王振鐸，王振輝，邊 倩，陳綏陽，3

（1.西安思源學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，陜西 西安 710038；2.西安翻譯學(xué)院 工程技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710105；3.西安交通大學(xué) 信息科學(xué)系，陜西 西安 710049）

重在設(shè)計能力的程序設(shè)計類課程教學(xué)改革與實踐

王振鐸1，王振輝2，邊 倩1，陳綏陽1，3

（1.西安思源學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，陜西 西安 710038；2.西安翻譯學(xué)院 工程技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710105；3.西安交通大學(xué) 信息科學(xué)系，陜西 西安 710049）

程序設(shè)計是軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能，但教學(xué)效果往往不盡人意，歸根結(jié)底是忽略了程序設(shè)計重在“設(shè)計”的本質(zhì)。文中分析了課程現(xiàn)存問題，提出以培養(yǎng)設(shè)計能力為核心的教改思路，通過“認(rèn)識、設(shè)計、提高”三個階段的教學(xué)，逐步改善學(xué)生程序“設(shè)計”能力。實踐表明，由于抓住了課程本質(zhì)，并采取了有效的措施，課程教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

設(shè)計；改革；逆向工程；心理學(xué)

程序設(shè)計語言是軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生的核心課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。該類課程一直是師生倍感頭疼的課程。程序設(shè)計難教也難學(xué)，源于計算機(jī)語言本身高度的抽象性和嚴(yán)密的邏輯性。為了提高該類課程的教學(xué)效果和質(zhì)量，西安翻譯學(xué)院在軟件服務(wù)外包專業(yè)程序設(shè)計課程中，大膽嘗試、創(chuàng)新，從課程本質(zhì)出發(fā)，提出一系列具體的改革和實踐措施，供同行參考。

一、存在問題分析

1.忽視課程本質(zhì)。程序設(shè)計（Programming）是給出解決特定問題程序的過程，是軟件構(gòu)造活動中的重要組成部分。程序設(shè)計往往以某種程序設(shè)計語言為工具，給出這種語言下的程序。程序設(shè)計過程應(yīng)當(dāng)包括分析、設(shè)計、編碼、測試、排錯等不同階段[1]。從中可以看出，程序設(shè)計包括分析問題，設(shè)計算法，用特定的語言實現(xiàn)等過程，編程只是其中實現(xiàn)的部分，更重要的是分析和設(shè)計。如果學(xué)生不具備問題分析和解決的能力，又如何編寫程序呢？

目前，程序設(shè)計類課程的教學(xué)目標(biāo)過多地將重點放在語法規(guī)則的掌握上，而忽視了學(xué)生實際解決問題能力的培養(yǎng)[2]。我們在日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，上課認(rèn)真的學(xué)生，能夠掌握程序設(shè)計的語法，也能夠模仿書上的例題編寫程序，但要解決一個實際的問題，就顯得束手無策了。更有些學(xué)生在學(xué)習(xí)幾門程序設(shè)計語言課程后，無奈地表示只能編寫簡單的“Hello World”程序，體現(xiàn)出學(xué)生缺乏程序設(shè)計的思想，沒有解決問題的思路和方法。

2.缺乏對“設(shè)計”的認(rèn)識。日常生活中，“設(shè)計”一詞出現(xiàn)的頻率很高，“網(wǎng)頁設(shè)計”、“裝潢設(shè)計”等，我們發(fā)現(xiàn)“網(wǎng)頁設(shè)計”課程學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和興趣就很高，原因很明顯，現(xiàn)在學(xué)生每天都與網(wǎng)站、網(wǎng)頁打交道，已經(jīng)具備對網(wǎng)頁內(nèi)容和形式的認(rèn)識，再經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)，必然可以自行設(shè)計一個網(wǎng)站。但編程對于學(xué)生來講是一個新生事物，從未接觸過，缺乏對程序設(shè)計的認(rèn)識，故“覺得老虎吃天，無從下手”。

3.缺乏設(shè)計型的實踐環(huán)節(jié)。程序設(shè)計目的是利用計算機(jī)技術(shù)解決現(xiàn)實生活中的問題，教師應(yīng)在教材的基礎(chǔ)上，引入生活中實際的問題，讓學(xué)生解決。而現(xiàn)在的實驗，往往以驗證實驗為主，缺乏設(shè)計性、綜合性、研究性的實驗，忽視了學(xué)生動手能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，造成學(xué)生缺乏知識活學(xué)活用的能力。

二、“設(shè)計”思想的培養(yǎng)

鑒于上述問題，我們在教學(xué)過程中通過“認(rèn)識”、“設(shè)計”、“提高”三階段培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計思想和能力。

1.認(rèn)識階段。認(rèn)識階段是課程教學(xué)的起始階段，主要目的是加強(qiáng)學(xué)生對程序設(shè)計的認(rèn)識。即“為什么要學(xué)習(xí)程序設(shè)計？程序設(shè)計能為我們做什么？”在學(xué)習(xí)的初期，如果教師引導(dǎo)不當(dāng)，就會導(dǎo)致學(xué)生目標(biāo)缺失，學(xué)習(xí)動力喪失，直接后果便是：上課不認(rèn)真聽講，實踐時無所事事，一學(xué)期下來一無所獲。那么，如何加強(qiáng)學(xué)生對程序設(shè)計的認(rèn)識呢？我們主要采用以下方式。①認(rèn)識實習(xí)。在學(xué)生入學(xué)后，立即進(jìn)行認(rèn)識實習(xí)，能夠加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)和工作崗位的認(rèn)識。這是我們改革的第一個創(chuàng)新之處，其他兄弟院校，僅僅停留在校內(nèi)入學(xué)教育的形式上。我們的具體做法是，通過與軟件園區(qū)企業(yè)建立校企合作，將學(xué)生的入學(xué)教育放到真實的企業(yè)環(huán)境中，除了參觀企業(yè)外，更主要的是請企業(yè)的工程師現(xiàn)場講解軟件開發(fā)的具體工作和崗位要求，使同學(xué)們加強(qiáng)對軟件開發(fā)中設(shè)計重要性的認(rèn)識，為學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程打下良好的基礎(chǔ)。實習(xí)結(jié)束，要求學(xué)生認(rèn)真書寫實習(xí)報告，以便加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識和實習(xí)的效果。②作品展示。通過大量的軟件演示，讓學(xué)生理解程序設(shè)計在具體生活中的應(yīng)用。在參觀同時，允許學(xué)生具體操作軟件，系統(tǒng)地理解軟件的功能，理解作者的設(shè)計思路，例如：我們在java課程教學(xué)過程中，將學(xué)生作品、學(xué)生成績管理系統(tǒng)讓學(xué)生操作使用，除了增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識外，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。③聘請企業(yè)技術(shù)專家和優(yōu)秀畢業(yè)生進(jìn)行專題講座或座談。俗話說得好“外來的和尚好念經(jīng)”，通過聘請軟件企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員，定期開展技術(shù)講座，和公司作品展示等方式提高學(xué)生對程序設(shè)計的作用的認(rèn)識；同時，邀請本專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生回校介紹工作經(jīng)驗。這些實實在在的經(jīng)驗和技能對學(xué)生提高興趣和加強(qiáng)認(rèn)識會起到不可忽視的作用。

2.設(shè)計階段。設(shè)計階段是課程的核心階段，目標(biāo)是通過教學(xué)和實踐培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計的邏輯思維能力。主要采用以下3種方法進(jìn)行培養(yǎng)。①“軟件逆向工程”思想的應(yīng)用。軟件逆向工程（Software Reverse Engineering）又稱軟件反向工程，是指從可運行的程序系統(tǒng)出發(fā)，運用反匯編、系統(tǒng)分析、程序理解等多種計算機(jī)技術(shù)，對軟件的結(jié)構(gòu)、流程、算法、代碼等進(jìn)行逆向拆解和分析，推導(dǎo)出軟件產(chǎn)品的源代碼、設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)、算法、處理過程、運行方法及相關(guān)文檔等[3]。初學(xué)程序設(shè)計語言的學(xué)生，往往掌握了程序設(shè)計語法，仍然不能編寫出良好的程序，歸根結(jié)底是學(xué)生沒有程序設(shè)計的思想，不能在頭腦中形成良好的設(shè)計思路，即沒有實現(xiàn)目標(biāo)的良好方法，故在設(shè)計的初級階段，采用軟件逆向工程的思想，先給出結(jié)果，然后從結(jié)果逆推實現(xiàn)的過程，學(xué)生詳細(xì)分析實現(xiàn)的步驟，再結(jié)合語法實現(xiàn)。例如：在輸出九九乘法表程序的講解過程中，教師可以先給出乘法表的輸出結(jié)果，然后分析乘法表是如何得到的，學(xué)生可以容易地想到利用雙循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，這樣利用逆向工程方法，使學(xué)生“有的放矢”，通過這種方式使學(xué)生認(rèn)識到在該階段中理解程序設(shè)計的核心在于“設(shè)計”，改變學(xué)生直接編程的習(xí)慣。②程序流程圖。在程序編寫前，應(yīng)具有解決實際問題的思路，程序流程圖是思路的圖形表示方法，要求學(xué)生掌握程序流程圖的繪制問題的求解過程，這樣能夠切實加強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。這也是我們改革的又一創(chuàng)新之處，有教師認(rèn)為流程圖只有在企業(yè)中才廣泛應(yīng)用，學(xué)生畫流程圖和編程一樣具有難度，那么不這樣改革，我們?nèi)绾闻囵B(yǎng)符合企業(yè)要求的人才呢？為了降低學(xué)習(xí)的難度，我們分兩個階段進(jìn)行，第一階段，培養(yǎng)學(xué)生用自然語言描述問題求解過程的能力。第二階段，待學(xué)生能夠用書面語言描述后，在詳細(xì)講解流程圖的符號和畫法，將自然語言的描述改為流程圖描述。學(xué)生畫出流程圖后，教師要求學(xué)生進(jìn)行講解或答辯，加深流程圖設(shè)計過程的認(rèn)識，有助于基礎(chǔ)弱的同學(xué)共同提高。分成兩個階段進(jìn)行，大大提高了學(xué)生利用流程圖分析問題的能力。③設(shè)計心理學(xué)的應(yīng)用?！霸O(shè)計”最終是為用戶服務(wù)的，要設(shè)計符合用戶要求的產(chǎn)品，在沒有詳盡的用戶需求時，可以使用設(shè)計心理學(xué)，想用戶所想，這無疑是對思維的又一有效鍛煉方式。教師在教學(xué)過程中可以將現(xiàn)實生活中的任務(wù)，分配給學(xué)生，讓他們身為用戶，充分發(fā)揮想象力，激發(fā)了學(xué)生的自我創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.提高階段。提高階段是課程的最終階段，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，我們在教學(xué)中采用校內(nèi)課程實訓(xùn)和校外生產(chǎn)實習(xí)兩種形式。校內(nèi)課程實訓(xùn)：在程序設(shè)計類課程中增加了兩周的綜合實訓(xùn)，讓學(xué)生利用所學(xué)的語言解決身邊存在的實際問題。實訓(xùn)題目來源于教師的科研子課題和學(xué)生自擬題目，這樣大大提高了學(xué)生自主開發(fā)和設(shè)計的意愿，教師的工作從手把手教到輔助指導(dǎo)學(xué)生。校外生產(chǎn)實習(xí)：由我院專業(yè)對口合作企業(yè)，提供相應(yīng)的實習(xí)崗位，分配學(xué)生具體的工作，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識，自行完成工作任務(wù)，在學(xué)生階段，達(dá)到和企業(yè)無縫鏈接，畢業(yè)時就可以具有崗位所需技能。

三、改革效果與結(jié)論

程序設(shè)計類課程需要記憶的語法多、枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，實踐能力弱，傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法達(dá)到良好的教學(xué)效果。結(jié)合我院專業(yè)實際情況，對程序設(shè)計課程教學(xué)方法進(jìn)行改革，利用三階段教學(xué)法，即“認(rèn)識階段，加強(qiáng)認(rèn)識”、“設(shè)計階段、培養(yǎng)能力”、“提高階段、強(qiáng)化實踐”，真正抓住了課程本質(zhì)，使學(xué)生意識到“設(shè)計”在程序編寫中的重要性，初步掌握了“設(shè)計”的能力，動手實踐能力明顯提高，教學(xué)效果和質(zhì)量明顯改觀。

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A

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