程序設計課程短學期教學實踐探究

陳益　童亞拉

摘 要：為加強新時代高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量與行業(yè)人才需求發(fā)展深度融合，以C程序設計課程為例進行短學期教學實踐，通過學生完成語法驗證、系統(tǒng)大作業(yè)、參加學科競賽檢驗學習效果等，分析短學期賦予程序設計課程實踐操作的意義和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的內(nèi)涵。短學期在保障程序設計課程實踐操作環(huán)節(jié)師生間無障礙連續(xù)溝通和高效互動的同時，指導學生積極思考、努力探索和解決新問題，為培養(yǎng)學生綜合能力起到了良好作用。研究表明，短學期實踐對提高學生綜合素養(yǎng)和人才培養(yǎng)質(zhì)量，以及促進高等院校與行業(yè)融合發(fā)展起到了積極作用。

關鍵詞：程序設計課程;短學期平臺;融合發(fā)展;人才培養(yǎng)

DOI：10. 11907/rjdk. 191401

中圖分類號：TP434 ? 文獻標識碼：A??????????????? 文章編號：1672-7800（2020）003-0269-03

A Short Term Discussion on the Constructive Role of Programming in Practice

CHEN Yi，TONG Ya-la

（School of Science，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，China）

Abstract： In order to strengthen the deep integration of the quality of higher education talent training in the new era with the development of industry talent demand， this article takes the C programming course as an example for short semester teaching practice， analyzes students grammar verification， systematic homework， and participates in subject competitions to check the learning effect. The significance of short term programming course practice operation and the connotation of improving the quality of talent training were analyzed from the perspective of students completing grammar verification， systematic large assignments， and participating in discipline competitions to test learning effect. While ensuring barrier-free continuous communication and efficient interaction between teachers and students in the practical operation of program design course， the short semester also guides students to think positively， explore and solve new problems， and plays a good role in cultivating students comprehensive ability. Through analysis， it is proved that the practice of short term has indeed played a positive role in the improvement of students comprehensive quality， the quality of talent training in higher education， and the integrated development of colleges and universities and industries.

Key Words： programming design; talent training; integrative development; short term platform

0 引言

行業(yè)要求高校畢業(yè)生具備較高的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合素養(yǎng)和應變能力，高等院校的學科專業(yè)教學要與行業(yè)實際需要相契合，注重實踐，增加學生對行業(yè)模擬或真實場景的實踐機會。要達到該目標僅憑學時有限的理論課和實驗課，顯然無法滿足需求。短學期制是高校應新時代行業(yè)要求作出的反應，教師進行教學活動重建，增加實踐、互動、合作、檢驗等過程，為學生模擬仿真構(gòu)建行業(yè)環(huán)境。

全國高等學校本科教育工作會議強調(diào)人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效果是檢驗本科教育一切工作的根本標準[1]。學期制是高等院校本科辦學理念、體系結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的實施模式，高等院校大多實行春秋兩學期制。當前，多學期制被納入了高等教育研究范疇，多學期（又稱為“三學期”，或“短學期”）制是在保證原有春、秋兩學期教學周次不變的情況下，利用寒、暑假時間開展教學活動，師生共同參與，學生在短學期結(jié)束前參加答辯，考核合格獲得有效學分[2]。

為滿足不同年級學生的實踐需要，短學期一般會涵蓋多種類型，項目來源包括教師科研、思政實踐、社會實踐、綜合性設計實驗、校外實習實訓、技能培訓等。本文根據(jù)所授課程教學實踐的切實需要，以短學期中的一個小類即綜合性設計實驗為例，對程序設計課程群中C程序設計的教學實踐進行重構(gòu)，探討短學期綜合性設計實驗類型在程序設計課程群實踐環(huán)節(jié)的積極作用，為促進高校人才培養(yǎng)質(zhì)量與行業(yè)實際需要相契合創(chuàng)造條件。

1 借助短學期加強編程實踐，完成程序設計課中基礎語法驗證

相較于其它專業(yè)課程而言，程序設計課更注重實踐，其所有成果均來自于大量的驗證性實踐或設計性實踐操作，任何一門程序設計課程無論怎樣強調(diào)動手實踐都不為過[3]。

以C程序設計課程教學為例，總學時數(shù)飽滿，課堂上對程序的分析、驗證尤其是偏難程序的調(diào)試過程就很充分;總學時數(shù)被精簡，教學就必須對內(nèi)容作調(diào)整和壓縮，教師將重點放在普遍問題的分析上，驗證、調(diào)試程序的過程可能被省略，需要學生利用課下、實驗課時自己去驗證或深入學習[4]。就程序設計本身而言，直接進行分析的效果遠不如調(diào)試。此外，有些問題不作深入分析，易出現(xiàn)部分學生“吃不飽”的情況。針對所遇問題與教師進行線上討論，也能得到部分解決，但畢竟時間零碎，想建立全面、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還是有所欠缺。即使在實驗課時能有機會與教師進行面對面探討，但受課堂時間等因素所限，討論僅能解決眼前困境，沒有將問題進行發(fā)散和深入探究，難以舉一反三[5]。

比如，用程序設計思想解決斐波那契（Fibonacci）數(shù)列增長，問題看似簡單，首次出現(xiàn)在C程序設計的循環(huán)控制中，要求利用3個動態(tài)變量的賦值、平移完成前20項或前40項數(shù)列的增長[6]。通過前期學習，學生已經(jīng)習慣于順序和選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)控制中循環(huán)變量和循環(huán)體本身自帶難點，數(shù)列增長的過程要求在循環(huán)體中對變量先賦值、后平移，兩項操作反復多次方可實現(xiàn)[7]。這種情況下，僅憑教師引導難以讓學生深入理解數(shù)列增長過程。素數(shù)、拆數(shù)、查找、求最大（?。┲档葐栴}都有一題多解、由淺入深的解法。對于同一問題，只要掌握了其核心處理過程，便可實現(xiàn)“應用變寬泛、方法有多樣、編程更靈活”。如果一開始在循環(huán)中被卡殼，后面恐怕學生不會愿意深入探索了。由此可見，學生需要足夠的時間去驗證和消化課程內(nèi)容。

利用短學期能有效解決這類問題，短學期的時間比較集中，但有別于實驗課堂45分鐘的絕對集中[8]。在短學期學習斐波那契（Fibonacci）數(shù)列增長問題，師生時間集中且自由，可同在一間實驗室，或約定一個確定的在線討論時間，對問題進行全面探討，參與變化的變量賦值、平移全過程，直至每個細節(jié)都被吃透。類似于斐波那契（Fibonacci）數(shù)列、素數(shù)等課堂上沒來得及消化的內(nèi)容，學生都可以利用短學期探尋清楚。學生能根據(jù)教師布置好的作業(yè)，自行分析問題、編寫程序、調(diào)試程序，碰到難解的問題時，集中在半天時間內(nèi)解決，效率得以極大提高[9]。

仍以斐波那契（Fibonacci）數(shù)列增長為例，在掌握了循環(huán)控制后，當數(shù)組的例子中再次出現(xiàn)該問題時，學生不會產(chǎn)生畏懼，能順利將數(shù)組與循環(huán)配合，解決問題的過程更加簡便，還能作一定擴展，比如可以考慮用遞歸、指針等方式實現(xiàn)斐波那契（Fibonacci）數(shù)列的增長[10]。如圖1、圖2分別列舉了用基本循環(huán)和數(shù)組處理斐波那契數(shù)列前20項的過程。循環(huán)的處理過程是，將數(shù)列的第一項和第二項分別用x1、x2兩個整型變量表示，并給它們賦值為1，第三項用整型變量t表示，其值等于第一項x1加上第二項x2，然后讓x1、x2、t 3個變量整體作一次平移，得到新的x1、x2和t，即算法x1=x2;x2=t;t=x1+x2，得到第四項，以此類推，得到后面各項，直到20項為止，顯然循環(huán)從第三項開始，共進行18次得到前20項的數(shù)據(jù)。斐波那契數(shù)列問題，用數(shù)組處理更加直接、便于理解，數(shù)組中的元素是連續(xù)存放的，只要找出這些元素之間的關聯(lián)度，問題就解決了。如果將斐波那契數(shù)列的各項都存入數(shù)組fib[20]中，其中第一項和第二項的值分別為1，從第三項開始，每項為前兩項的和，通項式為fib[i]=fib[i-1]+fib[i-2];數(shù)組的下標從0開始，循環(huán)i的初始值為2;直到19結(jié)束，數(shù)組中前20項的每個元素便按照對應的下標存放到內(nèi)存單元中，這一處理過程比普通循環(huán)中變量的平移更容易理解。兩種方法都可以在短學期中讓學生對源程序進行單步調(diào)試模擬，就計算機處理問題的過程加以分析，直觀且便于掌握。其它問題都同樣能夠得到解決，這里不再一一贅述。

2 借助短學期高效完成軟件設計性大作業(yè)，用競賽檢驗效果

教學過程中，為照顧班級整體水平，并考慮學時數(shù)受限問題，上機實驗多數(shù)都屬驗證性內(nèi)容，工作量小，而設計性、拓展性、工作量稍大的內(nèi)容或往往涉及不多，或涉及不到，這不利于培養(yǎng)學生思維發(fā)散、分析問題、解決問題的能力[11]。

短學期形式多樣，支持師生間的雙選。教師提供的項目名稱先上傳到學校的校友邦平臺，供學生在統(tǒng)一時間自由選擇，學生的第一選擇方式是線上，教師在學生選好后查看校友邦平臺的選擇信息。一般而言，平時跟教師溝通相對多、對程序設計感興趣的學生容易被勾選，點擊加入學生信息，從而建立好雙選通道，其他學生可再進行其他教師項目選擇[12]。在師生的短學期通道建立好后，短學期便進入到實質(zhì)性階段。在以往短學期中讓學生系統(tǒng)完成一些相對綜合的內(nèi)容。比如，在選擇結(jié)構(gòu)中完成傻瓜式四則計算器程序設計編寫、在循環(huán)結(jié)構(gòu)中完成“百錢買百雞”程序設計編寫、在數(shù)組中完成歌曲比賽評分統(tǒng)計程序設計編寫、在函數(shù)章節(jié)完成“三天打魚、兩天曬網(wǎng)“程序設計編寫、在指針章節(jié)完成逢3退出小游戲程序設計編寫、在結(jié)構(gòu)體章節(jié)完成學生信息登記表程序設計編寫、在文件章節(jié)完成計算電話費程序設計編寫[13]。

按照教材內(nèi)容由淺入深的順序排列，每個問題主要利用某章的知識點完成，但越往后面的問題，越需要用到前面的知識點。比如將“三天打魚、兩天曬網(wǎng)”的項目放在函數(shù)中，但完成過程需要選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和函數(shù)模塊的綜合。這些項目相較于實驗課題目，加大了工作量，增強了綜合性，能獨立或在指導教師指導下完成這些項目編程、調(diào)試工作的學生，其對C程序設計課程的理解會更加通透。

再如，針對《面向過程程序設計與面向?qū)ο蟪绦蛟O計的案例分析-以C與Java為例》項目，期間可布置“貪吃蛇”“坦克大戰(zhàn)”“打魚曬網(wǎng)”等大家熟悉的例子讓學生練習并加以比較，一是促進學生對新知識的自主學習和已學知識的靈活運用，二是讓學生更好掌握不同語言的軟件程序設計規(guī)則和原理，完成對復雜問題逐一瓦解、逐步攻關的良好累積。完成這樣的項目后，在程序設計上，學生分析問題、設計方案、調(diào)試程序、撰寫文檔等能力都會大幅提升，系統(tǒng)設計能力逐步顯現(xiàn)。短學期答辯中對問題的陳述、設計過程演示都非常有序、清楚。

完成比較系統(tǒng)的程序設計后，可與其它課程的知識點進行融合應用，效果可通過一些軟件設計競賽進行檢驗，為下一步學習指明方向[14]。大學生軟件設計大賽、藍橋杯大賽、ACM大賽等都是專門的軟件技能設計賽，有些大賽初賽門檻較高，應提前作好準備，多聽、多看、多學習積累經(jīng)驗，逐步深入[15]。對于有優(yōu)勢的大賽，借助短學期全力以赴作好準備，積極組團、合理分工、協(xié)助互助、集中備戰(zhàn)，以提高獲獎概率。

2017年第三屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽湖北省復賽初創(chuàng)組銅獎項目《一掃無憂》是學生利用短學期實踐在教師指導下所完成的;2018年“創(chuàng)青春”全國大學生創(chuàng)業(yè)大賽銀獎項目《工業(yè)大數(shù)據(jù)分析診斷系統(tǒng)》，也是學生利用短學期實踐在指導教師指導下完成的。值得一提的是，2018級一名學生利用短學期在教師指導下，在藍橋杯競賽中獲得了B組三等獎的佳績。這些成績的取得極大鼓舞了學生后續(xù)學習專業(yè)知識和積極參與學科競賽的興趣。

3 結(jié)語

在充分利用好短學期時間完成程序設計中語法驗證、大作業(yè)調(diào)試后，通過參加一些軟件大賽檢驗學習效果。現(xiàn)在有些軟件設計大賽的主辦或承辦單位是一些知名企業(yè)，舉辦類似大賽是為單位的長期良好發(fā)展挖掘和積蓄新生力量[16]。學生在創(chuàng)新大賽過程中近距離接觸科技前沿，對專業(yè)能力、創(chuàng)新能力提升以及盡快融入行業(yè)等具有良好推動作用[17]。短學期實踐為高校人才培養(yǎng)、促進高校與行業(yè)發(fā)展起到了積極助推作用。

短學期制旨在為學生提供更豐富、更優(yōu)質(zhì)的教學資源，并滿足學生個性化發(fā)展需要，從而更好地提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[18]。本文闡述了短學期對C程序設計課程實踐操作的作用，由小變大，從學生完成語法驗證、系統(tǒng)大作業(yè)，到參加學科競賽等，分析了短學期賦予程序設計課程實踐操作的意義和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的內(nèi)涵。短學期對其它程序設計課程的重構(gòu)和建設同樣具有借鑒作用。

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（責任編輯：孫 娟）

收稿日期：2019-05-08

基金項目：湖北省教育廳哲學社會科學研究項目（19D031）;湖北工業(yè)大學教學研究項目（2018029）;湖北省教育廳人文社會科學研究項目（17Q067）;校級教學改革研究項目（2015035）

作者簡介：陳益（1977-），女，碩士，湖北工業(yè)大學理學院副教授，研究方向為集成電路設計;童亞拉（1966-），女，博士，湖北工業(yè)大學理學院教授，研究方向為集成電路設計。