摘要：本文提出了一些觀點(diǎn)，探討了如何能使新生真正掌握一門程序設(shè)計(jì)語言。

關(guān)鍵字：程序整合；程序設(shè)計(jì)；邏輯思維；任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913(2007)10-0013-03

0引言

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與其說是一門科學(xué)，倒不如說是一門藝術(shù)，即駕御程序設(shè)計(jì)語言的藝術(shù)，它不僅需要掌握一定的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)還需要具備一定的創(chuàng)造性邏輯思維能力[1，5]。程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過程枯燥、難懂、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，從內(nèi)容到學(xué)習(xí)方法、思維方式等同高中課程，與大學(xué)里的其他課程都有很大差異，大部分學(xué)生反映計(jì)算機(jī)語言難學(xué)，程序更難編。為了使學(xué)生能真正掌握一門語言，并能應(yīng)用這種語言編寫程序，具備一定的編程能力，本文結(jié)合C/C++，針對(duì)如何培養(yǎng)大學(xué)新生的計(jì)算機(jī)語言編程能力，提出了一些觀點(diǎn)。

1程序設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練過程

下面給出了我們總結(jié)出來的循序漸進(jìn)的程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練過程。整個(gè)過程打破課本原有以知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)體系為順序組織的學(xué)習(xí)及教學(xué)方式，以學(xué)生已有知識(shí)為基礎(chǔ)，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，遵循先易后難、先具體后抽象、先輪廓化后細(xì)節(jié)化的原則，通過學(xué)習(xí)、觀看、模仿、理解、總結(jié)、提高五個(gè)階段進(jìn)行訓(xùn)練[2]。

1.1對(duì)程序設(shè)計(jì)語言的學(xué)習(xí)

程序=數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))+算法[1]，這個(gè)公式表明了編寫程序的基本要素以及要學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容。針對(duì)初學(xué)者，有必要讓他們對(duì)程序語言有一個(gè)全局性而且是簡(jiǎn)單性的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)，因此我們提出將程序設(shè)計(jì)語言抽象成為以下三方面的內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)。

(1) 數(shù)據(jù)，C語言的數(shù)據(jù)雖然比較豐富，但也就為兩大類：基本型，復(fù)合型。在初學(xué)階段，可僅針對(duì)基本型進(jìn)行學(xué)習(xí)、應(yīng)用。在學(xué)生有一定基礎(chǔ)之后，再開始復(fù)合型數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

(2) 程序流程控制，三種基本程序結(jié)構(gòu)，各自實(shí)現(xiàn)語句。

(3) 輔助工具，屬于高級(jí)階段的內(nèi)容，比如說文件操作，宏的應(yīng)用，函數(shù)等。

1.2閱讀、修改、整合簡(jiǎn)單程序范例

小孩堆積木之前，有必要了解、認(rèn)識(shí)、理解積木，然后才能夠堆出各種造型來。閱讀簡(jiǎn)單程序范例就相當(dāng)于對(duì)積木的了解、認(rèn)識(shí)、理解過程，是一個(gè)基本且必要的過程。在這一過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)動(dòng)態(tài)思維來閱讀程序，或判斷程序的正確性。這種思維習(xí)慣的養(yǎng)成，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和抽象思維能力有非常重要的作用[2]。

典型的簡(jiǎn)單范例程序，如有規(guī)律的數(shù)據(jù)項(xiàng)累加/累乘，驗(yàn)證某個(gè)數(shù)是否為素?cái)?shù)，分離某個(gè)數(shù)的每位數(shù)字，求兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)/最小公倍數(shù)等[1]。

該訓(xùn)練過程的后期主要是在簡(jiǎn)單范例程序的基礎(chǔ)上逐漸改變和增加條件的方法來訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

針對(duì)上述簡(jiǎn)單范例程序，可變化出一些程序，如求出某范圍內(nèi)的所有素?cái)?shù)，求出某范圍內(nèi)的所有水仙花數(shù)（某數(shù)等于其每位上的數(shù)字立方和）等[1]。這些程序都可以只對(duì)上述簡(jiǎn)單范例程序修改、整合來完成，學(xué)生在這一過程中必須親自實(shí)踐。

該過程屬于模仿階段，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且枯燥，所面對(duì)的范例大部分都沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也沒有太多吸引力。但這是一個(gè)相當(dāng)基礎(chǔ)且必要的過程。

1.3獨(dú)立編寫簡(jiǎn)單應(yīng)用程序

經(jīng)過上述過程的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)語言的運(yùn)用已達(dá)到比較熟練的程度。在此基礎(chǔ)上，選擇一些與上述過程中有所區(qū)別的簡(jiǎn)單應(yīng)用問題，由學(xué)生獨(dú)立完成程序的編寫。在這一過程中應(yīng)該貫徹過程化程序設(shè)計(jì)的基本原則“自頂向下，逐步細(xì)化”[1]，同時(shí)也應(yīng)該注意培養(yǎng)學(xué)生的編程風(fēng)格[3]。

有很多可以選擇的經(jīng)典問題，如“猴子選大王”問題[1]。n（由程序運(yùn)行動(dòng)態(tài)給定）只猴子，由1到n編號(hào)并排成一列（或一行也可）。第一次從頭到尾進(jìn)行1，2，3報(bào)數(shù)，凡報(bào)3的出列，取消候選資格。第二次從尾到頭進(jìn)行1，2，3報(bào)數(shù)，也是凡報(bào)3的出列。第三次又從頭到尾，如此反復(fù)，直到隊(duì)列中剩下兩只猴子時(shí)，此時(shí)報(bào)2的猴子即為大王。請(qǐng)編程計(jì)算出如果要當(dāng)選為大王，則預(yù)先應(yīng)站在隊(duì)列的哪個(gè)位置。針對(duì)該問題可做引導(dǎo)學(xué)生做如下分析：遵循逐步細(xì)化的原則，將問題細(xì)化成若干簡(jiǎn)單問題（原子問題）。

(1) 某一序號(hào)位置處猴子的表示，需要表示出兩個(gè)數(shù)據(jù)，一是猴子的位置序號(hào)，二是該位置上的猴子在與不在。

(2) 1，2，3報(bào)數(shù)子問題。

(3) 從頭到尾，從尾到頭，如此反復(fù)的子問題。

可逐步針對(duì)這些子問題尋求解決辦法，編寫出相應(yīng)的程序代碼，然后再進(jìn)行全局性整合，直至解決整個(gè)問題。

這個(gè)過程屬于理解與總結(jié)階段，也是持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、枯燥，不過所面對(duì)的求解問題可能多了一點(diǎn)趣味性。

1.4以任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。作為建構(gòu)者，教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、輔助者、導(dǎo)航者，學(xué)生才是主體。所謂“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”就是讓學(xué)生在一個(gè)典型“任務(wù)”的驅(qū)動(dòng)下展開學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列“任務(wù)”，從而得到清晰的思路、方法和知識(shí)的脈絡(luò)，并在完成“任務(wù)”的過程中培養(yǎng)分析問題、解決問題以及用計(jì)算機(jī)處理信息的能力。驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)和學(xué)生個(gè)性的特點(diǎn)，讓學(xué)生在任務(wù)中通過不斷實(shí)踐自己發(fā)現(xiàn)、解決問題，同時(shí)在這過程中掌握知識(shí)、提高操作技能[4]。

這個(gè)過程就是提高階段，綜合應(yīng)用階段。在第3節(jié)中我們將詳細(xì)闡述任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式方面的問題。

2邏輯思維能力訓(xùn)練

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練過程中，學(xué)生們常提出的一個(gè)問題是：程序設(shè)計(jì)語言已掌握好了，簡(jiǎn)單的范例程序也能讀懂，簡(jiǎn)單的數(shù)值性計(jì)算問題也可以獨(dú)立編程求解，但是面對(duì)一個(gè)真正的應(yīng)用問題時(shí)，感覺到不知道如何求解。他們所反映出來的問題就是邏輯思維能力的欠缺。如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力不是本文范疇，有興趣者可參考文獻(xiàn)[6]。

3任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式中的關(guān)鍵問題

如何選擇任務(wù)，如何處理任務(wù)中可能出現(xiàn)的超越學(xué)生現(xiàn)有能力之外的環(huán)節(jié)，是任務(wù)驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練過程中需要面對(duì)與解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題。

3.1選擇任務(wù)的基本原則

選擇任務(wù)遵循的基本原則是：任務(wù)必須對(duì)學(xué)生有強(qiáng)烈的吸引力。這樣才能激發(fā)學(xué)生的興趣，才能激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)梭的信心與斗志，才能讓學(xué)生在面臨困難的時(shí)候不輕易退縮與放棄。

我們認(rèn)為任務(wù)的吸引力主要源自以下幾個(gè)方面：

(1) 任務(wù)貼近學(xué)生的實(shí)際生活，符合學(xué)生的應(yīng)用要求，在一定程度上迎合學(xué)生愛刺激的心理。在我們教學(xué)過程中，常遇到一些學(xué)生提出要求老師多講解一些諸如怎樣編寫通訊錄管理程序、小病毒程序、QQ等密碼盜取/破解程序、系統(tǒng)漏洞掃描、鍵盤監(jiān)控程序。學(xué)生們并不是希望用這些來搞什么破壞，而是想鍛煉或者驗(yàn)證自己的能力，稍嚴(yán)重點(diǎn)的就是在同學(xué)或朋友間做點(diǎn)小惡作劇以炫耀自己，或者在應(yīng)用過程中獲取一定的刺激。充分利用這種心理就可以設(shè)計(jì)出合適的、具有強(qiáng)烈吸引力的程序設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)然在這一方面教師必須正確的引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些技術(shù)的合理、合法應(yīng)用。

(2) 任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)的普及使每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都有機(jī)會(huì)去接觸各種類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如網(wǎng)絡(luò)間傳送數(shù)據(jù)文件、網(wǎng)絡(luò)聊天等，合理的設(shè)計(jì)與這些應(yīng)用有關(guān)的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生自己有一定的能力在網(wǎng)絡(luò)中自由遨游，也將對(duì)學(xué)生產(chǎn)生巨大的吸引力。

(3) 任務(wù)與數(shù)碼技術(shù)的關(guān)聯(lián)。目前數(shù)碼技術(shù)的應(yīng)用可謂無孔不入，數(shù)碼照相、攝像等可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行。將程序設(shè)計(jì)任務(wù)與數(shù)字圖像、視頻的簡(jiǎn)單操作、處理相關(guān)聯(lián)，勢(shì)必也能激發(fā)學(xué)生的興趣。

3.2對(duì)任務(wù)超越學(xué)生能力范圍的處理

依據(jù)上述原則選擇與設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)任務(wù)。有些任務(wù)雖說算是小型問題，但涉及到其他一些知識(shí)點(diǎn)。有些任務(wù)直接，涉及其他知識(shí)點(diǎn)不多，但可能需要有更高級(jí)的編程技術(shù)，如基于Windows的應(yīng)用程序界面制作、Windows API的調(diào)用等。如果處理不當(dāng)，將會(huì)使任務(wù)難度太大，反而打擊學(xué)生挑戰(zhàn)的信心與斗志。我們提出以下幾種處理方式。

(1) 在學(xué)生具有一定的實(shí)踐能力之后，可逐步將所學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)語言向更高層次拓展。如針對(duì)C語言，有必要拓展到C++，不過只能是最簡(jiǎn)單、最必需的知識(shí)點(diǎn)，不宜太全面。在學(xué)生有一定C語言的基礎(chǔ)之后，僅引入C++中的類的基本概念、定義及使用、構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)，其他知識(shí)點(diǎn)先置之不理。之后，進(jìn)一步將學(xué)生編寫、調(diào)試程序的工具移植到可視化工具之中，如Visual C++，不過也僅是讓學(xué)生了解該工具的基本操作，不宜全面介紹與引入，關(guān)鍵是能理解、會(huì)用即可。

(2) 針對(duì)某些任務(wù)進(jìn)行專題講座。如編寫小病毒程序，教師則針對(duì)病毒程序的幾個(gè)特性來進(jìn)行技術(shù)講座，并針對(duì)典型問題詳細(xì)介紹如何獲取相關(guān)資料、如何解決等，引導(dǎo)學(xué)生充分利用現(xiàn)有資源（如網(wǎng)絡(luò)、書籍等）獲取資料和解決問題的辦法。

(3) 針對(duì)學(xué)生一時(shí)無法解決的問題，最好的處理辦法是給出程序的框架，并做詳細(xì)注釋與講解，讓學(xué)生只需要利用現(xiàn)有知識(shí)及能力就能解決這類任務(wù)。

總而言之，要設(shè)計(jì)出具有吸引力的任務(wù)，但又要合理把握好難度。

4小結(jié)

大學(xué)新生計(jì)算機(jī)語言編程能力的強(qiáng)弱，在很大程度上影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)理工科學(xué)生來說其影響尤其明顯。因此如何培養(yǎng)大學(xué)新生的計(jì)算機(jī)語言編程能力，已成為很多高校教師關(guān)注的熱點(diǎn)。本文提出了一些觀點(diǎn)，以拋磚引玉，便于同行們繼續(xù)深入探討。Edu

參考文獻(xiàn):

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[6] 王莘. 邏輯思維訓(xùn)練[M]. 北京大學(xué)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：趙飛，高級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程師，網(wǎng)絡(luò)安全師，高級(jí)程序員。負(fù)責(zé)開發(fā)過各類大學(xué)管理軟件的項(xiàng)目，有著豐富的編程經(jīng)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和編程上有深刻研究?，F(xiàn)負(fù)責(zé)湖南師范大學(xué)樹達(dá)學(xué)院計(jì)算機(jī)教學(xué)中心的全面工作。