探析五導法的程序設計課程群教學(xué)研究論文

　　摘要：針對程序設計課程群的教學(xué)，以人才培養目標的定位為基礎，提出基于五導法的教學(xué)模式，分別闡釋“導教、導學(xué)、導思、導用、導創(chuàng )”的含義和具體實(shí)施辦法，說(shuō)明如何圍繞教學(xué)內容建立三維的教學(xué)資源，實(shí)施混合式教學(xué)，采用多樣化的考核方式，以提高程序設計課程群的教學(xué)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：程序設計；課程群；教學(xué)模式；混合式教學(xué)

　　1背景

　　程序設計課程群包含的課程主要有程序設計基礎（C語(yǔ)言）、數據結構、面向對象程序設計（Java語(yǔ)言）、程序設計課程設計等，是計算機專(zhuān)業(yè)的基石。這些課程之間存在緊密的依存、遞進(jìn)關(guān)系。對于廣大的地方高校來(lái)說(shuō)，開(kāi)展程序設計課程群的教學(xué)研究，就是研究這些課程知識的“教法、學(xué)法、用法、創(chuàng )法”。文章將從教與學(xué)著(zhù)手，探討在教學(xué)中的所用、所感、所思、所改。

　　2五導法

　　所謂“五導法”就是在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行的導教、導學(xué)、導思、導用、導創(chuàng )。

　　2.1導教

　　2.1.1知識點(diǎn)化繁為簡(jiǎn)

　　對于地方院校來(lái)說(shuō)，計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養計劃中通常會(huì )先講授程序設計基礎（C語(yǔ)言）、再講授數據結構、最后講授最流行的面向對象語(yǔ)言——Java。在這些課程中存在大量的基本語(yǔ)法、原理和技巧，譬如：C語(yǔ)言的輸入輸出格式控制、運算符、表達式、運算規則、賦值語(yǔ)句等，靈活多樣；數據結構中指針的使用無(wú)處不在；Java語(yǔ)言中包含權限的交叉融合、對象與引用的多態(tài)性等。對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，教師必須采取有效的策略，比如選擇性講授，即先講授最常使用的知識、應用方式，且大量運用演示法、案例法，讓學(xué)生在實(shí)例中逐步理解、掌握、熟悉；再逐步延伸，增加深度和廣度；最后還需要有畫(huà)龍點(diǎn)睛的總結。在C語(yǔ)言教學(xué)中，若只顧及語(yǔ)法知識的全面性、完整性，將會(huì )導致顧此失彼、欲速而不達的結果；若只注重算法，而輕視、忽視基本語(yǔ)法，將導致程序代碼的編寫(xiě)寸步難行、錯誤百出。所以，要秉持語(yǔ)法夠用的原則。在數據結構課程中，大量的教材在講述順序線(xiàn)性表時(shí)，都是直接采用動(dòng)態(tài)申請連續空間的方式來(lái)存儲線(xiàn)性表中的元素[1]。這種方式顯著(zhù)地增加了學(xué)生學(xué)習的難度。為什么不先講述使用靜態(tài)的數組來(lái)存儲元素，再過(guò)渡到動(dòng)態(tài)的存儲方式呢？所以，教師講授時(shí)要化繁為簡(jiǎn)、由易及難、逐步深入，遵循循序漸進(jìn)的認知規律。

　　2.1.2思維的轉化

　　雖然程序設計的算法來(lái)源于數學(xué)，但不能照搬數學(xué)思維。譬如：三個(gè)數如何求最大值。數學(xué)思維使用的是三個(gè)單分支的if語(yǔ)句，且每個(gè)if語(yǔ)句中的表達式都是由兩個(gè)與運算符連接三個(gè)關(guān)系表達式構成的；而程序設計思維使用的是一個(gè)賦值語(yǔ)句、兩個(gè)單分支的if語(yǔ)句，且每個(gè)if語(yǔ)句中的表達式只是一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系運算。顯然，后者不僅效率高，而且運用了程序設計中經(jīng)常使用的一種技巧和思維，即“假設第一個(gè)數就是最大值”[2]。數學(xué)思維向程序設計思維的轉變，需要一個(gè)過(guò)程、一段時(shí)間，需要培養。在程序設計教學(xué)的推進(jìn)過(guò)程中，還存在著(zhù)一個(gè)程序的main函數向多個(gè)子函數的轉變（即程序模塊化）、過(guò)程化程序設計向對象化程序設計的轉變等，這是思維的轉變，也是教學(xué)的難點(diǎn)。

　　2.2導學(xué)

　　2.2.1量變到質(zhì)變

　　學(xué)習沒(méi)有捷徑，只有經(jīng)歷大量的代碼練習，才能保證編程水平質(zhì)的提高。對于常用算法必須爛熟于心，日積月累，才能熟練生巧，才能應用，才可能有創(chuàng )新。

　　2.2.2課堂內外“三步曲”

　　每一門(mén)課程，教師必然對其有著(zhù)深入的研究；每一節課，課堂上的教學(xué)內容必然是豐富的，重點(diǎn)和難點(diǎn)必然是清晰的。因此，需要學(xué)生課前預習、課上專(zhuān)心、課后復習。只有做到了課前預習，課堂上的學(xué)習才會(huì )是有的放矢；只有做到了課后復習，才能鞏固課堂知識。所以，只有真正做到了“課前預習、課上專(zhuān)心、課后復習”的課堂內外三步曲，才能實(shí)現高效課堂。

　　2.2.3“三動(dòng)”學(xué)習法

　　在實(shí)際教學(xué)中，教師發(fā)現，程序設計的初學(xué)者，在閱讀自己或他人編寫(xiě)的程序代碼時(shí)，采取的方式只是“動(dòng)眼”，即用眼睛死死地盯著(zhù)程序代碼行中的各個(gè)符號。這樣僅僅了解單個(gè)表達式、單條語(yǔ)句的表面意思，而不可能清楚變量值的.變化、哪些語(yǔ)句被選擇或被循環(huán)執行了，也就搞不清變量、表達式、語(yǔ)句的真正作用和含義，當然不能歸納出程序的功能，也得不出程序的正確結果。正確的做法是：拿出筆、攤開(kāi)紙，依照程序語(yǔ)句的次序，認真地手工執行程序代碼，把每個(gè)變量當前的值記錄下來(lái)，如果存在循環(huán)，則把循環(huán)體重復執行3~5次，這樣才能清晰掌握每個(gè)變量值的變化情況、每條語(yǔ)句的執行情況，進(jìn)而推導、得出程序的功能或結果。也就是說(shuō)，對于一段程序、一個(gè)算法，只有手工執行，才能理清其執行過(guò)程、功能。因此，在學(xué)習程序設計時(shí)，務(wù)必堅信不勞而獲是天方夜譚，務(wù)必時(shí)刻執行勤能補拙，務(wù)必每題實(shí)踐著(zhù)“三動(dòng)”學(xué)習法，即“動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)眼”[3]。

　　2.3導思

　　2.3.1思考的廣度

　　自頂向下、逐步求精，是程序設計的原則之一。任何復雜的問(wèn)題都可以找到簡(jiǎn)單的原理或者雛形。譬如：3個(gè)整數求最值、10個(gè)整數求最值、數組求最值、選擇排序等。這些問(wèn)題的求解包括從順序結構到選擇結構、到一重循環(huán)、到二重循環(huán)；從單一的main函數實(shí)現到使用子函數實(shí)現。從這個(gè)例子可以看出，只有深刻理解求最值的雛形，才能順利向廣度推進(jìn)。再譬如：使用線(xiàn)性表實(shí)現各種集合運算，對順序存儲來(lái)說(shuō)基本操作就是元素的移動(dòng)（即選擇性賦值），對鏈式存儲來(lái)說(shuō)基本操作就是鏈的連接（即指針賦值）。

　　2.3.2思考的深度

　　在求最值的例子中，包含著(zhù)這樣一個(gè)拓展的問(wèn)題：如何求解一個(gè)數組中的最大值和次大值。一種算法是這樣的：max1=max2=a[0];for(i=1;i<n;i++){if(max1<a[i]){max2=max1;max1=a[i];}elseif(max2<a[i])max2=a[i];}但這個(gè)算法存在Bug，即如果第一個(gè)數就是最大值，則求出的次大值是錯誤的。修正Bug的方式有多種。從此例可以得出：要保證算法的正確性，必須多方測試，特別是邊界、極限、特例等問(wèn)題。對于求最值的問(wèn)題，如何使用面向對象的思維來(lái)求解呢？如果是在main主方法中直接對數組求最大值，而沒(méi)有定義任何其他成員變量和成員方法。這樣的話(huà)，就完全沒(méi)有運用面向對象的思維。正確的思維是：類(lèi)中包含相應的成員變量、成員方法，盡量通過(guò)成員方法去操作成員變量。問(wèn)題的關(guān)鍵是類(lèi)中包含幾個(gè)成員變量最合適呢？需要幾個(gè)重載的構造方法呢？解答了這些問(wèn)題，設計出的類(lèi)才具有普適性、重用性，才是真正面向對象的思維。

　　2.3.3思考的維度

　　隨著(zhù)學(xué)習的不斷深入、知識的不斷積累，隨之而來(lái)的是思考的深度、廣度以及維度。解答一個(gè)問(wèn)題可能有多種算法，通過(guò)多維度的思考、比較、分析，才能挑選出最清晰、最高效的算法。譬如：1-2+3-4+...…-100解答這個(gè)問(wèn)題有多種方法，如每次把符號位乘以-1、判斷當前項的奇偶性、把奇偶項分開(kāi)計算、使用模運算來(lái)確定符號位、使用位與運算來(lái)確定符號位等，關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)現各項的正負相間。這些方法中最后一種方法無(wú)疑是最“高大上”的。思考是建立在對相關(guān)知識熟練掌握基礎之上的，否則就是緣木求魚(yú)、胡思亂想。

　　2.4導用

　　學(xué)習的目的不是為了考試，是為了應用。譬如：在C語(yǔ)言中，模運算(即%)的意思是兩個(gè)整數相除，（商是整數）取余數�；�本應用有奇偶數的判別、素數的判別、整數各位數字的分離等，進(jìn)一步的應用有求最大公約數、數學(xué)黑洞等，高級應用有模冪運算、孫子問(wèn)題（中國剩余定理）、凱撒密碼等[4]，這些都是模運算的經(jīng)典應用。在近年廣受關(guān)注的大眾化競賽“藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才大賽”中，也不乏模運算應用的試題。在模運算的應用從低級到中級、再到高級的過(guò)程中，往往是混合多方面知識的綜合應用，應用絕對不是生搬硬套，而是建立在模仿、思考基礎之上的。

　　2.5導創(chuàng )

　　應用的升華就是創(chuàng )新，或者說(shuō)應用的最高境界就是創(chuàng )新。教、學(xué)、思、用都是為創(chuàng )新服務(wù)的。在“大眾創(chuàng )新、萬(wàn)眾創(chuàng )業(yè)”的時(shí)代背景下，讓學(xué)生廣泛參與到各級各類(lèi)競賽、創(chuàng )業(yè)、創(chuàng )新活動(dòng)中，以賽代練，在活動(dòng)中學(xué)習、思考、應用、創(chuàng )新。

　　3教學(xué)資源和平臺

　　為保證“五導法”教學(xué)方式的順利實(shí)施，構建了三維的教學(xué)資源和平臺。借助精品課程教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò )資源，進(jìn)行教學(xué)資源的二次開(kāi)發(fā)，形成特色鮮明的校本教學(xué)資源，建設成理論教學(xué)“點(diǎn)資源”、實(shí)踐教學(xué)“線(xiàn)資源”、網(wǎng)絡(luò )共享課程“面資源”的教學(xué)資源體系。在教學(xué)中推行分類(lèi)教學(xué)平臺，實(shí)現資源聚集；在實(shí)驗教學(xué)中實(shí)現理論學(xué)習與實(shí)踐的對接；利用幕課平臺和資源，實(shí)現學(xué)分認證；利用共享課程資源開(kāi)展翻轉課堂學(xué)習。多維的教學(xué)資源和教學(xué)方式，滿(mǎn)足和豐富了學(xué)生多元化學(xué)習的需求和發(fā)展。

　　4結語(yǔ)

　　在實(shí)際教學(xué)中，因地制宜，將“案例式、演示式、漸進(jìn)式、啟發(fā)式”等教學(xué)方法融合在一起，變“授人以魚(yú)”為“授人以漁”，開(kāi)展“翻轉課堂”的教學(xué)模式，使學(xué)生的學(xué)習模式發(fā)生了革命性變化，變被動(dòng)學(xué)習為主動(dòng)學(xué)習。學(xué)生在自主學(xué)習、獨立探索、協(xié)作學(xué)習與實(shí)踐、交流互動(dòng)、成果報告和評價(jià)反饋中，達到知識的傳授和內化，達到能力的提升和拓展，充分體現以學(xué)生為主體、能力培養為核心的教育思想。

　　參考文獻：

　　[1]嚴蔚敏,吳偉明.數據結構(C語(yǔ)言版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002:24,27.

　　[2]楊路明.C語(yǔ)言程序設計教程[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社.2005:48.

　　[3]熊啟軍.基于漸進(jìn)啟發(fā)式的數據結構線(xiàn)性表的教學(xué)[J].現代計算機,2011(6):34.

　　[4]ld326的專(zhuān)欄.模運算[EB/OL].(2012-08-18)[2016-10-13].http://blog.csdn.net/ld326/article/details/7880429.

　　作者:熊啟軍 程格平 屈俊峰 谷瓊 單位:湖北文理學(xué)院數學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院

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