席耀一 唐永旺 陳剛

[摘 要]新工科教學強調(diào)提高學生的動手實踐能力。目前，高校編程語言的教學存在教學時間少，講述編程語言種類有限，缺乏總結(jié)不同語言共性特點與規(guī)律，教學內(nèi)容更新慢等問題。針對這些問題，提出著力提升學生的自信心，帶領學生找出規(guī)律和共性特點，培養(yǎng)學生計算思維，強調(diào)項目驅(qū)動的重要性的措施，以期進一步提高學生的動手實踐能力。

[關鍵詞]新工科; 編程教學; 實踐能力; 語言種類

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）08-0087-03

新工科教學強調(diào)學生動手實踐能力的提高，特別是編程能力和分析解決問題的能力[1-2]。如何上好高校編程語言類課程對于完成該目標具有重要意義。目前，高校該類課程教學一般僅是單純圍繞某一種或幾種語言的語法與應用進行講解，學生在有限的時間里僅能夠掌握這些語言的語法和簡單應用。然而在學生畢業(yè)走向工作崗位后，一般會需要用到從未學過的編程語言，這時部分學生會選擇社會上的相關培訓班重新學習該種語言，而部分學生則會表現(xiàn)得茫然無措。這一問題極大地限制了學生的就業(yè)前景，打擊了學生的就業(yè)信心，與新工科教學的培養(yǎng)目標不符。

近年來，圍繞如何提高編程語言教學質(zhì)量的研究層出不窮，然而有一個問題沒有得到應有的重視，即如何應對編程語言種類繁多的問題。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，與動手實踐密切相關的編程語言層出不窮。據(jù)統(tǒng)計，目前共有編程語言600余種。在新工科教學實踐過程中，如何更好地應對編程語言種類繁多的問題值得相關教育工作者思考。

文章首先分析了編程語言的特點，然后分析了高校編程語言教育的現(xiàn)狀，最后針對存在的問題，提出了相關對策。

一、編程語言特點分析

正確總結(jié)編程語言的特點規(guī)律，有助于加深對編程語言的認識和規(guī)律把握，對于提出有效策略以應對編程語言種類繁多的問題具有積極意義。所謂萬變不離其宗，本文以使用廣泛的C語言為例，通過對C語言的分析，達到總結(jié)編程語言特點規(guī)律的目的。

C語言是編程語言界的常青樹，作為大多數(shù)學生入門的第一門編程語言[3]，其用途廣泛，在動手實踐教學中占有重要地位。C語言的特點在于執(zhí)行效率高，生態(tài)體系健全，C語言主要從事操作系統(tǒng)開發(fā)、服務容器開發(fā)和嵌入式開發(fā)領域。雖然C語言可以解決大部分與編程相關的動手實踐問題，但是在教學和實踐應用中，C語言也存在調(diào)試困難和開發(fā)周期長等問題。作為公認的入門語言，C語言在大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代有時反而不及Python和Java等語言應用廣泛。實際上，每種語言都有自己的優(yōu)勢和缺陷，目前沒有任何一種語言能夠完美解決所有的動手實踐問題。例如R語言在數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析領域獨樹一幟，JavaScript語言在網(wǎng)頁腳本編程中獨領風騷，Python語言在深度學習領域目前的地位無可匹敵。這也是為什么有如此多的編程語言的原因之一。

時代在進步，編程語言本身也在不斷發(fā)展完善。以C語言為例，1972年美國貝爾實驗室的D.M.Ritchie在B語言的基礎上設計出了C語言的第一個版本。從此開始，C語言先后在1989年、1994年、2001年和2004年歷經(jīng)了多次修訂。目前流行的C語言編譯系統(tǒng)大多是以美國國家標準化協(xié)會（American National Standards Institute，ANSI）指定的C語言標準為基礎進行開發(fā)的，但不同版本的C編譯系統(tǒng)所實現(xiàn)的語言功能和語法規(guī)則略有差別。其他語言的情況和C語言相似，也在不斷推陳出新。例如Java每隔一定時間就會發(fā)行新版本，而且新版本相較于舊版本都會新增很多特性;Python3與Python2相比也發(fā)生了不少變化。

此外，不同編程語言之間多有相似之處和共性特點。例如都需要對要解決的問題進行邏輯建模，都需要考慮選擇與循環(huán)等控制結(jié)構(gòu)，都有整形、布爾型、浮點型等數(shù)據(jù)類型，變量標識符命名方式很多也一模一樣。又如，面向?qū)ο箢惖某绦蛟O計語言都會講述封裝、繼承和多態(tài)。

從上可以看出，現(xiàn)有的編程語言存在三大特點：一是缺乏普適性語言能夠擅長處理所有應用領域問題;二是語言本身更新發(fā)展速度不斷加快;三是不同編程語言之間存在相似之處和共性特點。

二、高校編程語言教學現(xiàn)狀分析

編程語言有自身的特點，然而目前高校編程語言的教學現(xiàn)狀卻在一定程度上與編程語言自身的特點規(guī)律不相符。

（一）教學時間少

編程語言作為介于基礎課和專業(yè)課之間的課程，在高校教學中所占的時間比例偏低[4-5]，相關課程數(shù)目少，課時時長非常有限。在強調(diào)厚基礎和強本領的今天，這種情況在短時間內(nèi)很難改善。

編程類課程教學時間有限，導致很多教師在內(nèi)容選擇上以基礎性語法介紹為主，缺乏大型實際應用案例分析與上機練習。相當一部分學生在有限的時間內(nèi)學到的只是枯燥的語法和一些書本上的小練習，這讓他們感覺編程沒什么用。

（二）講述編程語言種類有限，缺乏總結(jié)不同語言共性特點與規(guī)律

由于教學時間有限，高校所講述的編程語言種類非常有限，缺乏總結(jié)不同語言共性特點與規(guī)律。多數(shù)高校在選擇教學內(nèi)容時，只能以較為基礎和應用相對廣泛的語言為對象，例如多數(shù)高校會開設C語言課程，部分高校還會開設Matlab、Python和Java程序設計等課程，但是開設其他語言的很少。

高校編程語言類的教學既要結(jié)合專業(yè)和時代需求[6]，也應兼顧編程語言的特點。雖然部分理工類學科專業(yè)要求掌握該專業(yè)的一門常用語言即可，但是在大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，越來越多的職業(yè)崗位要求學生掌握多門編程語言。

（三）教學內(nèi)容更新慢

編程語言本身在發(fā)展更新，尤其是進入大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代后，其更新的速度不斷加快。然而與編程語言的不斷發(fā)展不同的是，高校相關課程教學內(nèi)容的準備和更新相較于編程語言的發(fā)展卻有一定的遲滯。這種情況在科技發(fā)展日新月異的今天是不可避免的，即編程語言類課程的開設很難做到永遠與時代需求高度一致，一般都會具有一定的延后性。

從高校編程語言的教學現(xiàn)狀來看，其存在以下三方面的矛盾和問題。

一是高校的編程語言教學現(xiàn)狀和專業(yè)實際需求之間存在一定的矛盾，即專業(yè)實際需要掌握多種編程語言，而講述不同編程語言的課程數(shù)目少，相關課時數(shù)不足。

二是現(xiàn)在高校教學中講授具體語言使用的多，總結(jié)不同語言共性特點規(guī)律的少。

三是現(xiàn)在高校編程語言的教學實際與編程語言特點并不匹配，即前者內(nèi)容的更新跟不上后者的發(fā)展速度。

上述問題和矛盾很多時候?qū)е聦W生恐懼編程甚至認為自己不適合學習編程，這些問題和矛盾也是社會上與編程語言相關的培訓班需求一直旺盛的原因之一。

三、相關對策

立足于現(xiàn)在高校的教學實際，單純提高編程語言課程在總課時中所占的比重，并不能很好地解決上述矛盾和問題。因為新工科教學越來越強調(diào)提高學生的自主學習能力，很難在已經(jīng)排好的專業(yè)學習計劃中增加編程語言類課程。另外，即便是能夠增加一定的教學時間，總體來看，增加的時間對于種類繁多且不斷更新的編程語言來說也是杯水車薪。

所謂授人以魚不如授人以漁，每一門具體的編程語言其實就是“魚”，而如何快速學習掌握編程語言的方法才是真正的“漁”。在新工科時代背景下，與其被動更新專業(yè)所需的編程語言，不如在有限的教學時間內(nèi)認真總結(jié)所有編程語言的共性特點和規(guī)律，提高學生對編程語言的認識高度，使其掌握編程語言的學習方法，為今后獨立學習編程語言打下堅實基礎。筆者在一線教學中經(jīng)過摸索和思考，提出了以下對策，僅供參考。

（一）著力提升學生的自信心

編程語言學習一直是高校大學生的一個痛點，有的甚至在學習后得出自己不適合學習編程的結(jié)論。面對此現(xiàn)狀，首先應該著力提升學生學習編程的自信心，要讓學生明白編程語言只是人與計算機交互的工具。不管工具如何變化，交互的對象和目標始終沒有變，因此不同的工具一定有相通之處，不必過度擔心工具之間完全不同而裹足不前，不敢上手，甚至剛?cè)腴T就要放棄。

在此過程中，教師也可以通過編程示范，特別是調(diào)試示范，甚至是不同編程語言之間的交叉示范，來釋放學生內(nèi)心對編程的恐懼感，讓學生明白任何編程語言其實都不難。只要帶著信心去學，耐心去調(diào)試，一定會發(fā)現(xiàn)編程語言其實非常簡單，也一定會產(chǎn)生“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。

另外，多站在學生的角度看問題，思考其為何困惑、疑難點在哪、為什么會出錯等，然后針對問題詳細解釋，這有助于學生從一開始就找準問題癥結(jié)所在，從而提升學生對編程的自信心。

（二）帶領學生找出規(guī)律和共性特點，培養(yǎng)學生的計算思維

筆者講述過多門編程語言，在講一門新的編程語言時，經(jīng)常會設身處地從學生已有的編程基礎出發(fā)，詳細對比新語言和已學過語言之間的異同點，對于不同點重點詳細講解，對于相同點簡單講解，學生普遍反映此種教學方式接受快，理解也更為清晰。實際上很多編程語言是相通的，尤其是應用領域相同的編程語言。例如Java和C++有很多類似之處，而Java和C#也相差不多，與Python和Scala語言也有相互借鑒之處，它們的本質(zhì)都是面向?qū)ο蟮乃枷?，而且在語法中也有很多地方非常相似。如果精通一門，基本上一通百通。

此外，編程最核心的就是編程思想、算法及邏輯[7]，這些內(nèi)容都有共性之處，而語言只不過是一種規(guī)定，例如算法的三種基本結(jié)構(gòu)的表達在不同語言中都有，語法也只是略有差異。如何讓學生學會跳出編程，站在編程之上看待編程，培養(yǎng)他們的計算思維[8]是高校編程類教學中應該著力的一個地方。

帶領學生找出編程規(guī)律和不同語言的共性特點有助于學生達到一門精、多門通的學習效果，學生不再需要掌握所有的語言，只是在需要用時花費少量的時間學習一下基本語法，即可快速上手實踐。否則學生容易停留在紛繁復雜的語法層面，不能站在一定的高度看問題并總結(jié)特點規(guī)律，導致只見樹木不見森林。

（三）強調(diào)項目驅(qū)動的重要性

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。古人很早就告訴我們知識要拿來應用才能深刻領悟，真正學懂。編程語言作為一門動手要求很高的語言更是如此。教師課堂上的講授更多只是幫助學生厘清某一門編程語言的體系和脈絡，降低學生入門的難度，扮演的更多是“領路人”的角色。

正所謂師傅領進門，學藝在個人。無數(shù)的經(jīng)驗告訴我們單純地依靠課堂講授，死記硬背語法，對于提高編程能力幫助并不明顯，而讓學生在實戰(zhàn)項目中練習，實現(xiàn)相關功能，調(diào)試代碼BUG，是提高編程能力的捷徑[9]。實戰(zhàn)項目一般會涉及編程的方方面面，從邏輯建模到函數(shù)編寫，從類定義到變量初始化等。如果能夠?qū)⒁粋€實戰(zhàn)項目用代碼完整實現(xiàn)，那么對于編程能力的提高是有巨大幫助的。在這期間，學生不僅能夠鞏固語法基本使用方法，而且能夠靈活使用，甚至于巧用編寫出更為簡潔精煉的代碼。這不僅能夠磨礪調(diào)試技巧與方法，而且能夠培養(yǎng)編程調(diào)試的耐心和信心。

教師在課堂上應該有目的將學生盡量從枯燥的編程語法死記硬背當中解放出來，以項目驅(qū)動方式帶領大家在實戰(zhàn)中應用編程語法，例如可以采用案例教學法[10]、任務導向法[11]等。所謂熟能生巧，用得多了自然就記住了，編程也會越來越順手。實踐得多了，再難學習的語言也能夠從容應對。

四、結(jié)語

在科技發(fā)展日新月異的時代背景下，我們已經(jīng)進入了終身學習時代。如果要及時跟上某一技術領域的發(fā)展而不被時代淘汰，就很有必要學習、掌握該領域的最新最熱門的編程語言。高校編程語言教育相比時代發(fā)展，雖然有一定的滯后性，但是如果能夠采用上述三項對策并不斷總結(jié)經(jīng)驗，積極采用新的教學方法，相信對學生的編程學習將會有切實的幫助，能夠真正提高學生的動手實踐能力，讓學生在快速變化的時代中始終能夠游刃有余地應對編程需求，更好地適應未來社會對人才的要求。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張偉，王方，胡正發(fā)，等.面向新工科創(chuàng)新人才實踐教育模式探索：以電子科學與技術專業(yè)為例[J].大學教育，2019（3）：140-142.

[2] 葉華.基于能力培養(yǎng)的“C語言程序設計”課程教學改革探索[J].新課程研究（中旬刊），2012（1）：107-108.

[3] 毛莉，朱麗娜，杜威.C語言程序設計課程改革分析與探索[J].大學教育，2013（22）：81-82.

[4] 段湘煜.高校計算機編程課程教學改革探討[J].學園，2017（18）：47.

[5] 謝美萍，陳媛.計算機編程課程教學改革探討[J].大學教育，2016（4）：110-111.

[6] 孫杰，秦建勇，樊春年，等.面向工科專業(yè)的C語言程序設計課程教學改革探索[J].計算機教育，2016（11）：73-75.

[7] 尹波，孟愛國，朱前飛，等.面向編程思維能力培養(yǎng)的C語言教學改革研究[J].計算機時代，2016（11）：67-69+72.

[8] 陶虹平，張小青.促進計算思維落地：計算機編程上機實踐教學改革[J].教育教學論壇，2018（48）：78-79.

[9] 姚秀娟，薛坐遠.項目教學法在高?！犊删幊炭刂萍夹g》課程教學中的應用研究[J].高教學刊，2019（3）：97-99.

[10] 吳海珍，蔣加伏.面向編程能力培養(yǎng)的VB語言教學改革[J].湖南師范大學教育科學學報，2005（6）：120-122.

[11] 秦攀科，葛炳輝，劉濤，等.任務導向與翻轉(zhuǎn)課堂在網(wǎng)絡編程教學中的應用[J].計算機教育，2019（4）：4-7.

[責任編輯：陳 明]