基于五導(dǎo)法的程序設(shè)計課程群教學研究與實踐

基于五導(dǎo)法的程序設(shè)計課程群教學研究與實踐基于五導(dǎo)法的程序設(shè)計課程群教學研究與實踐

文章編號：1672-5913〔2022〕05-0089-03

中圖分類號：G642

1背景

程序設(shè)計課程群包含的課程主要有程序設(shè)計根底〔C語言〕、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計〔Java語言〕、程序設(shè)計課程設(shè)計等，是計算機專業(yè)的基石。這些課程之間存在緊密的依存、遞進關(guān)系。對于廣闊的地方高校來說，發(fā)展程序設(shè)計課程群的教學研究，就是研究這些課程知識的“教法、學法、用法、創(chuàng)法〞。文章將從教與學著手，探討在教學中的所用、所感、所思、所改。

2五導(dǎo)法

所謂“五導(dǎo)法〞就是在教學過程中進行的導(dǎo)教、導(dǎo)學、導(dǎo)思、導(dǎo)用、導(dǎo)創(chuàng)。

2.1導(dǎo)教

2.1.1知識點化繁為簡

對于地方院校來說，計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中通常會先講授程序設(shè)計根底〔C語言〕、再講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、最后講授最流行的面向?qū)ο笳Z言――Java。在這些課程中存在大量的根本語法、原理和技巧，譬如：C語言的輸入輸出格式控制、運算符、敘述式、運算規(guī)那么、賦值語句等，靈活多樣；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中指針的使用無處不在；Java語言中包含權(quán)限的交叉融合、對象與引用的多態(tài)性等。對于初學者來說，教師必須采取有效的策略，比方選擇性講授，即先講授最常使用的知識、應(yīng)用方式，且大量運用演示法、案例法，讓學生在實例中逐步理解、掌握、熟悉；再逐步延伸，增加深度和廣度；最后還需要有畫龍點睛的總結(jié)。

在C語言教學中，假設(shè)只顧及語法知識的全面性、完整性，將會導(dǎo)致顧此失彼、欲速而不達的結(jié)果；假設(shè)只注重算法，而輕視、無視根本語法，將導(dǎo)致程序代碼的編寫寸步難行、錯誤百出。所以，要秉持語法夠用的原那么。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，大量的教材在講述順序線性表時，都是直接采用動態(tài)申請連續(xù)空間的方式來存儲線性表中的元素[1]。這種方式顯著地增加了學生學習的難度。為什么不先講述使用靜態(tài)的數(shù)組來存儲元素，再過渡到動態(tài)的存儲方式呢？所以，教師講授時要化繁為簡、由易及難、逐步深入，遵循循序漸進的認知規(guī)律。

2.1.2思維的轉(zhuǎn)化

雖然程序設(shè)計的算法來源于數(shù)學，但不能照搬數(shù)學思維。

譬如：三個數(shù)如何求最大值。數(shù)學思維使用的是三個單分支的if語句，且每個if語句中的敘述式都是由兩個與運算符連接三個關(guān)系敘述式構(gòu)成的；而程序設(shè)計思維使用的是一個賦值語句、兩個單分支的if語句，且每個if語句中的敘述式只是一個簡單的關(guān)系運算。顯然，后者不僅效率高，而且運用了程序設(shè)計中經(jīng)常使用的一種技巧和思維，即“若第一個數(shù)就是最大值〞[2]。

數(shù)學思維向程序設(shè)計思維的轉(zhuǎn)變，需要一個過程、一段時間，需要培養(yǎng)。

在程序設(shè)計教學的推進過程中，還存在著一個程序的main函數(shù)向多個子函數(shù)的轉(zhuǎn)變〔即程序模塊化〕、過程化程序設(shè)計向?qū)ο蠡绦蛟O(shè)計的轉(zhuǎn)變等，這是思維的轉(zhuǎn)變，也是教學的難點。

2.2導(dǎo)學

2.2.1量變到質(zhì)變

學習沒有捷徑，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(yīng)用，才可能有創(chuàng)新。

2.2.2課堂內(nèi)外“三步曲〞

每一門課程，教師必然對其有著深入的研究；每一節(jié)課，課堂上的教學內(nèi)容必然是豐盛的，重點和難點必然是清晰的。因此，需要學生課前預(yù)習、課上專心、課后復(fù)習。只有做到了課前預(yù)習，課堂上的學習才會是有的放矢；只有做到了課后復(fù)習，才能穩(wěn)固課堂知識。所以，只有真正做到了“課前預(yù)習、課上專心、課后復(fù)習〞的課堂內(nèi)外三步曲，才能實現(xiàn)高效課堂。

2.2.3“三動〞學習法

在實際教學中，教師發(fā)現(xiàn)，程序設(shè)計的初學者，在閱讀自己或他人編寫的程序代碼時，采取的方式只是“動眼〞，即用眼睛死死地盯著程序代碼行中的各個符號。這樣僅僅了解單個敘述式、單條語句的外表意思，而不可能分明變量值的變化、哪些語句被選擇或被循環(huán)執(zhí)行了，也就搞不清變量、敘述式、語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(jié)果。

正確的做法是：拿出筆、攤開紙，依照程序語句的次序，認真地手工執(zhí)行程序代碼，把每個變量當前的值記錄下來，如果存在循環(huán)，那么把循環(huán)體重復(fù)執(zhí)行3～5次，這樣才能清晰掌握每個變量值的變化情況、每條語句的執(zhí)行情況，進而推導(dǎo)、得出程序的功能或結(jié)果。也就是說，對于一段程序、一個算法，只有手工執(zhí)行，才能理清其執(zhí)行過程、功能。

因此，在學習程序設(shè)計時，務(wù)必堅信不勞而獲是天方夜譚，務(wù)必時刻執(zhí)行勤能補拙，務(wù)必每小題實踐著“三動〞學習法，即“動手、動腦、動眼〞[3]。

2.3導(dǎo)思

2.3.1思考的廣度

自頂向下、逐步求精，是程序設(shè)計的原那么之一。任何復(fù)雜的問題都可以找到簡單的原理或者雛形。

譬如：3個整數(shù)求最值、10個整數(shù)求最值、數(shù)組求最值、選擇排序等。這些問題的求解包括從順序結(jié)構(gòu)到選擇結(jié)構(gòu)、到一重循環(huán)、到二重循環(huán)；從單一的main函數(shù)實現(xiàn)到使用子函數(shù)實現(xiàn)。從這個例子可以看出，只有深刻理解求最值的雛形，才能順利向廣度推進。

再譬如：使用線性表實現(xiàn)各種匯合運算，對順序存儲來說根本操作就是元素的移動〔即選擇性賦值〕，對鏈式存儲來說根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，包含著這樣一個拓展的問題：如何求解一個數(shù)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；iif〔max1max2=max1；

max1=a[i]；

}

elseif〔max2}

但這個算法存在Bug，即如果第一個數(shù)就是最大值，那么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、特例等問題。

對于求最值的問題，如何使用面向?qū)ο蟮乃季S來求解呢？如果是在main主辦法中直接對數(shù)組求最大值，而沒有定義任何其他成員變量和成員辦法。這樣的話，就完全沒有運用面向?qū)ο蟮乃季S。正確的思維是：類中包含相應(yīng)的成員變量、成員辦法，盡量通過成員辦法去操作成員變量。問題的關(guān)鍵是類中包含幾個成員變量最適宜呢？需要幾個重載的構(gòu)造辦法呢？解答了這些問題，設(shè)計出的類才具有普適性、重用性，才是真正面向?qū)ο蟮乃季S。

2.3.3思考的維度

隨著學習的不斷深入、知識的不斷積累，隨之而來的是思考的深度、廣度以及維度。解答一個問題可能有多種算法，通過多維度的思考、比擬、分析，才能挑選出最清晰、最高效的算法。

譬如：1-2+3-4+...…-100

解答這個問題有多種辦法，如每次把符號位乘以-1、判斷當前項的奇偶性、把奇偶項分開計算、使用模運算來確定符號位、使用位與運算來確定符號位等，關(guān)鍵點在于實現(xiàn)各項的正負相間。這些辦法中最后一種辦法無疑是最“高大上〞的。

思考是建立在對相關(guān)知識熟練掌握根底之上的，否那么就是緣木求魚、胡思亂想。

2.4導(dǎo)用

學習的目的不是為了考試，是為了應(yīng)用。

譬如：在C語言中，模運算〔即%〕的意思是兩個整數(shù)相除，〔商是整數(shù)〕取余數(shù)。根本應(yīng)用有奇偶數(shù)的判別、素數(shù)的判別、整數(shù)各位數(shù)字的別離等，進一步的應(yīng)用有求最大公約數(shù)、數(shù)學黑洞等，高級應(yīng)用有模冪運算、孫子問題〔中國殘余定理〕、凱撒密碼等[4]，這些都是模運算的經(jīng)典應(yīng)用。在近年廣受關(guān)注的群眾化競賽“藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽〞中，也不乏模運算應(yīng)用的試題。

在模運算的應(yīng)用從低級到中級、再到高級的過程中，往往是混合多方面知識的綜合應(yīng)用，應(yīng)用絕對不是生搬硬套，而是建立在模仿、思考根底之上的。

2.5導(dǎo)創(chuàng)

應(yīng)用的升華就是創(chuàng)新，或者說應(yīng)用的最高境界就是創(chuàng)新。教、學、思、用都是為創(chuàng)新效勞的。在“群眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)〞的時代背景下，讓學生廣泛參與到各級各類競賽、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新活動中，以賽代練，在活動中學習、思考、應(yīng)用、創(chuàng)新。

3教學資源和平臺

為保證“五導(dǎo)法〞教學方式的順利實施，構(gòu)建了三維的教學資源和平臺。

借助精品課程教學資源、網(wǎng)絡(luò)資源，進行教學資源的二次開發(fā)，形成特色鮮明的校本教學資源，建設(shè)成理論教學“點資源〞、實踐教學“線資源〞、網(wǎng)絡(luò)共享課程“面資源〞的教《W資源體系。在教學中推行分類教學平臺，實現(xiàn)資源匯集；在實驗教學中實現(xiàn)理論學習與實踐的對接；利用幕課平臺和資源，實現(xiàn)學分認證；利用共享課程資源發(fā)展翻轉(zhuǎn)課堂學習。多維的教學資源和教學方式，滿足和豐盛了學生多元化學習的需求和開展。

4結(jié)語