程序設計基礎課程教學質量提升路徑實踐探索

蘇國棟 郭永寧 趙少卡

摘要：針對程序設計基礎課程特點并結合教學實際，探索在教學過程中通過改變教學理念、融入課程思政、靈活采用多種教學方法和教學手段、注重實踐教學、構建多元化的學習平臺、優化課程考核和評價體系等措施來提高教學質量，培養高技能應用型人才。

關鍵詞：程序設計；課程思政；教學；實踐

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A

章編號：1009-3044（2022）31-0158-03

1 引言

近年來，計算機的應用得到廣泛普及，大力發展“智能+”產業也成了中國各行業轉型的重中之重，旨在提升產業效率，實現以勞動力為主的重復制造向自動化、數字化生產轉變。而實現自動化和數字化需要依靠計算機程序設計工程師來實施。因此，如何培養高技能的程序設計工程師就變得尤其關鍵。

其中，程序設計基礎作為計算機類專業的基礎課程，是計算機類本科生學習程序設計的入門課程，是培養高技能的程序設計工程師最重要的一環。通過該課程的學習，不但使學生掌握高級編程語言的知識、編程技術和基本算法，而且培養了學生嚴謹求實作風和對程序設計的興趣，掌握計算思維和程序設計的思想和方法，具備利用計算機來求解實際問題的基本能力，為其他后續課程的學習打下扎實的基礎，因此，程序設計基礎課程教學質量在計算機類專業本科生教學中的重要性不言而喻。另一方面，計算機應用技術的普及、多媒體技術的成熟和新媒體技術的發展，進一步推動著傳統程序設計基礎課程在教材、教學方法和教學模式等方面的改革[1-3]，仍處于探索和發展階段?；诖?，本文分析了程序設計基礎課程教學中存在的問題，并就如何提高程序設計基礎課程教學質量進行探索。

2 程序設計基礎教學中存在的問題

現有計算機專業的程序設計基礎教學往往存在著以下幾個方面的問題：

1） 教學理念落后。以應試教育為主的教學理念難以滿足現代學生的心理需求，且不利于學生素質能力的培養。

2） 育人的缺失。程序設計基礎課程教學只進行知識能力的培養，而忽視了大學生世界觀、人生觀和價值觀的塑造。

3） 教學方法和手段單一。傳統的以講授法的教學方法仍是主流形式，難以在課程中采用多元教學法。單一的教學手段，不利于激發學生學習興趣，并難以有效、及時了解學生的學情。

4） 實踐內容和平臺陳舊。沒有充分利用跨區域、跨時域的優質課程學習平臺和編程類平臺，使得學生缺乏獲取知識的渠道和知識的擴展。

5） 課程評價體系不靈活。傳統的課程評價體系中以考試成績為主，而忽視了學生的個性發展，未能融合多元的、可量化的考核指標。

針對上述問題，本文從5個路徑進行程序設計基礎課程教學質量提升實踐探索，如圖1所示。

3 改變教學理念、融入課程思政

首先要摒棄程序設計語言課程只以講述語法為主的落后面貌，本著面向未來的精神，把程序設計語言從應試課程轉變為一種實踐工具，主要目的不再局限于使學生單純地了解和掌握程序設計語言的基本語法規范，而是要致力于培養學生運用程序設計語言解決實際問題的能力；以程序設計語言為工具，融入軟件工程學的知識，介紹程序設計的基本思想和方法，重視在新形勢下的新方法、新規則和新思想的傳授，把程序設計領域最新、最有價值的思想和方法融入古老的程序設計語言中，給程序設計語言一個煥然一新的姿態，并讓學生從多角度、以多方式去了解和掌握程序設計語言以及程序設計的精髓，著重培養學生無論以后在學習、工作中使用什么語言編程，都具有靈活遷移這些思想和方法的能力。

其次，要精心挖掘課程背后的思政元素，圍繞價值塑造、能力培養、知識傳授的三維教學目標，充分挖掘專業知識中蘊含的思想、哲理、觀點、精神等融入課程教學中，實現全員、全程、全課程育人，實現立德樹人根本任務與課程的同向同行，形成協同效應，不斷提升學生的家國情懷、人文素養、科學精神與職業道德[4]。具體，可通過以下四個方面進行挖掘：1） 樹立愛國情懷。緊跟時事，引例諸如我國超算“神威·太湖之光”打破了國外的技術封鎖等突破性實踐，厚植學生的愛國主義情懷，增強他們的民族自豪感。2） 激發科技報國的使命擔當。在教學過程中，教師時常與學生交流學習編程的初心和使命。鼓勵學生立志參與國產操作系統和編程語言的設計和研發，從而打破國外在這方面的壟斷霸權。培養他們為國效力為國爭光的理想信念、科技報國的使命擔當和鍥而不舍的奮斗精神。3） 培養大國工匠精神和創新思維。程序設計是一項需要一絲不茍且邏輯非?？b密的工作。1996年，阿麗亞娜5型運載火箭的首航，因控制軟件引發的問題導致火箭在發射37秒后自身毀滅，是歷史上損失最慘重的軟件故障事件之一。因此要培養認真嚴謹的學習態度、精益求精的大國工匠精神和勇于創新的信念。4） 強化工程倫理教育。為了培養新時代軟件開發后備人才，夯實我國在軟件開發領域的重要地位，本課程結合互聯網用戶數據泄露問題帶來的安全性隱患，讓學生樹立程序設計與軟件開發的安全意識，告誡他們要學好程序設計當紅客，堅決不做黑客，設計編寫傳播非法軟件將承擔相應的國家法律責任，培養學生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，要求他們按規則辦事，遵紀守法。

4 靈活采用多種教學方法和教學手段

4.1 引入“實例教學”法和“任務驅動”教學模式，提高學生學習興趣和解決實際問題的能力

秉持以學生為本的教學理念，通過引入“實例教學”法和“任務驅動”教學模式驅動教學法，改變傳統滿堂灌的做法，充分調動學生學習的積極性，使學生積極參與到教學活動中來。在新教學模式實踐過程中，積極鼓勵學生開放式思考和質疑，努力在尊重學生思維和教師良性引導間取得平衡，致力于創建更加自由的學習和討論空間，最終建立學生學習信心和興趣。此外，在培育學生解決實際問題能力方面，通過精心設計實例，既盡量覆蓋程序設計語言中的主要語言要素又給學生一個比較實際的切入點入手初級程序設計；然后再通過環節引導和實例進階將此實例不斷修改、擴充，形成局部知識點串接，啟發學生細化問題求解，引導學生逐步參與到程序的編寫和修訂過程中。比如：在引入循環結構這一概念時，可以通過提出問題j：輸入三角形的三邊長，求三角形面積（設輸入的三條線段a，b，c能構成三角形），來復習順序結構，接著在問題j的基礎上去掉假設條件，提出問題k：輸入三角形的三邊長，求三角形面積，來復習選擇結構。進階地，在問題k的基礎上提出問題l：不斷輸入三角形的三邊長，求三角形面積，直到用戶按“Y”鍵結束程序。通過實例設計與問題進階，自然地引入循環結構這一概念，并且圍繞循環結構概念展開教學，最后綜合利用選擇結構（if） 和循環結構來共同解決這一相對復雜且具有一定實際意義的問題。在這樣的實例教學中，因為有提出問題、解決問題、擴展問題、再解決問題、對解決問題的方法評價、優化設計等幾個環節，實際上是一個螺旋式滾動向前的教與學過程。在這個螺旋式不斷向前的教與學過程中，能夠非常自然地調動學生參與，而且通過問題的不斷擴展，有效開闊學生的思維，使得學生在課堂上真正地成為“主體”，教師扮演“主導”角色，取得了良好的課堂教學效果。

4.2 利用現代化的教學手段，提高教學效率

通過精心制作程序設計基礎多媒體課件及電子教案，利用多媒體投影進行教學，一方面可以將抽象理論利用動畫的方式描述出來，該直觀、有效的教學手段對于化解教學中的重點、難點問題可起到積極作用。如在講解遞歸函數的漢諾塔問題時，通過動畫演示盤子在三根柱子上的移動過程，使學生對這一典型而又難以理解的遞歸問題有直觀的印象。另一方面通過使用多媒體教學節省了大量板書時間，加大了課堂講授的信息量，教師在有限的學時中將更多時間放在重點、難點的教學，也有更多時間為學生答疑解惑及學習方法的指導。不過在利用多媒體教學時，還要注意結合傳統的板書，如在講解程序設計的算法思想、思路和步驟時就要啟發、調動學生利用已有的知識參與到程序設計中來，而不是將事先編好的程序直接顯示給學生，旨在培養學生良好的程序設計方法和解決實際問題的能力。除了主體教學內容采用現代化教學之外，利用諸如作業盒子等互動類輔助教學工具來提供教學練習和信息反饋，從而廣泛調度學生參與教學活動，實時了解學生對知識點的掌握程度，構建老師、學生與教學內容之間的多元化聯系，形成雙向良性循環。

5 注重實踐教學

在實踐教學中，為了培養學生程序設計思想和編程能力，精心設計實驗教學內容并選用合適的實驗教學方法。首先在實驗教學內容上，遵循由淺入深、循序漸進、精講多練的原則，以主要知識點為主線、兼顧趣味性和實用特點，采用“小實驗”與“大實驗”相結合的方法來設計實驗項目，如圍繞著設計一個實用的可用菜單操作，具有增加、排序、查詢、刪除、修改、顯示學生記錄并對指定文件進行操作等功能的“學生成績管理系統”這樣的“大實驗”，把其各個子功能設計成“小實驗”融入各個相關的主要知識點的實踐教學中。其次在實驗教學方法的選用上，根據課程的性質要求、學生的情況等，在教學的不同階段，靈活選用各種實驗教學方法。如在程序設計語言教學過程中，在開始階段，可以使用驗證法：即給出若干程序，讓學生調試運行，分析結果，以此來熟悉程序設計語言的運行環境，程序的編輯、調試方法；在教學中期，可以多采用模仿法：即模仿已講解過的典型例題或算法編制出自己的程序，以達到舉一反三的目的；在教學末期，應多使用探索法：即在實驗指導中，可不必明確指定實驗步驟，只給出實驗要求和目的，讓學生自行設計實驗方案，這樣可以增強學生獨立性和主動性。最后為了提高學生綜合編程能力，配合理論教學，還單獨開設了一門程序設計基礎實踐，要求學生完成一個具備增加、刪除、修改、查詢等功能、代碼量在500行左右的綜合性程序，并且這種做法也推廣到其他相關課程中，如數據結構、面向對象程序設計等。

6 構建多元化的學習平臺，進一步提高學生學習和實踐能力

首先通過建設在線開放課程探秘神奇的程序世界在學銀在線上發布，構建了線上線下一體化教學環境，促進學生自主學習。慕課平臺完成了兩個環境的構建：一是構建了慕課教學平臺支持下的課堂知識學習環境，可以充分利用學習通等軟件，組織多種形式的面對面翻轉教學活動，利用簽到、投票、搶答等功能開展全方位的混合式教學。二是構建了慕課教學平臺支持下的課后知識遷移環境，可以根據課堂教學進展以及學生掌握情況，合理設置課后探究學習任務，促進學生對所學知識的深化鞏固。

其次構建課程實驗教學輔助平臺，該平臺具有比較完備的課程實驗教學管理，支持在線作業、在線實驗、在線考試、在線答疑等課程管理功能，同時構建了一個支持代碼自動評測的自動化交互學習環境，有效提高了實踐教學質量。

此外，積極組織開展相關課程的系列講座，組建編程集訓隊，舉行程序設計及課外科技作品競賽，鼓勵學生參加各類不同層次的競賽，如中國大學生程序設計競賽 （CCPC） 、藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽、中國高校計算機大賽團隊程序天梯賽、RoboCom機器人開發者大賽等。通過這些第二課堂的活動，以激發學生學習和鉆研的興趣。

7 優化課程考核和評價體系

首先積極通過教學活動、定期聽課制度、期中教學檢查、師生代表座談會、問卷調查等方式廣泛征求意見，并建立學生評教信息反饋機制，及時將相關信息加以反饋，以不斷完善課程教學方法、改進課程建設方案。

其次通過改進本課程的考核方法，關注客觀化考核與主觀化考核的結合、過程化考核與個性化考核的結合，得到最真實的學生實際能力反饋信息，以促進教學方法與授課質量的提高。程序設計是一個“從量變到質變”的過程，學生只有通過一定代碼量的訓練才能達到課程訓練的基本目標，因此要求學生通過實踐教學和平臺工具，在該課程學習階段，應編寫不少于2000行的代碼，在課程考核時實施加權綜合評價方法，注重平時代碼成績、慕課學習成績、期中考核成績、期末考試成績的多元考核指標結合。

8 結束語

實踐表明，上述教學措施的推行有效地提高了教學質量，改善了教學效果，學生的計算思維和實際編程能力得到鍛煉和提高。學生在各級各類的學科競賽中特別是程序設計類競賽中頻頻獲獎。但教學改革是一個長期的過程，它需在實踐中不斷深入與完善，以適應科學技術的發展和社會對高技能應用型人才的需求。

參考文獻：

[1] 楊凡.C語言程序設計教學改革模式的探索與實踐[J].福建電腦，2022，38（9）：59-62.

[2] 蘇小紅，王宇穎，孫志崗.C語言程序設計[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 史蒂芬·普拉達.C Primer Plus中文版[M].6版.北京：人民郵電出版社，2019.

[4] 趙少卡，郭永寧，林為偉.高級語言程序設計[M].北京：電子工業出版社，2020：54-55，60-61，80-81.

【通聯編輯：朱寶貴】

收稿日期：2022-04-25

基金項目： 2020年福建省本科高校教育教學改革研究項目（FBJG20200056） ；2019年福建技術師范學院網絡教育名師培育支持計劃（WLMS005） ；福建省自然科學基金項目（2020J01300， 2022J01971， 2022J01974） ；2020年福建省線下一流課程——《程序設計基礎》

作者簡介：蘇國棟（1989—） ，男，講師，碩士，主要研究方向為多媒體信息安全、人工智能應用等；郭永寧（1966—） ，男，教授，碩士，主要研究方向為計算機應用、信息隱藏等；趙少卡（1980—） ，男，副教授，碩士，主要研究方向為云計算、軟件工程等。