張永梅++馬禮++孫晶++何麗

摘要：如何提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力以及系統(tǒng)分析開發(fā)應(yīng)用能力，滿足社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的需求是高校需要重點(diǎn)解決的一個(gè)問題。該文通過改革《C程序設(shè)計(jì)》教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生利用C語言編寫各種應(yīng)用程序的能力，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)與分析能力，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完善各類項(xiàng)目、競賽、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，有效提升了學(xué)生的編程能力，以及分析和解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)能力；算法設(shè)計(jì)能力；軟件工程師；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)；因材施教

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）01-0178-03

Exploration of Training Students' Programming， Practice and Innovation Ability

ZHANG Yong-mei， MA Li， SUN Jing， HE Li

（School of Computer Science， North China University of Technology， Beijing 100144， China）

Abstract：How to improve the students' programming， practical ability，and the ability of the system analysis and development to meet the social demand for computer science students is one of the key problems to solve. Reform the teaching of "C Programming"， train students to develop a variety of applications using C language， pay attention to students' algorithm design and analysis ability in the professional courses such as "Data Structure"， "Design and Analysis of Algorithm" and "Compiler Principle"， strengthen the key session programming， practice and innovation ability，improve various projects， competitions， experimental and practical teaching，promote the students' practice and innovation ability. The measures closely combine theory and practice，effectively promote the ability of programming， analysis and solution practical problems.

Key words：programming ability； algorithm design ability； software engineers； experimental and practice teaching； teach students in accordance with their aptitude

1 引言

從十三五規(guī)劃來看，未來五年哪些職業(yè)最有“錢途”？《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》明確指出，未來五年，軟件工程師愈發(fā)“走俏”。一直以來，學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力是評(píng)判一個(gè)學(xué)生是否是一名合格的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的重要指標(biāo)。

2 存在的主要問題

專家預(yù)言，未來10年中國的IT界每年需要100萬人，其中計(jì)算機(jī)類人才需求超過40萬人，這是一個(gè)保守的說法。最近幾年來，有不少企事業(yè)單位反映計(jì)算機(jī)類畢業(yè)生實(shí)際應(yīng)用知識(shí)、動(dòng)手能力與應(yīng)用能力不夠、程序設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，尤其是程序設(shè)計(jì)能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力無法達(dá)到用人單位的要求。這不僅對(duì)學(xué)生就業(yè)是一個(gè)嚴(yán)重的考驗(yàn)，更阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展與提升。

造成以上情況的主要原因如下：一是學(xué)生在學(xué)完與程序設(shè)計(jì)、算法有關(guān)的課程后，對(duì)于這些知識(shí)僅僅只是停留在了解的基礎(chǔ)上，并未達(dá)到理解、融會(huì)貫通的境界，更沒有利用這些知識(shí)解決實(shí)際遇到的問題。二是教師在講解程序設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)與分析的相關(guān)知識(shí)時(shí)，并沒有將理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合。三是在實(shí)際教學(xué)過程中并未對(duì)學(xué)生進(jìn)行真正的軟件項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練。雖然目前各本科院校的程序設(shè)計(jì)類課程都有課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，但是大多數(shù)都是止于形式，并未予以真實(shí)的軟件項(xiàng)目支撐，因而收效甚微。四是對(duì)第一門程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)不夠重視。盡管計(jì)算機(jī)類專業(yè)所開設(shè)的課程中很多都含有與編程相關(guān)的內(nèi)容，但作為入門級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言課程，其重要性不亞于任何一門專業(yè)課。由于當(dāng)前對(duì)第一門程序設(shè)計(jì)語言課程重視程度不夠和教學(xué)時(shí)數(shù)不足，導(dǎo)致了相當(dāng)一部分學(xué)生在學(xué)完第一門程序設(shè)計(jì)課程后，仍然無法獨(dú)立完成一個(gè)簡單的程序開發(fā)。一個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生出來找工作，連一個(gè)程序都寫不好，可以說我們的高等教育出了很大的問題，編程能力是計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生最基本的能力。

為適應(yīng)十三五規(guī)劃對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的新要求，我們應(yīng)該改革《C程序設(shè)計(jì)》教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生利用C語言編寫各種應(yīng)用程序的能力，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)與分析能力，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完善各類項(xiàng)目、競賽、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，努力培養(yǎng)服務(wù)國家和首都社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)主義優(yōu)秀人才。

3 培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力的具體措施

教育教學(xué)工作應(yīng)該以學(xué)生為主體，同時(shí)充分發(fā)揮教師的引領(lǐng)、指導(dǎo)作用，二者有機(jī)結(jié)合，相互配合，這樣才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。因此本文以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”這一思想為指導(dǎo)，建立一套具有我校特色的教學(xué)模式，以及培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)踐教學(xué)體系，有效提升學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

3.1改革《C程序設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力

《C程序設(shè)計(jì)》是我校計(jì)算機(jī)專業(yè)的第一門程序設(shè)計(jì)課程，為保證課堂質(zhì)量，改變以前大班授課方式，采用小班上課；在教師安排上，充分考慮教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、工作責(zé)任感，以及實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)經(jīng)歷；改革《C程序設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)方法，將教學(xué)內(nèi)容分解為必須掌握的內(nèi)容和提高內(nèi)容，采用小班上機(jī)實(shí)驗(yàn)，按照學(xué)生的不同層次，給出不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)于層次高的學(xué)生，給學(xué)生另外布置一些趣味程序設(shè)計(jì)題目、競賽題目，以及目前計(jì)算機(jī)一些前沿問題；該課程的考核成績由期末機(jī)考成績和平時(shí)成績兩部分組成，各占50%。在平時(shí)成績中，階段考試占30%，提交實(shí)驗(yàn)程序占45%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占5%，作業(yè)成績占15%，考勤占5%，進(jìn)一步完善考試環(huán)境和考試方法，加強(qiáng)學(xué)生編程上機(jī)的能力訓(xùn)練。

3.2在專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)與分析能力

采用不同的編程語言實(shí)現(xiàn)同樣一個(gè)問題，效率是完全不一樣的。對(duì)算法的研究被公認(rèn)為是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基石。在專業(yè)課教學(xué)中，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《操作系統(tǒng)》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，使學(xué)生掌握算法設(shè)計(jì)的常用方法，以便能夠運(yùn)用這些方法獨(dú)立地設(shè)計(jì)解決計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的實(shí)際問題的有效算法，并能夠利用已有算法解決實(shí)際問題。此外還要使學(xué)生學(xué)會(huì)分析算法，估計(jì)算法的時(shí)空復(fù)雜性，從而對(duì)算法進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)定算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)要看它的時(shí)間復(fù)雜性、空間復(fù)雜性和人工復(fù)雜性，其中時(shí)間復(fù)雜性最為重要，通常是用時(shí)間復(fù)雜性來衡量某個(gè)算法的“好”或“壞”。

3.3 加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

許多課程都有上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如《C程序設(shè)計(jì)》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《Java程序設(shè)計(jì)》、《操作系統(tǒng)》、《匯編語言程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)庫原理》、《編譯原理》、《軟件工程》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《軟件測試技術(shù)》等課程，都要求學(xué)生完成一定數(shù)量的設(shè)計(jì)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。還設(shè)立了工程與學(xué)術(shù)實(shí)踐、計(jì)算機(jī)硬件課程設(shè)計(jì)、軟件課程設(shè)計(jì)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)訓(xùn)科目，堅(jiān)持編程實(shí)踐四年不間斷。培養(yǎng)方案中提供了軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式技術(shù)三個(gè)方向的選修課程模塊，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)情況有目標(biāo)地選擇學(xué)習(xí)，達(dá)到了因材施教的目的。

例如軟件課程設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)”首先要求學(xué)生進(jìn)行基本的分析，例如：這個(gè)系統(tǒng)要具有什么功能、可以抽象為哪幾類對(duì)象、要應(yīng)用哪些算法、采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。之后，學(xué)生根據(jù)分析好的內(nèi)容進(jìn)行編程，編程中要考慮到諸如：代碼邏輯、異常處理、可擴(kuò)展性等問題。完成一定代碼后要進(jìn)行單元測試，通過單元測試后，要對(duì)整個(gè)軟件進(jìn)行測試，例如，功能測試、回歸測試等，保證軟件的正確運(yùn)行。最后，教師進(jìn)行軟件驗(yàn)收，驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后要完成相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。這一系列的開發(fā)流程使學(xué)生掌握了一個(gè)軟件的真正開發(fā)過程，提高了學(xué)生的綜合編程能力，如：需求分析能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、數(shù)據(jù)抽象能力、編程實(shí)現(xiàn)能力、軟件測試能力，有效提高了學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，以及實(shí)踐與創(chuàng)新能力。一些學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中利用沒有學(xué)過的計(jì)算機(jī)語言和開發(fā)工具進(jìn)行軟件開發(fā)，充分體現(xiàn)了學(xué)生具備了自主學(xué)習(xí)其他語言和開發(fā)工具的能力。

3.4完善各類項(xiàng)目、競賽、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力

鼓勵(lì)高年級(jí)學(xué)生參與由教師指導(dǎo)的ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽的華北地區(qū)選拔賽、北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃、北方工業(yè)大學(xué)“科園杯”大學(xué)生科技活動(dòng)項(xiàng)目或教師負(fù)責(zé)的國家基金、科技支撐計(jì)劃、橫向科研等課題，在教師的指導(dǎo)下完成需求分析、算法設(shè)計(jì)、算法分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析等環(huán)節(jié)，最后提交打印版書面報(bào)告或論文，提高大學(xué)生的動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題的能力。積極組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技活動(dòng)、“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽”等各類競賽，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力。將專利、論文、科技競賽活動(dòng)等以學(xué)分納入考核，對(duì)取得突出成績或有特殊成就的學(xué)生，在推免研究生、獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定等方面予以優(yōu)先考慮，激發(fā)創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，提升創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。完善實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，實(shí)驗(yàn)人員做好實(shí)驗(yàn)課程輔導(dǎo)，穩(wěn)定豐富課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。積極拓展有工程背景的企業(yè)導(dǎo)師參與實(shí)踐環(huán)節(jié)，與Oracle、文思海輝等知名企業(yè)建立校企合作關(guān)系，試點(diǎn)推出校企合作實(shí)踐環(huán)節(jié)課程，如與Oracle合作《項(xiàng)目管理實(shí)踐》課程，與文思海輝合作《企業(yè)實(shí)訓(xùn)》課程。

4 結(jié)論

在“十三五”規(guī)劃課題研究中，“信息經(jīng)濟(jì)”首次被列入，這也意味著信息產(chǎn)業(yè)有望成為“十三五”規(guī)劃中的新增亮點(diǎn)。本文分析了高等學(xué)校培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才程序設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐與創(chuàng)新能力存在的主要問題，給出了改革和建設(shè)措施，有助于提高學(xué)生的編程能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展急需的信息產(chǎn)業(yè)人才。

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