楊 波，張 軍

（貴陽學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550005）

0 引 言

掌握一門程序設(shè)計語言的基本知識和編程技能并熟練運用于解決實際問題，是高等院校對理工類學(xué)生的一項基本要求。各類程序設(shè)計語言課程的教學(xué)，一方面需要一定課時的理論教學(xué)講授語言基礎(chǔ)知識、語法規(guī)則和基本技能，另一方面更需要相當(dāng)數(shù)量的實踐課時使學(xué)生訓(xùn)練和掌握這些規(guī)則與技能，進(jìn)而培養(yǎng)和提升他們運用理論知識分析和解決問題的能力。

在實際的教學(xué)反饋中，常常發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生都存在“課堂上能聽懂語法知識，做實驗時無從著手”的情況，也就是說，不少學(xué)生雖然掌握了一門程序語言的基本規(guī)則，卻不具備分析一個一般問題并運用所學(xué)語言編程知識解決該問題的能力。在課程考核時，很多學(xué)生雖然能正確回答試卷中的理論知識，但是對于一個實際問題的算法或程序設(shè)計往往無能為力。近年來，“知易行難”問題已成為從事程序語言教學(xué)的教師面臨的一大困擾，越來越多的討論集中于對學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高[1-5]。針對這一問題，應(yīng)從教與學(xué)雙方進(jìn)行深入剖析，找出可能的原因并進(jìn)行相應(yīng)的處理或改進(jìn)，以期有效提高程序語言類課程學(xué)習(xí)的效率，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生主動進(jìn)行探索性、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的能力。

1 “知易行難”問題的表現(xiàn)及原因分析

當(dāng)前，對于本科階段理工科學(xué)生而言，要求掌握的主流程序設(shè)計語言通常包括C、C++、Java、Python等。這些語言雖然有各自不同的應(yīng)用背景、語法特征、編程技巧和思想，采用不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示實際問題中的數(shù)據(jù)對象，但是核心任務(wù)仍然是利用順序、選擇、循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)的組合對實際問題的操作步驟進(jìn)行抽象表達(dá)。因此，不論是哪一種語言，其學(xué)習(xí)過程都是類似的：在初步認(rèn)識和掌握語法規(guī)則的基礎(chǔ)上，逐步運用語言中的各類工具求解實際問題并得出正確答案。

1.1 課堂教學(xué)中的“知易”

一門語言的基本構(gòu)件及相應(yīng)規(guī)則總是有限的。即使像C這樣包含復(fù)雜、易錯的指針運算的語言，能運用指針操作的對象也不外乎普通變量、數(shù)組、字符串、函數(shù)及結(jié)構(gòu)體幾類。如果教材組織合理、教學(xué)方法得當(dāng)，學(xué)生通常能在給定的理論學(xué)時內(nèi)識記和理解各類語言構(gòu)件的運用規(guī)則。在實際教學(xué)過程中，學(xué)生通常的反饋是在課堂上聽懂基本語法和簡單例程分析沒問題。事實上，不論哪一種程序語言，其在基本知識和技能的教學(xué)中并不涉及晦澀難懂的理論知識和抽象概念，教學(xué)內(nèi)容具體而實踐性強(qiáng)。對于大多數(shù)學(xué)生而言，只要認(rèn)真聽講，就很容易掌握語法知識和簡單例程分析。

1.2 實踐教學(xué)中的“行難”

相對于基本語法知識的“知易”，學(xué)生在完成課下的編程作業(yè)或?qū)嶒炄蝿?wù)時，常常感到“無從下手，不知怎么開始”。面對這樣不夠具體的問題反饋，任課教師也很難找到原因所在，特別是一些有多年程序語言教學(xué)經(jīng)驗的教師，會疑惑為什么同樣的教學(xué)過程，以前的學(xué)生基本沒有這樣的問題，近年來卻越來越多學(xué)生反饋“聽得懂、不會做”。

大致上，“行難”問題通常表現(xiàn)為：①面對一個編程任務(wù)，不能確定程序所要處理的計算對象是什么；②即使能正確分析出計算對象，也不知道采用哪些程序結(jié)構(gòu)及其組合正確表達(dá)數(shù)據(jù)的操作步驟；③能正確給出一個問題的求解算法，但在實現(xiàn)時往往由于語法錯誤較多或經(jīng)驗不足導(dǎo)致調(diào)試通過耗時較多，甚至越改越錯；④對較為復(fù)雜的實際問題，不能采用正確、合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示其中涉及的對象，也較難對問題進(jìn)行合理的分解和組合。

以上表現(xiàn)中，①—③出現(xiàn)在初學(xué)者的入門階段，④則常出現(xiàn)在學(xué)生基本能完成一些簡單編程任務(wù)后的提高階段。

1.3 “知易行難”的原因

學(xué)生在掌握基本語法規(guī)則后，面對實際問題仍然無從著手、不能寫出正確可行的算法或代碼，從教與學(xué)兩方面來看，原因有以下幾種。

1）教學(xué)內(nèi)容相對固化，教學(xué)方式較為傳統(tǒng)。

通常，程序設(shè)計語言類教材的內(nèi)容組織架構(gòu)都是以從易到難、從簡單到復(fù)雜的順序逐一介紹語言中各種構(gòu)件的使用規(guī)則和基本運用。為適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)者，教材中的例程和習(xí)題也大多為常見簡單數(shù)學(xué)或日常問題的求解。教師在安排課堂講授和實驗時，一般以教材內(nèi)容為主，依教材順序按部就班推進(jìn)教學(xué)過程，很少針對學(xué)生的程度、專業(yè)方向等進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰟h或取舍；在完成一個語言構(gòu)件的語法知識講授后，安排一定數(shù)量的編程習(xí)題作為實驗內(nèi)容，由學(xué)生上機(jī)完成程序的調(diào)試運行。這樣相對固化的教學(xué)內(nèi)容與方式不太可能在最大范圍內(nèi)提升學(xué)生對于程序語言學(xué)習(xí)的興趣度。

2）相關(guān)課程間銜接存在一定誤差。

程序語言類課程的開設(shè)不會早于第二學(xué)期，在此之前，學(xué)生通常都已學(xué)習(xí)過計算機(jī)文化基礎(chǔ)或計算科學(xué)導(dǎo)論課程。這類課程一般著眼于計算機(jī)基本操作和常用工具軟件的使用，對于引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識編程邏輯幾乎沒有作用。IT類專業(yè)的課程體系中，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類的課程必不可少，開課時間通常晚于第一門程序語言課程。在學(xué)生作為初學(xué)者第一次接觸程序設(shè)計語言時，并不具備算法設(shè)計與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的知識，這樣在學(xué)習(xí)語言的過程中，就難免出現(xiàn)1.2節(jié)中的第4種表現(xiàn)。

3）學(xué)生獨立思考能力和自主學(xué)習(xí)能力較弱。

很多在高校（特別是地方普通院校）任教多年的教師都有一個共同的感受：當(dāng)下的學(xué)生似乎普遍沒有10多年前的學(xué)生“聰明”，以前的學(xué)生在認(rèn)知能力、推理能力、自主鉆研等方面的表現(xiàn)普遍好于后來的學(xué)生。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，大概源于兩個原因：一是近20年來高等院校不斷擴(kuò)招，大大提高了學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的幾率，然而事實上不少學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和自身素質(zhì)上是達(dá)不到10多年前的高校錄取標(biāo)準(zhǔn)的；二是中學(xué)階段以升學(xué)率為第一指標(biāo)的應(yīng)試教育體制，很多升學(xué)率高的中學(xué)多年來已形成一套完善且相當(dāng)有效的應(yīng)試訓(xùn)練體系，即使是資質(zhì)一般的學(xué)生，通過“刷題”之類的機(jī)械式訓(xùn)練，也能取得不錯的高考分?jǐn)?shù)，但這種機(jī)械訓(xùn)練方式在較大程度上扼殺了學(xué)生進(jìn)行獨立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。

4）環(huán)境影響學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

外界環(huán)境中的一些因素對學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)風(fēng)有較壞的影響。一些中學(xué)教師常以“現(xiàn)在辛苦學(xué)，進(jìn)入大學(xué)就輕松”之類的說法激勵學(xué)生，這就使得不少學(xué)生在完成中學(xué)階段繁重的學(xué)習(xí)任務(wù)后，一進(jìn)入大學(xué)就由于目標(biāo)達(dá)成而喪失學(xué)習(xí)動力；再者，大學(xué)的教學(xué)方式不再是由老師“看”著學(xué)，學(xué)生無所適從，找不到正確的學(xué)習(xí)方法，特別在一些地方普通院校中，由于沒有了教師的督促，學(xué)生在課下很少主動自習(xí)或深入鉆研；此外，社會上偶有的“知識無用論”以及電子游戲的泛濫，也對一些思想不夠成熟、自制力弱的學(xué)生產(chǎn)生了很大影響，導(dǎo)致學(xué)生怠惰，無心學(xué)習(xí)。

程序語言的學(xué)習(xí)需要學(xué)生有較強(qiáng)的邏輯分析和動手實踐能力，對學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性有較高要求。學(xué)生僅僅在課堂上聽懂一門語言的語法規(guī)則和例程分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要在課下主動思考、積極動手、勇于探索才能真正熟練掌握這門語言，然而，由于前述3和4兩個原因，能滿足以上要求的學(xué)生并不多，這就使得學(xué)生在初學(xué)一門語言時常常是“聽得懂，不會編”。

2 對策分析

2.1 改革課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式

首先，要根據(jù)上課對象、學(xué)時分配等條件，對教材中的章節(jié)進(jìn)行合理取舍。如果是入門語言，可將一些對初學(xué)者而言難于理解和掌握，且屬于進(jìn)階提升的內(nèi)容（如C中的外部函數(shù)、動態(tài)內(nèi)存分配、指針數(shù)組、鏈表、位操作等）暫時擱置，待學(xué)生能熟練運用語言主要構(gòu)件后，必要時再根據(jù)專業(yè)需要將其作為補充內(nèi)容加入。如果學(xué)生之前已學(xué)習(xí)過其他語言課程，則可將與之前課程重復(fù)或相似的內(nèi)容作略化處理（如一些面向?qū)ο笳Z言的教材中仍然會介紹變量、常量、數(shù)據(jù)類型、程序3種基本結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識），而將重心放在當(dāng)前語言的核心特征上。

其次，拓寬例程分析或?qū)嶒炄蝿?wù)的范圍，引入與學(xué)生專業(yè)背景相關(guān)的實例或問題進(jìn)行分析與求解。例如，對于電子類專業(yè)學(xué)生，可在講授C語言的選擇或循環(huán)結(jié)構(gòu)時演示C代碼中條件判斷對一些受控實體（如智能小車、無人機(jī)等）的控制作用，讓學(xué)生能真正體會編程在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。

第三，前述兩點對于教師提出了較高的要求，僅靠任課教師一人并不容易做到。教學(xué)院部可考慮將相關(guān)課程組成課程群，具體到程序語言類課程，可以將各類語言課程和算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課劃入同一課程群中。針對課程群成立課程教學(xué)組，組內(nèi)成員既有分工，又有合作，各成員分別擔(dān)任課程群中一門課程的主講教師，同時也為群內(nèi)其他課程提供支持。成員間的合作可以是相關(guān)課程間知識點的銜接教學(xué)，也可以是共性知識的平臺化教學(xué)，如常量、變量、數(shù)據(jù)類型、程序3種基本結(jié)構(gòu)等基本知識可由講授入門語言的教師負(fù)責(zé)講好講透，各類語言涉及算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的部分則由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主講教師負(fù)責(zé)講解。

最后，一直以來慣常的“課堂講理論，課下編程序”教學(xué)模式使得學(xué)生在課下缺乏指導(dǎo)，面對實驗任務(wù)無從著手。教師可以在課堂上給出與實驗任務(wù)相近但較為簡單的題目，現(xiàn)場引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)分析、算法描述、代碼編寫及調(diào)試運行的全過程。學(xué)生若能在課堂上完成簡化版任務(wù)，則課下再進(jìn)一步鉆研完成實驗的主動性和興趣度都會得到提高。此外，教師可提供一定數(shù)量與當(dāng)次實驗內(nèi)容相關(guān)的例程，要求學(xué)生在課下進(jìn)行閱讀分析，然后撰寫閱讀分析報告，與實驗報告一起進(jìn)行評定。

2.2 適當(dāng)調(diào)整相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容

學(xué)習(xí)程序語言的核心不在于掌握各構(gòu)件的語法規(guī)則和使用技巧，而在于能將實際問題的操作步驟利用程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確、高效的表達(dá)，這需要學(xué)生具有嚴(yán)密、清晰的邏輯思維。Scratch雖然是面向青少年的簡易編程工具[6]，但是建模、控制、邏輯、運算等編程要素都在其圖形化界面操作中得到體現(xiàn)。在地方院校中，很多學(xué)生進(jìn)入大學(xué)前沒有條件和時間較為系統(tǒng)地接觸程序設(shè)計，如果能在他們進(jìn)校后普遍開設(shè)的計算機(jī)文化基礎(chǔ)或計算科學(xué)導(dǎo)論課程中增加一個章節(jié)講授Scratch，可讓學(xué)生對程序設(shè)計的各要素有一個初步的感性認(rèn)識，也為后續(xù)的程序語言學(xué)習(xí)建立起興趣基礎(chǔ)。

對IT類專業(yè)學(xué)生而言，算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是學(xué)生深入程序設(shè)計領(lǐng)域的必修基礎(chǔ)課程，需在學(xué)生掌握一門基本語言（通常為C、C++或Java）后才能開設(shè)。對于第一次接觸程序語言的初學(xué)者而言，并沒有算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的知識基礎(chǔ)，在遇到較為復(fù)雜的問題時，自然就無法對其中的計算對象和操作步驟進(jìn)行有效、正確的抽象表達(dá)。為彌補這一不足，需在入門的語言課程中適當(dāng)加入算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的知識；在學(xué)習(xí)程序3種基本結(jié)構(gòu)的控制語句時，首先強(qiáng)調(diào)其算法描述，然后再講授相關(guān)語句的具體使用；在分析典型例程和布置作業(yè)、實驗任務(wù)時也要將算法分析作為重點，以期逐漸培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力。例如，對于2.1節(jié)中的第3點建議，可考慮由算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類課程負(fù)責(zé)人將控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容做成較為簡化、占用學(xué)時數(shù)較少的通識型教學(xué)資源，語言類課程在學(xué)習(xí)到相關(guān)知識點時，由算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類算法的主講教師提供支持。

2.3 將明辨性思維方式引入課堂教學(xué)

很多學(xué)生在多年應(yīng)試教育體制訓(xùn)練下形成了“老師怎么教就怎么學(xué)”的學(xué)習(xí)習(xí)慣，較難在課下主動學(xué)習(xí)并進(jìn)行獨立思考。在教學(xué)過程中引入明辨性思維方式，有助于引導(dǎo)學(xué)生擺脫盲從，養(yǎng)成帶著問題學(xué)知識的習(xí)慣。

明辨性思維也稱為批判性思維（critical thinking），原意是指邏輯清晰嚴(yán)密的思考，是一種非盲從的、分析的、推理的、反思性的思維方式。明辨性思維“是對思維展開的思維”，進(jìn)行明辨性思維的目的是考量自己或他人的思維是否符合邏輯，是否符合好的標(biāo)準(zhǔn)，從而做出明智決定或得出正確結(jié)論。明辨性思維具有避免接受或做出不好的論證、排除無關(guān)因素干擾、不受情感/偏見/謬誤的支配、不盲從權(quán)威或臆斷等基本特征，具體包括判斷信息的恰當(dāng)性、區(qū)分理性斷言和情感斷言、區(qū)別事實和觀點、識別不足證據(jù)等21項技能[7]。在程序語言教學(xué)中引入明辨性思維，可嘗試以下方法。

（1）避免灌輸型教學(xué)，給學(xué)生留主動學(xué)習(xí)的機(jī)會。在程序語言的教學(xué)中，給出所講授語言構(gòu)件的主要框架和重點、難點，該構(gòu)件使用中的各種細(xì)節(jié)則交由學(xué)生補充完善，讓學(xué)生在掌握主要使用方法的前提下通過實踐逐漸深入體會。

（2）通過提出問題增加課堂討論。每堂課可針對所講授知識點設(shè)置一些（開放性的）問題，以提問或?qū)W生分組的形式進(jìn)行充分討論，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度認(rèn)識和分析問題，并給出合理的最佳解決辦法。

（3）課程任務(wù)注重培養(yǎng)和提升學(xué)生進(jìn)行獨立思考和探索的能力。教師在布置習(xí)題或?qū)嶒炄蝿?wù)時應(yīng)摒棄所謂標(biāo)準(zhǔn)答案，強(qiáng)調(diào)方法的多樣性或結(jié)論的非唯一性，鼓勵學(xué)生提出不同的思路，及時高度肯定學(xué)生給出的有效而與眾不同的解決方案，營造敢于探索和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍。

2.4 充分利用第二課堂推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)

強(qiáng)大的程序設(shè)計能力一定是來源于大量的實踐，課堂教學(xué)范圍內(nèi)的習(xí)題或?qū)嶒炄蝿?wù)并不能提供足夠?qū)拸V且深入的編程實踐。第二課堂活動的開展，可在很大程度上彌補這一不足。程序語言類課程組的教師應(yīng)組織學(xué)生建立編程或其他與專業(yè)相關(guān)的興趣社團(tuán)，通過社團(tuán)活動（如講座、競賽、項目開發(fā)等）為學(xué)生提供交流、實踐、提升編程技能的機(jī)會和平臺，充分發(fā)揮第二課堂對課堂教學(xué)的補充和深化作用。

3 結(jié) 語

程序語言類課程具有非常強(qiáng)的實踐性，僅僅掌握基本語法知識而缺乏足夠的實踐，學(xué)生就不可避免地面臨“知易行難”問題。設(shè)計得當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，著力于推動學(xué)生獨立思考、主動探索、積極實踐，可以讓他們掌握并熟練運用一門程序語言。這不僅可為學(xué)生利用計算機(jī)技術(shù)解決專業(yè)問題進(jìn)行技術(shù)儲備，更為重要的是，還可訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)密邏輯思維、正確分析和求解實際問題的能力，而后者才是一名合格大學(xué)畢業(yè)生的核心競爭力。