涂小琴，張春紅，商偉

（云南師范大學(xué)文理學(xué)院，云南　650222）

結(jié)對(duì)編程方法在C語言教學(xué)中的應(yīng)用

涂小琴，張春紅，商偉

（云南師范大學(xué)文理學(xué)院，云南650222）

針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)必修課程《C語言程序設(shè)計(jì)》，根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出在課程的教學(xué)過程中引入結(jié)對(duì)編程方法來提高學(xué)生的編程能力以及學(xué)生的編程興趣。分析結(jié)對(duì)編程的組合原則，以及針對(duì)大一新生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則，并與傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果進(jìn)行比較。

C語言程序設(shè)計(jì)；結(jié)對(duì)編程法；傳統(tǒng)法

0　引言

《C語言程序設(shè)計(jì)》是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重點(diǎn)必修課程，也是學(xué)生學(xué)習(xí)編程的基礎(chǔ)。該課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響到高年級(jí)一些重點(diǎn)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《C#程序設(shè)計(jì)》、以及C版的《操作系統(tǒng)》、《Java程序設(shè)計(jì)》等。所以對(duì)于大一的新生來講，學(xué)習(xí)好《C語言程序設(shè)計(jì)》這門課程至關(guān)重要，通過在教學(xué)過程中引入結(jié)對(duì)編程方法可以有效地提高教學(xué)效果。

1　結(jié)對(duì)編程方法介紹

結(jié)對(duì)編程方法的提高是在20世紀(jì)90年代中期，到目前已經(jīng)經(jīng)過了近30年的發(fā)展。結(jié)對(duì)編程技術(shù)概念被提出來時(shí)是指兩位程序員坐在同一臺(tái)電腦前進(jìn)行編程，如圖1所示。與兩位程序員各自獨(dú)立工作相比，結(jié)對(duì)編程能編寫出質(zhì)量更高的代碼。

圖1　結(jié)對(duì)編程樣例圖

結(jié)對(duì)編程方法在企業(yè)中經(jīng)過了一段時(shí)間的實(shí)踐，得出了較高質(zhì)量的代碼，但因投入的人力比較多，所以目前的企業(yè)采用結(jié)對(duì)編程的比較少，采用團(tuán)隊(duì)編程的比較多。但對(duì)于高校來講，不需要考慮投入的人力問題，反而能節(jié)省教學(xué)中的計(jì)算機(jī)資源。通過結(jié)對(duì)編程可以提高學(xué)生的編程興趣，更能突出教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

結(jié)對(duì)編程包含了以下四個(gè)步驟：討論、設(shè)計(jì)、編碼和測試［1］。討論：以交流為基礎(chǔ)，討論設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)出有效的結(jié)構(gòu)，共同設(shè)計(jì)算法；編碼：寫出具體的代碼實(shí)現(xiàn)；測試：對(duì)代碼進(jìn)行完整性測試。在結(jié)對(duì)編程中，有人充當(dāng)“駕駛員”，有人充當(dāng)“導(dǎo)航員”，“駕駛員”負(fù)責(zé)代碼的輸入，“導(dǎo)航員”負(fù)責(zé)整體方案的設(shè)計(jì)以及及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤。當(dāng)然“駕駛員”和“導(dǎo)航員”的角色可以隨時(shí)互換［2］。同時(shí)也允許也其他結(jié)對(duì)小組中的成員進(jìn)行交換。

結(jié)對(duì)編程有著近30年的使用及發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)國外的權(quán)威數(shù)據(jù)表明，在教學(xué)過程中有效的使用結(jié)對(duì)編程方法，對(duì)提高學(xué)生的編程興趣，提高學(xué)生的記憶力，有很大的幫助。同時(shí)也能提高學(xué)生寫出的代碼的質(zhì)量以及學(xué)生的整體成績。同時(shí)，國內(nèi)的研究也表明，使用結(jié)對(duì)編程方法編出程序的成功率明顯高于獨(dú)立學(xué)習(xí)同學(xué)的成功率。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐也表明，在教學(xué)上采用結(jié)對(duì)編程方法的班級(jí)整體水平也高于傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)班級(jí)。

2　教學(xué)設(shè)計(jì)中的結(jié)對(duì)原則

對(duì)于結(jié)對(duì)編程方法的使用，在教學(xué)過程中須遵循以下原則：

（1）男女搭配優(yōu)先

在實(shí)際的教學(xué)過程中，讓學(xué)生自主地選擇結(jié)對(duì)編程的對(duì)象，以男女搭配優(yōu)先。通過國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)研究證明，男女搭配的工作效率是最高的。從心理學(xué)中來講，異性相吸，而大一的學(xué)生又處于相互比較陌生的階段，不少學(xué)生會(huì)為取得他人的良好印象而努力。在實(shí)踐的過程中，男同學(xué)在這方面的積極性特別的高，也對(duì)此教學(xué)方法充滿了興趣，為以后的學(xué)習(xí)建立了一個(gè)良好的開端。由于在實(shí)際的教學(xué)班級(jí)中，男生往往比女生數(shù)量多，所以還會(huì)存在一部分的學(xué)生是男男搭配。也正好檢測男女搭配與同性搭配的效果。

（2）開學(xué)初期以“高水平+低水平”優(yōu)先，開學(xué)中期以“同水平+同水平”優(yōu)先

隨著全國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的普及，有的學(xué)生在上大學(xué)之前，已經(jīng)接觸過計(jì)算機(jī)，并對(duì)計(jì)算機(jī)操作非常熟悉，有的學(xué)生在高中時(shí)就已經(jīng)學(xué)過一些編程語言，如“VB”；但還有一些是偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)生，他們?cè)诟咧袝r(shí)甚至沒有摸過計(jì)算機(jī)。我們還設(shè)計(jì)了一份問卷調(diào)查報(bào)告，來收集學(xué)生的背景數(shù)據(jù)，以此來評(píng)估學(xué)生的編程水平。為了滿足未接觸過計(jì)算機(jī)的學(xué)生的需要，讓他們也能快速跟上班級(jí)的平均水平，讓一個(gè)水平相對(duì)較高的學(xué)生帶著，以達(dá)到“高手”培養(yǎng)“新手”目的。所以在以下組合中：“高水平+高水平”、“高水平+中水平”、“高水平+低水平”、“中水平+中水平”、“中水平+低水平”、“低水平+低水平”，在開學(xué)初期，“高水平+低水平”的模式是相對(duì)較好的。這樣能帶動(dòng)整個(gè)班級(jí)的集體水平。

隨著教學(xué)知識(shí)的越來越深入，為了避免“低水平”的學(xué)生形成對(duì)“高水平”學(xué)生的依賴，在開學(xué)中期，進(jìn)行一次組合與組合之間的調(diào)整，讓相同水平的學(xué)生進(jìn)行結(jié)對(duì)，以達(dá)到相互促進(jìn)的目的。

（3）性格互補(bǔ)優(yōu)先

如果兩個(gè)學(xué)生性格能夠互補(bǔ)的話，經(jīng)過一段時(shí)間的磨合，結(jié)對(duì)編程的效果會(huì)越來越好。隨著教學(xué)的深入，學(xué)生對(duì)于自己的結(jié)對(duì)對(duì)象已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)牧私?，在一些小組中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)都不善于表達(dá)的學(xué)生，或者兩個(gè)性格都比較外向甚至是比較強(qiáng)硬的學(xué)生，這樣在結(jié)對(duì)編程的過程中，就會(huì)存在不發(fā)言或者是爭執(zhí)不下的現(xiàn)象，所以要在教學(xué)中進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3　教學(xué)中項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則

《C語言程序設(shè)計(jì)》課程分為實(shí)驗(yàn)課與理論課，理論課中，以教師講授知識(shí)為主，實(shí)驗(yàn)課中，以學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)為主，教師給出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生通過結(jié)對(duì)編程實(shí)現(xiàn)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。除了實(shí)驗(yàn)課中應(yīng)用結(jié)對(duì)編程方法外，在課外的程序設(shè)計(jì)上也主張學(xué)生進(jìn)行結(jié)對(duì)編程，這樣可以充分利用學(xué)生的計(jì)算機(jī)資源。

由于大部分的學(xué)生才開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，不宜以工程量大，代碼量多的作為實(shí)踐項(xiàng)目，這樣會(huì)打擊一大部分的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，宜以工程量小，代碼量相低較少的項(xiàng)目作為實(shí)踐，在課程的設(shè)計(jì)中要圍繞課程的重難知識(shí)點(diǎn)，以達(dá)到學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的目的，這樣能給高年級(jí)的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4　實(shí)踐效果對(duì)比

在我所教的班級(jí)中，有一個(gè)班級(jí)采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，“一人一機(jī)”模式，另外一個(gè)班級(jí)中采用結(jié)對(duì)編程方法，“二人一機(jī)”模式，兩個(gè)班級(jí)人數(shù)分別為42人。其中班級(jí)中男女生人數(shù)及性格如表1所示：

表1　實(shí)驗(yàn)班級(jí)人數(shù)分配對(duì)比

經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的測試，以期末考試成績?yōu)槔?，得出了兩個(gè)班級(jí)的成績對(duì)比表，如表2所示：

將每個(gè)班的學(xué)生期末成績按升序排序后，再進(jìn)行對(duì)比，得出如圖2所示的線性圖形。

圖2　結(jié)對(duì)法—傳統(tǒng)法教學(xué)實(shí)踐效果對(duì)比圖

表2　實(shí)驗(yàn)班級(jí)期末成績對(duì)比

在時(shí)間上，結(jié)對(duì)編程在開始初期沒有多大的優(yōu)勢，因?yàn)樾枰獙?duì)其成員進(jìn)行熟悉，但在熟悉了之后，結(jié)對(duì)編程就顯示了它的優(yōu)勢，以期初、期中、期末練習(xí)時(shí)間為例。得出兩個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)練習(xí)花費(fèi)時(shí)間表，如表3所示。

表3　實(shí)驗(yàn)班級(jí)練習(xí)花費(fèi)時(shí)間對(duì)比

根據(jù)圖2所示的線性圖，以及表3的花費(fèi)時(shí)間表，可以看出，結(jié)對(duì)編程方法在時(shí)間上要優(yōu)于傳統(tǒng)的單打獨(dú)斗的教學(xué)方法。教學(xué)成績也要明顯要高于傳統(tǒng)法的教學(xué)成績。

5　結(jié)對(duì)編程在教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)

（1）充分利用學(xué)生的電腦資源

這門課程開設(shè)在大一學(xué)年，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，在該學(xué)年中，班級(jí)中僅有一半的學(xué)生擁有個(gè)人計(jì)算機(jī)。結(jié)對(duì)編程可以讓學(xué)生充分利用現(xiàn)有資源。

（2）學(xué)習(xí)效果更佳

經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中使用結(jié)對(duì)編程的教學(xué)效果更佳。在應(yīng)用結(jié)對(duì)編程方法中，男女搭配要比男男搭配及女女搭配的學(xué)習(xí)效果要好，也更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（3）建立學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，寫出更高質(zhì)量的代碼

結(jié)對(duì)編程方法，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤，并進(jìn)行改正。在結(jié)對(duì)編程中兩個(gè)人頻繁地變換角色，在思想的碰撞中，更容易培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)及責(zé)任意識(shí)。

（4）相互學(xué)習(xí)

在結(jié)對(duì)編程，學(xué)生能學(xué)習(xí)同伴的優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)知識(shí)的傳遞，使學(xué)生自身編程能力得到提高，并相互促進(jìn)。

（5）能取到相互監(jiān)督的效果

兩人結(jié)對(duì)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)需上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，相當(dāng)于兩位學(xué)生相互監(jiān)督，這樣可以有效的避免學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，進(jìn)行玩游戲、聊天等現(xiàn)象。

（6）學(xué)生動(dòng)手能力加強(qiáng)

在結(jié)對(duì)過程中不斷地變換“駕駛員”與“導(dǎo)航員”的角色。使每個(gè)學(xué)生都具有自己動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

（7）提高學(xué)生的交流能力及表達(dá)能力

在合作中，需要不斷的與對(duì)方交流自己的思想，久而久之，可以鍛煉學(xué)生的交流能力與表達(dá)能力。更能促進(jìn)學(xué)生之間的情感。

6　結(jié)語

結(jié)對(duì)編程是一種比較好的編程思想，雖然該方法不被大的企業(yè)所采納，但是將該方法應(yīng)用在教學(xué)中卻取到了良好的教學(xué)效果。能夠提高學(xué)生的編程能力，也能加強(qiáng)學(xué)生的交流及表達(dá)能力；同時(shí)還能提高代碼的質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

事物都具有兩面性，有一小部分的學(xué)生喜歡獨(dú)立編程，還有一部分“低水平”的學(xué)生形成了依賴心理，如何能讓這些“低水平”的學(xué)生參與編程，也是我們?cè)谙乱徊降慕虒W(xué)過程中需要考慮的問題。

［1］陳斐.結(jié)對(duì)編程技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：1-3.

［2］劉峰.結(jié)對(duì)編程軟件方法的研究與應(yīng)用［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2010，18（7）：204-205.

［3］張猛.結(jié)對(duì)編程的研究與擴(kuò)展［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2008（4）：62-65.

［4］袁紅照，關(guān)涌濤．程序設(shè)計(jì)教學(xué)中結(jié)對(duì)編程的實(shí)踐和效能分析［J］.安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（5）：79-81．

［5］詹英，王黎征．結(jié)對(duì)編程在程序設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.南陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（3）：123-125.

C Language Program Design；Pair Programming；Traditional Teaching Method

Pair Programming method in C Language Teaching

TU Xiao-qin，ZHANG Chun-hong，SHANG Wei
（College of Arts and Sciences，Yunnan Normal University，Kunming 650222）

In view of the computer specialized compulsory course for C Language Program Design，according to the teaching practice and experience，proposes introduction of pair programming method to improve the students'programming ability and students'interest in programming in the teaching process.Analyzes the combination principle of pair programming，the design principles for the freshmen of the project and with the traditional teaching method，compared the pair programming method and traditional teaching method in the teaching effect.

1007-1423（2016）28-0028-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.28.008

涂小琴（1981-），女，江西九江人，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件與理論張春紅（1977-），女，云南昆明人，教授，研究生，研究方向?yàn)閳D像處理多媒體應(yīng)用商偉（1979-），男，山東濟(jì)寧人，講師，研究生，研究方向?yàn)槊佬g(shù)應(yīng)用

2016-08-03

2016-09-20