摘要：在介紹圖式理論概念的基礎(chǔ)上，分析程序閱讀的心理構(gòu)建過程，提出將圖式理論應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)，通過幫助學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建形式圖式并鞏固已有圖式，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：圖式理論；程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)；程序閱讀

1 問題的提出

程序設(shè)計(jì)語言類課程是面向所有專業(yè)一年級(jí)學(xué)生開設(shè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，以南華大學(xué)為例，非計(jì)算機(jī)專業(yè)為4學(xué)分64學(xué)時(shí)，工科采用c語言，文科選用VB語言。課程目的是通過學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言，掌握基本的程序設(shè)計(jì)思想和編程方法，具備運(yùn)用程序分析解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。目前教學(xué)中普遍存在教學(xué)課時(shí)短、學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、教學(xué)以“語言”為主、上機(jī)以“驗(yàn)證”為主、考核方式單一、重語言輕應(yīng)用等問題，導(dǎo)致部分學(xué)生不知學(xué)為何用，甚至滋生厭學(xué)情緒，致使教學(xué)質(zhì)量不高。從語言學(xué)角度看，程序設(shè)計(jì)語言與外語同屬語言范疇，可借鑒外語教學(xué)取得的研究成果與成功經(jīng)驗(yàn)。

2 理論基礎(chǔ)

圖式記憶結(jié)構(gòu)，包括語言知識(shí)、社會(huì)知識(shí)、文化知識(shí)等。1932年，英國(guó)心理學(xué)家Bartlett首先使用了圖式（Schema）這一概念，用來解釋人類的高級(jí)心理活動(dòng)。1980年，美國(guó)人工智能專家Rumelhart進(jìn)一步發(fā)展完善了這一理論。圖式是大腦為了便于信息存儲(chǔ)和處理，而將新事物與已有的知識(shí)、經(jīng)歷有機(jī)地組織起來的一種知識(shí)表征形式，是相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)構(gòu)成的完整的信息系統(tǒng)。

圖式理論的主要觀點(diǎn)是，人們?cè)诶斫庑率挛飼r(shí)，需要將新事物與已知的概念、過去的經(jīng)歷及背景知識(shí)聯(lián)系起來，對(duì)新事物的理解和解釋取決于頭腦中已經(jīng)存在的圖式。圖式能促進(jìn)理解，也可阻礙理解。如果輸入的信息與記憶中的圖式結(jié)構(gòu)不一致，會(huì)導(dǎo)致兩種情況，一種是拒絕接受與自己原有概念相反的信息；另一種是修正、增補(bǔ)原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、盡可能與新的信息一致。圖式理論將閱讀過程解釋為讀者所具備的背景知識(shí)和閱讀材料相互作用的過程。這種對(duì)讀者運(yùn)用圖式知識(shí)進(jìn)行語言理解和文本解讀的闡述就是圖式理論，現(xiàn)已被廣泛用于語言研究和閱讀研究。

根據(jù)圖式理論，程序閱讀的心理構(gòu)建過程基于兩個(gè)方面：一是程序文本提供的新信息；二是讀者已有的相關(guān)知識(shí)，如程序設(shè)計(jì)范式。這一心理過程的完成要求讀者利用記憶中的編程語言知識(shí)，以及過去的經(jīng)驗(yàn)、程序設(shè)計(jì)范式和背景知識(shí)對(duì)程序所傳遞的信息進(jìn)行加工編碼、聯(lián)想和預(yù)測(cè)，領(lǐng)會(huì)作者通過語言符號(hào)表達(dá)的意圖，從而達(dá)到與作者相互交流的目的。

按照?qǐng)D式理論，學(xué)習(xí)者的圖式知識(shí)結(jié)構(gòu)分3種類型：內(nèi)容圖式（content schema）：指文章內(nèi)容的背景知識(shí)，讀者對(duì)文章主題的熟悉程度；形式圖式（formal schema）：指讀者對(duì)文章體裁結(jié)構(gòu)的理解程度；語言圖式（1inguistic schema）：指學(xué)習(xí)者對(duì)詞匯、語法、習(xí)慣用法等語言知識(shí)的掌握程度及語言運(yùn)用能力。

程序閱讀具有鮮明的學(xué)科特色，應(yīng)擴(kuò)展圖式知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)涵，如表1所示，內(nèi)容圖式（content schema）：指程序應(yīng)用的背景知識(shí)，如：N—tier、MVC、MVVC、ORM、SignalR等；形式圖式（formal schema）：指一定的程序設(shè)計(jì)范式，如：順序、分支、循環(huán)、遞歸、控制流圖、事件響應(yīng)模型、ADO.NET數(shù)據(jù)訪問模型、Web生命周期、設(shè)計(jì)模式等；語言圖式（linguistic schema）：指編程語言的基本符號(hào)集合、語句、對(duì)象、控件、屬性、事件、方法等。程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)本質(zhì)上是以某種特定編程語言為基礎(chǔ)，傳授程序設(shè)計(jì)思想。它強(qiáng)調(diào)思維的定式，而非局限于語法語義本身，所以教學(xué)核心是幫助學(xué)生在頭腦中構(gòu)建程序設(shè)計(jì)有關(guān)圖式，尤其應(yīng)注重形式圖式的訓(xùn)練。

外語教學(xué)以“聽說讀寫譯”為訓(xùn)練手段，程序設(shè)計(jì)采用“讀譯寫”作為訓(xùn)練方法。“讀”指閱讀代碼；“譯”指理解他人代碼，從代碼中抽象出思想，如算法、控制流、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；“寫”指編寫程序解決應(yīng)用問題，將自己的解題思想用程序設(shè)計(jì)語言加以實(shí)現(xiàn)。3種方法都離不開對(duì)程序的閱讀理解，圖式理論是解釋閱讀過程的理論，所以教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地運(yùn)用圖式理論，改善程序閱讀效果，進(jìn)而提高程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)質(zhì)量?！抖Y記·中庸》中使用“博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”來描述學(xué)習(xí)的層次，它指明了學(xué)習(xí)的一般規(guī)律。程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)應(yīng)遵循這一規(guī)律?！白x”是基礎(chǔ)，該階段應(yīng)博學(xué)、審問，即廣泛閱讀程序，掌握基本語法與常見范式；“譯”是提高階段，應(yīng)慎思、明辨，即分析對(duì)比程序；“寫”是最高階段，應(yīng)篤行，即學(xué)以致用，使用編程語言解決實(shí)際應(yīng)用問題。

3 教學(xué)中的應(yīng)用

根據(jù)上述分析不難得出以下結(jié)論，傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為中心，以語法為綱，主要分析講解語句，片面強(qiáng)調(diào)語法和算法的重要性，缺乏創(chuàng)新能力培養(yǎng)，顯然有悖于圖式理論。因此，教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)以學(xué)生為中心，以應(yīng)用HZrqgXiUzINjCoLmRl+4wA==為導(dǎo)向，以程序設(shè)計(jì)范式為核心，遵循“讀譯寫”學(xué)習(xí)規(guī)律，幫助學(xué)生主動(dòng)地構(gòu)建形式圖式，激活擴(kuò)充豐富已有圖式，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實(shí)際應(yīng)用能力。

3.1 構(gòu)建形式圖式

因?yàn)閷W(xué)生沒有任何程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，頭腦中也就不存在相關(guān)圖式，所以首先要幫助學(xué)生構(gòu)建程序設(shè)計(jì)圖式。根據(jù)圖式理論，認(rèn)知受已有圖式影響，因此構(gòu)建的圖式應(yīng)盡可能確保其質(zhì)量，這將影響今后學(xué)習(xí)。我們從Microsoft OneCodeSample與微軟示例項(xiàng)目中精心挑選閱讀材料，保證程序代碼遵循統(tǒng)一的命名規(guī)范、編碼、注釋和文檔規(guī)范。以1～2個(gè)項(xiàng)目貫穿教學(xué)全過程，每次課都有一個(gè)UI，既容易激發(fā)學(xué)生興趣，又可以作為示例模仿，課堂以形式圖式講解為主，輔以圖片動(dòng)畫便于理解加深印象。因?yàn)檎Z言圖式比較簡(jiǎn)單而且IDE工具提供智能提示功能，因此這一部分由學(xué)生自學(xué)掌握。部分形式圖式案例，如表2所示。

3.2鞏固已有圖式

因?yàn)樾滦畔⒌墨@取質(zhì)量取決于已有圖式，盡早激活已有圖式有利于學(xué)生對(duì)新圖式的理解和掌握，為此教學(xué)中采用了以下措施：①每次授課先回顧上次內(nèi)容以激活已有圖式；②采用螺旋模型逐步增加新信息以豐富擴(kuò)充已有圖式，如表3所示；③聯(lián)系生活實(shí)際，列舉現(xiàn)實(shí)生活中或?qū)W習(xí)中遇到的問題，說明如何用程序設(shè)計(jì)思想進(jìn)行解決；④邀請(qǐng)學(xué)生介紹課后練習(xí)的基本解題思路，與學(xué)生共同討論存在的問題及改進(jìn)意見，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)好程序設(shè)計(jì)語言的欲望；⑤由學(xué)生上機(jī)實(shí)踐，解決應(yīng)用問題；⑥采取“書面考試+上機(jī)考試+綜合應(yīng)用”的考核方式，引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用。

4 結(jié)語

上述方案自2009年起在軟件工程卓越班實(shí)施以來，已先后培養(yǎng)了3批學(xué)生，收效顯著。與普通班比較，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生不但熟練掌握了編程語言語法，而且能運(yùn)用程序設(shè)計(jì)思想獨(dú)立完成課堂示例與課后練習(xí)，部分學(xué)生還編寫了宿舍管理、游艇出租管理、出租車計(jì)費(fèi)等實(shí)際應(yīng)用程序，自主學(xué)習(xí)能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力明顯提升。

教學(xué)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問題：①應(yīng)注重良好的工程規(guī)范，包括命名、編碼、文檔、注釋等；②教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)算法應(yīng)通俗易懂，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單明了，避免設(shè)計(jì)過度，盡量降低學(xué)習(xí)難度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣；③對(duì)普遍性問題，應(yīng)及時(shí)指導(dǎo)解決，注重同伴教育，可挑選能力強(qiáng)有責(zé)任心的學(xué)生擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)課下答疑i④應(yīng)有：意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成定期總結(jié)的習(xí)慣，鞏固已有圖式；⑤順應(yīng)學(xué)生溝通方式的改變，充分利用QQ、微博等現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)教學(xué)情況及時(shí)掌握與干預(yù)；⑥充分利用網(wǎng)絡(luò)課堂等平臺(tái)，將知識(shí)顯式化，逐步形成組織知識(shí)。

圖式理論是解釋人理解客觀事物的心理過程，在程序設(shè)計(jì)語言類課程教學(xué)中科學(xué)運(yùn)用圖式理論，改革教學(xué)模式與評(píng)價(jià)體系，指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地構(gòu)建其形式圖式、激活鞏固擴(kuò)充豐富已有圖式，取得了良好的教學(xué)效果，值得借鑒推廣。