摘要：計算機專業(yè)程序設計能力是計算機及相關專業(yè)學生最重要的專業(yè)能力之一。本文分析現(xiàn)有程序設計類課程的目標定位、課程教學內(nèi)容、實踐教學模式等方面存在的不足，結(jié)合浙江財經(jīng)學院程序設計類課程教學實際，提出基于能力目標導向，設計程序設計類課程教學體系(包括實踐教學體系)，構(gòu)建開放式的實踐教學平臺，改革課程教學內(nèi)容、教學模式和考核方式，以加強對學生專業(yè)程序設計能力的培養(yǎng)，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。在該課程教學體系中，我們強調(diào)程序設計思想和方法的運用，強調(diào)程序設計的在線實踐和項目實訓，強調(diào)團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。最后，本文介紹了改革和實踐的成效。
　　關鍵詞：程序設計類課程；教學體系改革；實踐教學體系；程序設計能力
　　
　　高等教育的內(nèi)容包括知識、能力和素質(zhì)3個方面。知識是基礎；能力是技能化的知識，是知識的綜合體現(xiàn)，以知識運用的綜合性、靈活性與探索性為重要內(nèi)容，即運用知識有效解決實際問題；而素質(zhì)是知識和能力的升華，涉及到其知識和能力是否可持續(xù)發(fā)展。高等院校需致力于專業(yè)能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。
　　對計算機、電子、通信、信息等專業(yè)的學生來說，程序設計思想和方法的運用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計與運用、算法分析與設計、應用軟件設計與開發(fā)等專業(yè)程序設計能力是最重要的專業(yè)能力之一。課程教學是培養(yǎng)專業(yè)能力的主戰(zhàn)場、主渠道，要圍繞培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，組織課程內(nèi)容與教學。本文分析了現(xiàn)有程序設計類課程目標定位、課程教學內(nèi)容、實踐教學模式等方面存在的不足，提出以能力為導向，構(gòu)建程序設計類課程教學體系(包括實踐教學體系)，優(yōu)化教學內(nèi)容，改革教學模式，以更好地培養(yǎng)學生程序設計能力，提高其實踐能力和創(chuàng)新能力。
　　
　　1　程序設計類課程教學現(xiàn)狀
　　
　　目前，一般高校針對計算機、電子信息類專業(yè)開設的以C語言為基礎的程序設計類課程有：C語言程序設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設計等?；诒菊n題組承擔的浙江省高校本科計算機科學與技術教學指導委員會專項教學改革項目“軟件開發(fā)類課程教學內(nèi)容改革和實踐教學方法創(chuàng)新研究”以及我校重大教學改革項目“以提高實踐創(chuàng)新能力為導向的課程教學模式探討和教學方法創(chuàng)新研究”的需要，我們對浙江省同類高校關于這些課程的教學現(xiàn)狀作了調(diào)查和分析研究，主要狀況如下。
　　1)目標定位不明確：學習編程語言還是學習編程方法?教授編程知識還是培養(yǎng)用編程知識解決實際問題的能力?程序設計類課程目標定位不明確，沒有建立課程目標體系，專業(yè)基礎課的作用不明顯；上述課程在知識結(jié)構(gòu)上缺乏一條明確的主線，知識體系松散，不能前后連貫。
　　2)對專業(yè)能力的培養(yǎng)重視不夠：課程教學中太過強調(diào)程序語言本身的要素，以知識點為目標，忽視了對知識綜合運用和實踐能力的培養(yǎng)。
　　3)對課程的實踐性重視不夠，實際知識運用的訓練較少：實踐教學不夠系統(tǒng)和完善，實踐項目的設計沒有充分考慮能力目標的培養(yǎng)而過多關注程序語言本身的特性。
　　4)練習和考試：多采用書面或驗證性實驗的形式，以標準化習題和簡單的編程題為主，缺少對知識靈活運用的練習題，缺少專業(yè)性編程基礎的練習題，缺少對程序?qū)嶋H運行的檢查，從某種意義上引導學生只關注基本概念和語言要素，忽視了對程序設計能力的鍛煉和培養(yǎng)。同時，教師工作量大，對程序設計題無法仔細評判，很難判斷程序是否實際可行、是否可以產(chǎn)生正確的結(jié)果，教學質(zhì)量難以把握并提高。
　　5)從教學效果上來看：學生基本程序設計能力差，遇到程序設計問題不知如何下手，缺乏完整系統(tǒng)的程序設計方法，工作效率低；缺乏專業(yè)程序設計的能力和意識，代碼質(zhì)量意識弱，代碼質(zhì)量差，缺乏中等規(guī)模以上的程序設計能力。
　　
　　2　構(gòu)建以能力為導向的課程教學體系
　　
　　程序設計與調(diào)試、面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析與設計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計與運用、算法分析與設計、應用軟件設計與開發(fā)等構(gòu)成了計算機相關專業(yè)學生專業(yè)程序設計能力體系。為此，我校計算機科學與技術專業(yè)培養(yǎng)方案中，設置了程序設計基礎、面向?qū)ο蟪绦蛟O計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設計、高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5門課程，作為程序設計類課程群，如圖1所示。
　　
　　
　　2.1　明確課程定位
　　程序設計類課程作為信息類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課，要突出課程的專業(yè)性，強調(diào)專業(yè)程序設計；要突出課程的基礎性，強調(diào)程序設計實踐能力；突出課程的實踐性，加強教學的實踐環(huán)節(jié)，通過實際編程考察教學效果。
　　
　　2.2　構(gòu)建以培養(yǎng)能力為導向的課程教學目標體系
　　我們按照課程群建設的思路，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌安排程序設計類各門課程各個階段的教學目標，建立相輔相成、逐步提高、前后連貫的課程教學目標體系。根據(jù)課程在專業(yè)人才培養(yǎng)目標中的定位，以及目前社會對IT人才程序設計能力的需求，我們制定了3個目標：1)培養(yǎng)學生程序設計的知識和能力；2)培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力；3)培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的習慣和自學能力。
　　
　　2.3　改革和優(yōu)化教學內(nèi)容，強調(diào)課程群各課程之間的知識連貫性，建立課程教學體系
　　1)按照課程教學目標體系，以課程群為平臺，由課程群教師共同協(xié)作設計逐步提高、前后連貫、層層梯度推進的課程內(nèi)容體系。從程序設計基礎課程開始，引入大量經(jīng)典的、趣味性濃的、聯(lián)系生活實際的案例，引導學生從解決問題出發(fā)、學習編程知識和語句，并提高其學習編程的興趣。同時，各課程教學案例的設計注重前后知識運用的綜合性和連貫性，后續(xù)案例以前續(xù)案例為基礎，前面設計和實現(xiàn)的類、方法或者模塊，是后續(xù)案例中的基礎，培養(yǎng)學生系統(tǒng)化意識，以幫助學生建立知識體系。
　　2)在教學內(nèi)容的設計以及教學過程中各教學環(huán)節(jié)的設計中，應弱化學生對編程知識和語言本身的關注，突出對知識的運用。這里我們主要從以下兩點進行改革：一是圍繞能力目標，改革課堂教學模式，比如教學過程中，突出對學生分析問題、解決問題思路的培養(yǎng)，而不是強調(diào)某個語法問題、某個語句格式等，語法和格式等語言要素，留待學生在實踐訓練中加深和鞏固；二是選擇該課程群后期課程算法分析與設計課程為試點，圍繞能力目標體系，大幅度改革課程教學內(nèi)容和體系。傳統(tǒng)的該課程各章節(jié)以幾大經(jīng)典算法為內(nèi)容，包括背包問題、大數(shù)問題、圖論算法、遞歸與分治、貪心算法、回溯法、動態(tài)規(guī)劃等；而現(xiàn)在該課程的教學體系，以幾個經(jīng)典益智游戲的自動求解和人機對弈項目為主要教學內(nèi)容，將算法的講解包含在游戲和項目中，從而使學生掌握各種典型算法的分析和設計。同時，在實際教學過程中，我們把該課程的“講解算法思路——讓學生理解算法思路——用該種算法解決實際問題”的課程授課體系，改革為“提出趣味性、設計性并茂的實際問題——分析問題解決的思路和方法——引出所需要的算法并解決該問題——再用同樣的方法去解決類似的實際問題以提高算法運用能力”，在教學過程中不斷對學生強化“學習算法是為了解決實際問題”的意識，并引導學生進行算法分析和設計實踐。
　　
　　2.4　建立課程實踐教學體系，改革教學模式和教學方法，強調(diào)編程設計的在線實踐和項目實訓
　　程序設計類課程群的實踐教學體系設計思路可以概括為：兩條主線、梯度訓練、四個階段，強調(diào)程序設計的在線實踐平臺和程序設計競賽平臺的應用，提倡團隊協(xié)作，突出對學生綜合實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由此，本課題組構(gòu)建的程序設計類課程教學體系如圖2所示。
　　
　　2.4.1　兩條主線
　　根據(jù)課程的特點，程序設計類課程群的實踐教學體系按照兩條主線進行構(gòu)建。第一條主線：程序設計基礎、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這3門課程的教學以在線實踐及程序設計競賽為主線，通過在線實踐這種新穎的實踐方式提高學生的程序設計能力，并及時跟蹤程序設計競賽及計算機學科的發(fā)展趨勢，改進課程的教學方法和教學內(nèi)容。第二條主線：面向?qū)ο蟪绦蛟O計、算法分析與設計這兩門課程的教學以益智游戲求解和對弈為主線，通過實訓項目來提高大學生的算法分析與設計、應用軟件設計與開發(fā)能力。這兩條主線相輔相成。一方面，益智游戲的求解和對弈離不開編程能力，而編程能力可以通過在線實踐不斷提高；另一方面，益智游戲的求解和對弈是應用軟件設計與開發(fā)的具體體現(xiàn)，強化學生程序設計系統(tǒng)化能力。
　　2.4.2　梯度訓練
　　無論是課程實驗還是在線實踐，都考慮學生的接受能力，遵循“由易到難”、“由淺入深”的原則，通過梯度訓練使學生逐漸掌握課程知識。從課程基礎實踐項目→綜合實踐(訓)項目→課程設計→應用軟件設計與開發(fā)，分層次梯度推進每門課程的實踐(訓)強度和難度。這里應用軟件設計與開發(fā)，主要以益智游戲的自動求解和對弈軟件的設計為主要形式。
　　2.4.3　四個階段
　　第一階段，程序設計基礎課程的課程設計項目為一個基于控制臺的小型軟件；第二階段，而向?qū)ο蟪绦蛟O計的課程設計則加入面向?qū)ο蠛涂梢暬枷?；第三階段，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程設計要求在軟件中綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識；第四階段，算法分析與設計的課程設計以益智游戲的自動求解和人機對弈為目標，提高學生的應用軟件設計與開發(fā)能力。
　　2.4.4　強調(diào)在線實踐和以大學生程序設計競賽為驅(qū)動
　　1)以學科競賽為驅(qū)動，開發(fā)在線程序評判系統(tǒng)，營造學習程序設計的氛圍。
　　大學生程序設計競賽提供了一個讓大學生充分展示用計算機分析問題、解決問題的能力與才華的平臺，鼓勵創(chuàng)造性和團隊協(xié)作精神，鼓勵開拓與創(chuàng)新。2004年5月，浙江省舉辦了首屆大學生程序設計競賽，至今已經(jīng)連續(xù)舉辦7屆，參賽的學校從2004年的45所增加到2010年的75所，參賽隊伍數(shù)也從2004年的84隊增加到了2010年292隊。隨著該學科競賽在全省的推廣，省內(nèi)已經(jīng)有多所高校(如浙江大學、浙江工業(yè)大學、杭州電子科技大學、浙江財經(jīng)學院等)開發(fā)出各自的在線程序評判系統(tǒng)(Online Judge，簡稱OJ)，舉辦校內(nèi)比賽，擬以大學生程序設計競賽為驅(qū)動，激發(fā)學生學習程序設計的興趣，提高學生程序設計能力。
　　我校的在線程序評判OJ系統(tǒng)(如圖3所示)于2007年開發(fā)完成并成功作為我校第五、六屆程序設計競賽裁判系統(tǒng)，每屆賽事參賽隊伍50余隊，參賽學生人數(shù)超過160人。同時該系統(tǒng)還為我校ACM協(xié)會定期舉行的程序設計競賽活動做在線評判。程序設計競賽平臺的構(gòu)建，為我校計算機科學與技術、信息管理與信息系統(tǒng)、信息計算等專業(yè)學生營造了非常濃厚的學習程序設計的氛圍。
　　
　　2)以在線程序評判系統(tǒng)為基礎，構(gòu)建程序設計類課程教學在線實踐平臺。
　　由于沒有合適的在線實踐和考核平臺，傳統(tǒng)的練習和測試一般局限于書面或驗證性實驗的形式，以標準化習題和簡單的編程題為主，缺少對知識綜合運用能力和專業(yè)程序設計能力的訓練和考核；同時，教師由于精力有限，又沒有高效的評判系統(tǒng)，對于學生提交的程序也只局限于設計思路和語法的檢查，缺少對程序?qū)嶋H運行結(jié)果的考核。這樣的實踐教學和考核體系，引導學生過多關注基本概念和語言要素，最終導致學生所具備的程序設計能力與IT企業(yè)的要求相距甚遠。
　　故從2008年開始，我們從語言支持、評判方式、題庫管理等方面對在線程序評判系統(tǒng)進行升級和擴充，將該系統(tǒng)打造成滿足程序設計類課程群實踐教學、課程考核和競賽需求的在線實踐平臺，有效改善了程序設計類課程實踐教學效果，提高了學生專業(yè)程序設計能力。我們主要做了以下幾方面的工作：
　　(I)題庫建設：為每門課程(除面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程外)，按照知識模塊，根據(jù)我校學生實際，設計對應的練習題，同時收集經(jīng)典的、趣味性強的、歷年各種競賽中出現(xiàn)過的合適的程序設計題(包括測試數(shù)據(jù))。題庫資源的建設和管理是開放式的，不管教師還是學生收集和設計的題目，只要經(jīng)過系統(tǒng)管理員驗證，均可以加入到系統(tǒng)的題庫中。
　　(2)課程服務：對于課程的任課教師，可以自由開辟本課程的實踐專區(qū)，為某個章節(jié)或者某個階段在題庫中選取習題，設置練習或者測試環(huán)節(jié)，要求學生在給定的時間內(nèi)完成。也可以根據(jù)需求和課程的特點，為課程設置在線考核專題。
　　(3)競賽服務：可以根據(jù)需要，開辟專項競賽。目前除了承擔我校和我院的程序設計競賽以外，我們還為我校ACM協(xié)會和電腦協(xié)會開辟活動專區(qū)，圍繞協(xié)會活動，舉辦不同范圍內(nèi)的程序設計競賽。
　　在線實踐不問于傳統(tǒng)程序?qū)嵺`，學生可以通過OJ網(wǎng)站，進入某課程的實踐專區(qū)，選擇專區(qū)中的程序設計題目，在線提交設計編寫好的程序，OJ網(wǎng)站在線評判系統(tǒng)實時評判并反饋評判結(jié)果。學生可以根據(jù)OJ系統(tǒng)反饋回來的評判結(jié)果反復修改程序，直到最終被Accept(程序正確)。這個過程不受時間和地點的限制(只要能上網(wǎng))，也無需等待老師的批改結(jié)果，極大地拓展了學生的實踐空間和時間。而且，在實踐過程中，不僅能培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力，而且每成功解決一道題目都能給學生帶來極大的成就感(系統(tǒng)會記錄每個學生每一次成功)，激發(fā)學生實踐的興趣。
　　2.4.5　強調(diào)團隊協(xié)作，鼓勵創(chuàng)新
　　程序設計競賽是以團隊形式參賽的。每隊3人，只能使用l臺計算機，因此，隊員必須具有團隊協(xié)作的精神和能力，才能做到1+1+1≥3，競賽也才能取得好成績。
　　另外在我們的實踐教學體系中，實訓項目和課程設計，要求通過團隊協(xié)作完成，在設計題目和考核方式時，必須體現(xiàn)團隊合作的因素。
　　2.4.6　編寫適應能力培養(yǎng)的實踐指導教材
　　為了進一步提高實踐教學效果，課題組成員在調(diào)研國內(nèi)其他院校課程建設舉措以及多年來程序設計課程教學、大學生程序設計競賽輔導的經(jīng)驗積累基礎上，編寫出版了實踐指導教材《程序設計方法及在線實踐指導》，該教材被評為2009年省重點教材。
　　
　　3　改革實施成效和結(jié)論
　　
　　程序設計類課程的改革，尤其是課程定位和目標的修正、課程教學體系的改革和優(yōu)化、實踐教學體系的改革、在線實踐平臺的構(gòu)建、實踐教學模式和課程考核方式的改革和創(chuàng)新，有助于引導學生以提高程序設計能力為目標，進行程序設計訓練，提高程序設計類課程教學質(zhì)量。
　　程序設計類課程改革有效激發(fā)了學生學習程序設計的興趣。大學生程序設計ACM協(xié)會是我校信息學院最活躍的大學生協(xié)會之一，他們定期舉辦講座，將志趣相投的程序設計愛好者們聚在一個平臺，協(xié)助學校組織承辦學校大學生程序設計競賽和信息學院ACM程序設計大賽，每屆都大約有150名學生參加，有些甚至是一年級的學生。
　　開放式的在線實踐平臺，使得學生無需受實驗室、實驗時間以及老師在不在場等因素的限制而自由進行編程訓練；教師引導把關，由學生自己完成對平臺的構(gòu)建、維護、運行的模式，讓學生覺得這是他們自己的平臺，是程序愛好者的社區(qū)，極大地激發(fā)了學生的主動性、競爭性和創(chuàng)造性。
　　通過改革，學生編程設計能力、綜合實踐能力和創(chuàng)新能力有了明顯提高。在近5年的火學生程序設計競賽中，我校作為理工科相對弱勢的財經(jīng)類院校與省內(nèi)浙江大學、浙江工業(yè)大學等理工科類院校同臺競技，獲得了可喜的成績，其中一等獎1項，二等獎2項，三等獎18項，獲獎學生中有大部分考入了浙江大學、復旦大學、上海財經(jīng)大學等國內(nèi)知名入學繼續(xù)深造，其他所有學生在畢業(yè)時都能得到企業(yè)認可，順利就業(yè)。
　　
　　
　　(編輯：姚彥