張貫虹 叢雪
摘要:討論適應(yīng)我國(guó)本科院校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程教學(xué)模式,提升計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)效果,通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)和分組討論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方式,對(duì)比傳統(tǒng)教授法和模塊化PBL的教學(xué)效果結(jié)果顯示,模塊化PBL教學(xué)法更有利于提高本科高等院校的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)成效。
關(guān)鍵詞:PBL教學(xué);程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言;教學(xué)效果
中圖分類(lèi)號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2014)07-1481-04
程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)所學(xué)習(xí)的核心課程,其開(kāi)設(shè)的主要目的是向?qū)W生講解和教授計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),掌握和理解編程語(yǔ)言的思想、算法和語(yǔ)法,提升學(xué)生的實(shí)際解決問(wèn)題和編寫(xiě)程序代碼的動(dòng)手能力,加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用能力,從而可以針對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和解決。以往的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)實(shí)施是老師的課堂理論灌輸,講解一些程序代碼范例,最多課后布置一些練習(xí)題目。在這樣的教學(xué)活動(dòng)中,先講解概念再描述算法思想,結(jié)合代碼范例學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的具體語(yǔ)法。通過(guò)傳統(tǒng)的教學(xué)組織,課程講授完成后學(xué)生的自身能力的不同以及接受程度不同,導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。有些學(xué)生會(huì)出現(xiàn)只學(xué)習(xí)到了呆板的語(yǔ)法知識(shí),可是面對(duì)具體的實(shí)際問(wèn)題時(shí),無(wú)法結(jié)合知識(shí)點(diǎn)去分析問(wèn)題,解決問(wèn)題,編寫(xiě)代碼。所以會(huì)對(duì)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸和消極情緒,特別是對(duì)一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生,這種情況更嚴(yán)重。因此,為了提高教學(xué)效果,使學(xué)生在課程的基本知識(shí)學(xué)習(xí)完成后可以去解決實(shí)際的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,編寫(xiě)出像樣的完整的代碼,提升動(dòng)手編程能力,該文對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的整個(gè)教學(xué)規(guī)劃、組織和實(shí)施進(jìn)行了改革,采用基于問(wèn)題的引導(dǎo)式教學(xué)方法,以解決相關(guān)問(wèn)題為線(xiàn)索組織課堂教學(xué)行為,讓學(xué)生在分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的過(guò)程中不自主的進(jìn)行思考,設(shè)計(jì)算法,以書(shū)本的基本概念、定義、基本語(yǔ)法為基礎(chǔ),綜合組織和運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)去完成程序的編寫(xiě),從而提升自己的實(shí)際動(dòng)手能力。
1 PBL模式背景
PBL(problem-based learning),做提問(wèn)教學(xué),也可以被稱(chēng)作為基于問(wèn)題的學(xué)習(xí),是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式[1-3]。1969年由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克瑪斯特大學(xué)創(chuàng)建。PBL教學(xué)方法以從現(xiàn)實(shí)世界中抽取出來(lái)的實(shí)際問(wèn)題為解決目標(biāo),這個(gè)初始問(wèn)題被叫做驅(qū)動(dòng)問(wèn)題;學(xué)生在老師的幫助下自主去對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析和解決,開(kāi)展小組活動(dòng)和討論,小組成員一起探討問(wèn)題的解決方案;在整個(gè)分析問(wèn)題的過(guò)程中,書(shū)本和課堂上所教授的基本知識(shí)和語(yǔ)言語(yǔ)法被學(xué)生拿來(lái)當(dāng)做學(xué)習(xí)工具實(shí)際應(yīng)用,程序算法和編程思想的實(shí)現(xiàn)則幫助學(xué)生的編程能力和動(dòng)手能力的提高。學(xué)生通過(guò)自身的學(xué)習(xí)和努力設(shè)計(jì)、完成一個(gè)完整的問(wèn)題解決方案。在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程中,現(xiàn)實(shí)實(shí)際問(wèn)題就是要編寫(xiě)出來(lái)的具體代碼工程,解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程里學(xué)生需要先小組討論分析問(wèn)題的背景,產(chǎn)生的原因,要解決的步驟,最終的成果等;然后通過(guò)自己的代碼編程,完成一個(gè)一個(gè)的源代碼編寫(xiě)。最后把每個(gè)獨(dú)立的源碼程序封裝成完整的工程項(xiàng)目。這個(gè)工程項(xiàng)目結(jié)果就是學(xué)生自己的解決方案的成果。PBL教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為中心,把學(xué)習(xí)和任務(wù)或問(wèn)題聯(lián)系在一起,設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)性任務(wù),鼓勵(lì)主動(dòng)探索,鼓勵(lì)對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)、內(nèi)容和過(guò)程的分析、總結(jié)等。
2 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言教學(xué)的基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法研究
程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的分析實(shí)際問(wèn)題和編寫(xiě)工程代碼的能力的培養(yǎng),但是對(duì)于大多數(shù)的學(xué)生來(lái)說(shuō)在課堂上所教授的語(yǔ)法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法程序的具體實(shí)現(xiàn)與分析這些知識(shí)點(diǎn)是非常抽象的。所以讓學(xué)生自己自主學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法,訓(xùn)練實(shí)際動(dòng)手編程能力是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)重點(diǎn)。只有這樣,才能讓學(xué)習(xí)對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法、算法、思想和代碼編寫(xiě)得到熟悉、理解和掌握。進(jìn)一步,提高學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)的存儲(chǔ),完善程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的技術(shù)儲(chǔ)備和鍛煉實(shí)際編程動(dòng)手能力。將書(shū)本上的“死知識(shí)”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中的解決問(wèn)題的“活能力”。該文將通過(guò)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的通用的兩個(gè)基本知識(shí)點(diǎn):指針和函數(shù)[4,5]來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、組織和實(shí)施。在完整的工程代碼中,基本組成單元是函數(shù),函數(shù)的編寫(xiě)和組合運(yùn)用是編寫(xiě)工程代碼的基本工作。指針則是較為難理解和運(yùn)用的一個(gè)基本知識(shí)點(diǎn),特別是對(duì)內(nèi)存地址的描述和引用,學(xué)生很難理解。用這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為入口,來(lái)應(yīng)用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)法的研究具有一定的代表性。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與具體的實(shí)施過(guò)程如圖1所示。
2.1 教師準(zhǔn)備
學(xué)生和老師要一起討論,實(shí)施和配合,才能保證基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開(kāi)展。教師在備課階段先向?qū)W生介紹基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的具體實(shí)施過(guò)程和細(xì)節(jié),講明基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法和傳統(tǒng)的灌輸式課堂講授方法之間的不同之處,讓學(xué)生明白自己所處的環(huán)境和要面對(duì)的情況。教師的課前準(zhǔn)備要充分,教師要熟練掌握教授的課程內(nèi)容,認(rèn)真、仔細(xì)的回答學(xué)生的各種提問(wèn)不斷提高自身的教學(xué)水平和實(shí)踐能力。學(xué)生理論教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)前根據(jù)教師結(jié)合教材的具體內(nèi)容所布置的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù),提前進(jìn)行預(yù)習(xí),調(diào)研相關(guān)的背景材料,對(duì)所需要學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法和重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和分析。
2.2 學(xué)生活動(dòng)
通過(guò)與學(xué)生的互動(dòng)和學(xué)生的主動(dòng)配合,可以保證基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開(kāi)展。但是如何將學(xué)生進(jìn)行分組是個(gè)比較特別的問(wèn)題,而學(xué)生分組是基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)實(shí)施的必要措施。在整個(gè)教學(xué)班級(jí)里,每位學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力都是不一樣的。分組既要將每位學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)體,組內(nèi)學(xué)生要能夠積極的互相討論和交流,還要有所區(qū)分,結(jié)合個(gè)人的實(shí)際情況和特點(diǎn),考慮其學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。因此,在分組是可以采用自主報(bào)名與教師人為指定兩種方法相結(jié)合去實(shí)施。根據(jù)學(xué)生實(shí)際人數(shù)將其分成若干人一組,每組指定兩名正、副組長(zhǎng)。整個(gè)小組的討論,問(wèn)題分析和整體把握控制由組長(zhǎng)負(fù)責(zé),小組具體方案的討論實(shí)施。副組長(zhǎng)負(fù)責(zé)小組內(nèi)部組員之間的交流和溝通,協(xié)助組長(zhǎng)完成方案的實(shí)施。在小組內(nèi),有些學(xué)生的能力較強(qiáng),可以讓這部分學(xué)生完成具體的代碼編寫(xiě);有部分學(xué)生個(gè)人能力不夠,實(shí)際動(dòng)手能力較弱,在分組討論時(shí)要鼓勵(lì)他們多發(fā)言、多交流、多合作,進(jìn)而提升自身能力。
在基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)什么問(wèn)題、如何設(shè)計(jì)問(wèn)題、問(wèn)題的評(píng)價(jià)機(jī)制的確定是基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開(kāi)展的考核指標(biāo)。設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)以教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的指導(dǎo)為線(xiàn)索,把教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)作為重點(diǎn)進(jìn)行。例如,函數(shù)的遞歸調(diào)用時(shí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)之一。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)你不,可以設(shè)計(jì)以下的問(wèn)題:“函數(shù)是什么”,“為什么要用函數(shù)”,“函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用情況是什么”等一系列問(wèn)題。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,教師不斷的通過(guò)問(wèn)題去引導(dǎo)學(xué)生思考,鼓勵(lì)學(xué)生用自己的思維和方式去提問(wèn),分析,解答,自由交流。教師作為學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)能力和掌握學(xué)習(xí)技巧的促進(jìn)者和資源提供者,要不斷的去引導(dǎo)學(xué)生思考和討論,并實(shí)時(shí)了解學(xué)生的思維動(dòng)態(tài)和討論情況,為后去的教學(xué)環(huán)節(jié)做好鋪墊。
2.3 教師活動(dòng)
根據(jù)上述所提出的設(shè)計(jì)問(wèn)題,函數(shù)和指針的概念看似簡(jiǎn)單,但是實(shí)際上學(xué)生要想真正的理解和掌握遞歸調(diào)用的過(guò)程光靠傳統(tǒng)的課堂講授是很難準(zhǔn)確把握和理解遞歸調(diào)用的過(guò)程布置以及其中各個(gè)變量的變化情況。在這種情況下,借助集成編程軟件就可以分解遞歸調(diào)用步驟,來(lái)理解整個(gè)遞歸處理的過(guò)程。
2.4 教學(xué)效果總結(jié)
基于問(wèn)題學(xué)習(xí)法的教學(xué)方式在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的實(shí)施是否有助于學(xué)生對(duì)程序語(yǔ)言知識(shí)和算法的學(xué)習(xí)的提高,在課程教學(xué)結(jié)束后,進(jìn)行了調(diào)查和交流。采用基于問(wèn)題教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)可以讓教師以問(wèn)題為引導(dǎo),學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)課本的基本知識(shí),在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中,將所學(xué)到的語(yǔ)法,算法和編程思想轉(zhuǎn)化為實(shí)際的代碼,實(shí)際的動(dòng)手編程能力。最后有了代碼成果,學(xué)生會(huì)對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)有成就感,從而更有興趣和信心去學(xué)習(xí)后續(xù)的知識(shí)。并且在學(xué)習(xí)過(guò)程中,由于是小組討論和合作的模式開(kāi)展的,所以學(xué)生還鍛煉的團(tuán)隊(duì)合作與互助能力,而該能力的培養(yǎng)也是傳統(tǒng)教學(xué)方法所欠缺的地方。
3 結(jié)論
本文通過(guò)討論適應(yīng)我國(guó)本科院校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)和實(shí)施,以提升計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)效果為目標(biāo),通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)和分組討論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方式,對(duì)比傳統(tǒng)教授法和模塊化PBL的教學(xué)效果結(jié)果顯示,模塊化PBL教學(xué)法更有利于提高本科高等院校的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教學(xué)成效。但是,在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中,教師在準(zhǔn)備前期教學(xué)活動(dòng)中需要大量的資源,這種資源的獲取代價(jià)較高。這可能會(huì)使得大部分教師不太愿意去進(jìn)行教學(xué)模式的改革。另外,再好的教學(xué)模式都需要學(xué)生的配合,如果在實(shí)施過(guò)程中只有教師自己的熱情投入,而學(xué)生沒(méi)有積極性和主動(dòng)性,那么教學(xué)效果也不會(huì)很理想。因此,在已有的研究現(xiàn)狀下,如何最大化的減少該教學(xué)模式的實(shí)施代價(jià),以及更大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的熱情和積極性,最大效益發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,是后面后續(xù)要進(jìn)行開(kāi)展的工作??梢酝ㄟ^(guò)讓學(xué)生也來(lái)參與到前期的教學(xué)環(huán)節(jié)和活動(dòng)的設(shè)計(jì),聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議,全方位的進(jìn)行師生合作,以期來(lái)改善教學(xué)方式、提高教學(xué)效果。
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