高級語言程序設計課程教學方法探討論文
高級語言程序設計課程教學方法探討論文
一、當前程序設計教學方法改革的必要性
（一）傳統教學模式、教學方法與程序設計
的學科特點不相適應多媒體課件以其生動性和方便性在高校計算機教學過程中被廣泛應用。然而程序設計是邏輯性和實踐性很強的一門課程，僅僅依靠投影大屏幕和多媒體課件的教學思路無法適應程序設計靈活多變的學科特點，不能對學生創造性思維和自學能力的培養起到積極的作用。還有一些教師過分依賴電子課件，教師變“照本宣科”為“照課件宣科”，容易挫傷學生的學習積極性。另外由于播放電子課件信息量大、速度快，學生沒有得到思考的空間，學習效果并不理想，而且學生無法做到邊聽課邊做筆記，印象較淺，容易遺忘。
（二）學生的動手實踐能力較弱
很多高校在教學過程中更多地注重程序設計語言理論知識的學習而忽視了工程技能的培養。這樣就會導致教師和學生偏重于編程語言語法的教學而對計算思維的培養和工程實踐重視不夠，導致重語法輕算法，實際工程開發能力薄弱。這就要求教師需要布置大量既包含基本知識點又有一定創新性和拓展性的上機實驗，才能幫助學生實現從知識到技能的轉換，鞏固所學的理論知識。
二、程序設計教學方法改革的意義
不斷探討研究和推廣新的教學方式，將更有效的新教學方式應用于計算機教學，是不斷提高教學水平的好方法。程序設計課程的特點是理論與實踐相輔相成，理論是基礎，實踐是手段，應用是目的。很多學生上課能聽懂，但是自己動手編程時感到無所適從。傳統的“在學中用”的教學方法，其重點往往局限于講解基本概念、語句格式、語法等內容，學生往往會考試但解決實際問題的能力較差。若采用“在做中學”的教學方法，以一個應用實例為前導，例如講授講解程序設計時以找最大（小）值、素數、排序、求階乘、求一元二次方程的根等案例形式導入知識點，這樣學生就比較容易接受和掌握所學的知識和內容，實踐技能也在做中得到了鍛煉和培養。教學方法是在教學過程中教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，運用的行為方式與手段的總稱。教學方法既是一門科學又是一門藝術，良好的教學教學方法對于學習興趣的激發和學習效果有著明顯的作用，尤其是程序設計教學方法對于培養工程實踐能力和計算思維起著重要的作用。具體體現在：一是教師的教法不僅關系到教學效果，同時也影響著學生的學習方法，采用什么樣的教學方法對于培養學生的思維模式和知識結構也具有重要的影響。二是程序設計教學法的研究與探索能夠促進本學科教師的教學水平與教學能力，提高教學質量。三是程序設計教學方法的改進能夠引發學生的學習興趣和學習成就感，促進多種教學資源的合理使用，取得最佳教學效果。
三、程序設計常用教學方法
程序設計課程包括講授法、翻轉教學法、案例教學法、任務驅動教學法、演示教學法、情景模擬教學、基于問題的教學法、游戲教學法等。下面主要介紹３種常用程序設計教學方法。
（一）案例教學法
案例教學是根據教學目的和教學內容的要求，通過引入并分析各種案例來開展教學活動的教學方法。案例教學法教學過程是：案例設計—案例分析與討論—案例實現—歸納總結知識點。案例教學法與傳統的舉例說明有著本質區別。傳統的舉例說明一般是用來驗證教師講授理論知識的正確性，舉例是為理論服務的。而案例教學法最突出的特點是講課開始于實例，從實例中提出問題，通過分析問題、發現規律、提煉理論，再從理論回到實踐，應用理論去指導實踐。在程序設計中首先引入案例，例如在選擇結構這一章，設計一個猜數游戲，產生一個隨機數，輸入一個整數，與之比較，提示是大了、小了還是猜中了，這個案例涉及三個分支處理；基于同一個猜數案例，加深難度，引入循環，產生一個隨機數，循環輸入一個整數與之比較，提示大了、小了還是猜中了，直到猜中為止，涉及的ｉｆ多分支語句、ｗｈｉｌｅ循環語句、隨機數函數ｒａｎｄ在案例中也一并掌握了。另外，一般計算機理論課程教學采用的方式是先理論，后實際；先抽象，后具體；先一般，后個別。其實，對程序設計課程可以適當采用這樣的方式：從實際到理論，從具體到抽象，從個別到一般，從零碎到系統。這樣的教學方式更加符合人們對客觀事物的認知發展規律。
（二）任務驅動教學法
任務驅動法適合實施探究式教學，與簡單的案例教學不同，它是采用項目化教學方式，即教師不是圍繞知識點去設計每個單獨的案例，而是針對課程教學內容設計一個項目，這個項目由若干模塊組成，并能夠覆蓋課程的不同理論知識。任務驅動教學法有助于培養學生分析、解決問題的能力以及動手能力。任務驅動法的教學過程主要有（１）創設情景、提出任務；
（２）分析任務、發現問題；
（３）明確思路、把握重點；
（４）自主探究、解決任務；
（５）檢查結果、總結經驗。
任務驅動教學法對教師的業務水平提出了更高要求，教師不僅要轉變教學觀念，而且對課程需要有很深的理解［８］，不能單純按學科體系安排教學內容，而是根據解決問題的思路，跳躍式地結合多種知識。軟件開發是多種技術的綜合體現，僅僅通過案例教學局部講清楚每個知識點，學生的綜合應用能力仍然不強。此時，教師通過創設、分析與解決任務必然能激發學習興趣，取得滿意的教學效果。在Ｃ語言程序設計課程中以計算學生成績平均分為例，首先用一維數組和循環結構計算全班５０人某一門課程的平均分，繼續增加問題的復雜度，計算５０個學生８門課程的平均分，這時需要采用５０行８列的二維數組，再引出新問題和新任務，編寫函數計算出每個學生的平均分，并把每位學生的平均分帶回主函數輸出，此時就要采用數組名或指針變量作函數參數，傳遞整個實參數組給函數進行處理，并引出函數如何帶回多個返回值的問題。任務驅動法循序漸進、由淺入深地引入新知識點，在解決問題的過程中舊知識在此過程中也得到了鞏固。
（三）演示教學法
演示教學法就是借助投影儀或網絡教學管理軟件等，直觀地通過教師的示范性操作進行學習。這種教學方法是學習計算機軟件使用方法和操作步驟的一種重要且而行之有效的教學方法，在程序設計教學中同樣非常有用。教學中光是依靠ＰＰＴ課件來分析和講解程序和算法是遠遠不夠的，而是要當堂編程并演示程序運行結果，讓學生直觀地看到程序運行的過程和效果。實踐證明這種方法非常生動，能夠有效地激發學生的學習興趣，并且在現場編程過程中，高級語言程序設計的知識點、語法、算法也在這一過程中一并得到掌握，另外通過編譯，分析和查找語法錯誤和邏輯錯誤，可以提高學生的分析能力，實現計算思維的培養。以Ｃ語言指針變量作函數參數為例，演示教學法可以分４步實施：
（１）分析指針變量作函數參數的４種一般形式。
（２）設計一個案例，例如編制一個函數ｆｕｎ，實現將一個數組的數組元素逆序交換，在主函數中輸入數組元素，調用函數，最后在主函數中輸出逆序交換后的數組元素。
（３）現場編程分別演示實參、形參同為數組名；實參為數組名，形參為指針變量；實參為指針變量，形參為數組名；實參形式同為指針變量這４種情況。
（４）歸納總結知識點，讓學生舉一反三編程實現其他功能的函數。
四、新型程序設計教學方法簡介
從全球來看，在線教育已呈席卷之勢。在線課程模式無疑將引發“學習的革命”，給高等教育人才培養和教學方式帶來深刻變化。
（一）慕課教學法
“慕課”這一大規模在線課程始于２０１１年，有勇敢之城（Ｕｄａｃｉｔｙ）、課程時代（Ｃｏｕｒｓｅｒａ）與教育在線（ｅｄＸ）三大供應商。２０１３年７月上海交通大學加盟ＭＯＯＣｓ三大平臺之一的課程時代Ｃｏｕｒｓｅｒａ，成為加入Ｃｏｕｒｓｅｒａ的第一所中國內地高校，和耶魯、ＭＩＴ、斯坦福等世界一流大學共建、共享全球最大在線課程網絡。“慕課”（ＭＯＯＣｓ），顧名思義，“Ｍ”代表Ｍａｓｓｉｖｅ（大規模），與傳統課程只有幾十個或幾百個學生不同，一門ＭＯＯＣｓ課程多達上萬人；第二個字母“Ｏ”代表Ｏｐｅｎ（開放），以興趣導向，凡是想學習的，都可以進來學，不分國籍，只需一個郵箱，就可注冊參與；第三個字母“Ｏ”代表Ｏｎｌｉｎｅ（在線），學習在網上完成，不受時空限制，第四個字母“Ｃ”代表Ｃｏｕｒｓｅ，即課程的意思［７］。ＭＯＯＣ以連通主義理論和網絡化學習的開放教育學為基礎。課程的范圍不僅覆蓋了廣泛的科技學科，例如數學、統計、計算機科學、自然科學和工程學，也包括了社會科學和人文學科。在“慕課”的世界里，視頻課程被切割成１０ｍｉｎ甚至更小的“微課程”，由許多個小問題穿插其中連貫而成，就像游戲里的通關設置，只有答對才能繼續聽課。利用“慕課”的平臺，可以獲取全球的優質課程，實現更大范圍的資源共享。除了傳統課堂上人們所慣常使用的錄像資料、閱讀材料和練習題外，“慕課”還會為網友提供互動的論壇，在師生之間搭建一個交流的平臺。“慕課”不同于網絡公開課，互動性更強，“慕課”的出現，為教學設計提供了一種改革的可能———教師可以將在線視頻作為教學的線上環節，要求學生在課堂外先“聽課”，課堂內側重深入的分享、探討和問題解決，真正實現“翻轉課堂”。這一模式將促進教師對教學的反思，以及對教學模式的探索、研究，有助于推動教師角色轉變，從一個講授者、講解者真正變為學習的激勵者、啟發者，學習也將變得更加有效。“慕課”課程所帶來的是挑戰、思考和實踐，而不僅是課程的變化。在程序設計課程中將來也可以引入“慕課”模式，利用現代網絡技術，開發針對不同知識點的程序設計教學視頻，提供在線測試題、上機練習題，程序閱讀題、在線提交與批改實驗報告等，通過論壇實現師生之間、學生之間的與交流與互動，通過全方位的教學方式改變教學方法，共同提高教學質量。
（二）翻轉教學法
利用視頻來實施教學在多年以前人們就進行過探索，當今網絡技術發達，計算機教學也可以通過網絡向外擴展，如開展網絡教學和將教學視頻上傳網絡等，供學生在校外學習。如２００６年創立的可汗學院、２００９年創立的點對點大學、２０１０年創立的人人學院等。他們都是與慕課相類似的組織。美國的耶魯等大學已經開始進行這樣的嘗試，并且已經獲得很好的效果。所謂翻轉課堂，就是教師創建視頻，學生在家中或課外觀看視頻中教師的講解，回到課堂上師生面對面交流和完成作業的這樣一種教學形態。“翻轉課堂”特點有：第一，教學視頻短小精悍，通過網絡發布的視頻，具有暫停、回放等多種功能，可以自我控制，有利于學生的自主學習。第二，教學信息清晰明確，把內容集中在屏幕上，配合講解的畫外音。每一個視頻都針對一個特定的問題，有較強的針對性，查找起來也比較方便；視頻的長度控制在在學生注意力能比較集中的時間范圍內，符合學生身心發展特征。第三，重新建構學習流程。老師提供了視頻，在課前對學生進行“信息傳遞”，在課堂上通過互動來完成“吸收內化”，教師在課堂上給予有效的輔導，教師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識，同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內化過程。第四，復習檢測方便快捷，學生觀看了教學視頻之后，是否理解了學習的內容，視頻后面緊跟著的四到五個小問題，可以幫助學生及時進行檢測，并對自己的學習情況作出判斷。由于程序設計知識點繁雜，概念抽象，視頻教學和翻轉教學也特別適合程序設計的教學。有效實施翻轉教學法的前提是根據教學內容和教學大綱，劃分出各個章節的知識點，如ｉｆ語句、ｓｗｉｔｃｈ語句、ｆｏｒ循環語句、ｗｈｉｌｅ循環語句、數組、函數、指針等，將每個知識及其典型案例用屏幕錄像軟件錄制成１０ｍｉｎ左右的微視頻，上課前提前發布給學生在課外觀看，上課時通過師生互動輔導學生完成上機編程作業，解答學生在編程中遇到的問題。先看錄像后講課，這是“翻轉課堂”的教學視頻與傳統的教學錄像最大的不同之處。一個最顯著的變化將是，翻轉課堂，從以教師為中心真正轉變為以學生為中心，這實際上是一種傳統與現代的結合體，但其效果遠好于傳統教學。
五、程序設計教學方法的合理選擇與思考
課堂教學中并非獨立地應用一種教學方法，而是在不同的教學階段，根據教學內容，教學對象的不同，選用適合的教學方法進行教學，讓學生在“做中學”，使每一位學生收到最好的學習效果。采用講授法講解時，還要布置一些課堂或課后練習，避免光聽不練，理論與實踐脫節。例如介紹完遞歸函數的思想后，再布置編程題用遞歸函數實現將十進制整數轉換成八、十六進制，這樣既使用了編程技術又掌握了數制轉換的方法，可謂一舉兩得。三種基本的程序結構、數組、函數等概念通常是通過案例教學法來講解，在采用“案例教學”法教學時還要注重知識的脈絡，講清楚知識的結構和教學主線。期末應當布置課程大作業，例如編寫學生信息管理系統，讓學生將各章的知識融合在一起，體現鏈表、結構體、文件等章節知識的綜合應用。指針是Ｃ語言的重點和難點。數組、指針、函數三者又是密切聯系的。多種“分散跳躍式”的知識特別適合采用“任務驅動法”，設計一個任務，在解決任務的過程中綜合運用數組、指針、函數等，使學生抓住用指針作函數參數，傳遞數組元素這一教學主線，就可以突破指針這一教學難點。慕課、微課程、翻轉課程等在線課程模式，以及線上、線下結合的課程模式無疑將引發“學習的革命”，給高等教育人才培養和教學方式帶來深刻變化。程序設計課程如何運用這一模式，改變教學方法，提高教學質量，需要更多的思考和實踐。以“慕課”沖擊為契機，加快大學教學、管理的根本變革，實現兩者的融合才是更好的姿態。計算機技術更新極快，學生的自學能力才是最重要的能力，在程序設計的教學中不能只滿足于教會學生編程技能，還要注重創新能力的培養，創新能力本質是提高學生創造性地分析、解決問題的能力。因此教師還要教給學生歸納總結、觸類旁通的學習方法。例如，編程語言都有順序、選擇、循環三種基本程序結構，都有數據類型、運算符與表達式、數組、函數等概念；教會學生歸納和總結，在多門編程課程中觸類旁通，將會使學生在將來的工作中立于不敗之地。
六、結束語
在教學過程中教師要根據教學內容的實際需要采用靈活多樣的教學方法，并與企業的實際應用結合，這樣才能收到更好的教學效果。同時，教師還可以采用多元化立體教學方式，使得學生在理論、實踐、課堂、課外和社會上得到全面體驗。教師要注重從知識到技能的轉換，加強實踐環節的練習，多布置個性化、有創作性的上機作業，啟發學生創新性思維，鼓勵學生用不同方法解決實際問題，從而達到創新能力和編程實踐能力的培養。
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