，同时也与课程知识点紧密结合。通过对问题分析，发现所要解决的是交换两个数的问题，问题中的两个数分别是大盆和小盆，要交换的是两个盆中的水，即两个数据的值。生活中解决该问题的方法是找第三个盆，作为交换盆，计算机解决该问题时，需要定义第三个变量，作为交换变量，这样就将实际问题抽象为能用计算机解决的数学问题了。

通过引入实际问题，不但可以增强学生解决问题的欲望，还能够普及生活常识，潜移默化地教授学生如何珍惜时间，度过一个有意义的大学生活，更重要的是能够提升学生分析问题并利用计算机解决问题的能力。

2.2 单班教学合作学习以全面提高学习效率

教学开展过程中，摒弃传统的多班合上，采取单班独立教学的模式，采用“教师提出问题—学生分析和解决问题—教师总结“的教学方法，小问题独立解决，培养学生独立思考的能力；大问题以小组为单位共同解决，培养学生团队协作的意识。

在开展本项教学活动时，“分几组、分好组”格外重要。分组时综合考虑“成绩差异、性格差异、男女比例”等因素，每组成员5人左右，设组长1人，各小组成绩均衡，男女比例一致，小组成员性格互补，在征求学生意见的前提下，尽量选择性格开朗成绩较好的同学作为组长。在初期考虑成绩差异时，主要参考高考成绩中的理科分数，随着课程的深入学习，再逐渐参考学生的表现；实验过程中，以组为单位顺序安排座位，对问题共同讨论、共同分析，独立编写代码共同解决问题，组长负责任务分配、实验结果汇报及问题反馈。

通过单班教学合作学习的教学方式，可以给老师更多认识和熟悉学生的机会，突出学生的主体地位，强化学生对自己学习的责任感及对合作伙伴学习进展的关心，有利于师生间的有效交流、学生间的彼此了解，促成亲密融洽人际关系的建立，培养合作能力和团队精神，同时，这种教学方式也能够为学生提供一个较为轻松、自主的学习环境，提高学习效率、组织能力和创造能力。

2.3 充分利用各种资源以提供更多答疑途径

大学期间，学生有更多的自主支配时间，为了使学生有效利用时间高效学习，课程提供了多种学习交流平台，随时随地解答问题。采取的具体措施：①从创新实验室遴选优秀学员加入课程辅导团队，辅助授课教师指导学生高效完成实践教学任务；同时，对辅导团队成员而言，既是一份收获、一份认可，也是一份荣誉。②提供面对面交流的环境，安排课程组老师坐班答疑，学生只要有问题，可随时找老师进行面对面交流。③利用网络技术构建基于移动端的学习平台和学习论坛，学生通过学习平台可进行预习和知识巩固，此外，教师每周都会有一到两次在线课堂，讲授课程重点和难点，并在线答疑，以此解决学生的遗留问题；学习论坛为学生提供了信息共享空间。④建立QQ和微信学习交流群，为课程学习爱好者提供一个开放的交流环境和学习空间。

2.4 阶段测试期末考核以合理评价学习结果

阶段性测试有助于学生对学习内容及时总结，形成一种“学习—总结—再学习—再总结”循序渐进的学习习惯；同时，基于阶段性测试结果，教师也能及时发现问题并进行查漏补缺，提高教学效果，结合期末考核结果，将更科学合理地评价学生的学习结果。

程序设计基础课程阶段性测试分为8个阶段进行，阶段性测试成绩占80%，期末考核成绩占20%，取消了作业、实验报告及考勤等形式的平时成绩。阶段测试与期末考核相结合的考核评价体系见表1。

3 全学时实验教学模式的实践结果

我校自2014年9月以来，不断进行程序设计基础课程的教学改革，先后进行了实验学时调整、教学内容优化、考核方式无纸化等工作，2016年9月开始全面实施全学时实验的教学模式，大幅提升了学生编写完整程序的能力、分析解决实际问题的能力、参加学科竞赛的获奖比例（改革成效如图1所示），这种教学模式的优点在后续数据结构课程学习中体现尤为明显。问卷调查结果显示，绝大多数学生更愿意接受全学时实验教学模式，学生普遍认为多实践多动手才是学好编程语言最有效的途径。同时，这种教学模式也得到了省内其他高校同行的认可。

4 结 语

程序设计基础作为计算机类相关专业的一门专业基础课，目的是使学生熟练掌握计算机编程语言的程序设计方法，培养学生利用计算机解决实际问题的能力[6-8]。全学时实验教学模式在该课程中的应用取得了一定的效果，这为面向对象程序设计（C++）、Java程序设计基础等课程的教学改革奠定了坚实的基础。

表1 考核评价体系

图1 近3年程序设计基础课程教学改革成效