王玉榮

(東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 南京 210096)

“計算機程序設(shè)計”是東南大學(xué)電類專業(yè)面向大學(xué)一年級本科生開設(shè)的一門基礎(chǔ)必修課。該課程始于1985年，囊括了“計算機程序設(shè)計(上)” “計算機程序設(shè)計(下)”和“計算機程序綜合設(shè)計(研討)”三門課程，經(jīng)歷三個學(xué)期的教與學(xué)階段[1]。

對于剛剛進入大學(xué)校園的大一新生，他們的計算機基礎(chǔ)水平差距較大，有的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過了一門簡單的語言，而有一部分學(xué)生連指法都不熟練。另外，他們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)目標(biāo)各異。有的學(xué)生帶有一種入門的畏懼感，有的學(xué)生認(rèn)為課程會很簡單，不夠重視，還有一部分學(xué)生對該門課程考試分?jǐn)?shù)的期望值定的較低。所以，對于在后續(xù)的研究、工作中會發(fā)揮重要作用的計算機語言這門課，授課老師首先需要在入門階段，啟發(fā)學(xué)生認(rèn)真對待，引導(dǎo)學(xué)生對課程的重要性有明確的了解，把基礎(chǔ)知識部分的教學(xué)內(nèi)容講透；在不斷的進階過程中，教學(xué)方法上需要由淺入深，把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣較好地激發(fā)出來，以學(xué)生的發(fā)展為核心[2]，用適當(dāng)?shù)陌咐龑?dǎo)學(xué)生[3]，結(jié)合混合式教學(xué)方法[4-5]，融入項目驅(qū)動[6]，由此更好地讓學(xué)生逐步掌握自主學(xué)習(xí)的方法，并在學(xué)習(xí)中找到成就感和獲得快樂，建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

同樣的課堂，教學(xué)方法得當(dāng)且充滿活力，就能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)每一堂課的興趣；教學(xué)內(nèi)容上適度的前后銜接，能夠提高學(xué)生接納知識的能力和主動性，并能讓教學(xué)達(dá)到更好的效果。結(jié)合作者在電氣工程學(xué)院的教學(xué)經(jīng)歷，本文分析了“計算機程序設(shè)計”教學(xué)中的學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)方法，結(jié)合順序表教學(xué)案例，具體介紹課堂教學(xué)方法以及知識串聯(lián)的思路，最后介紹了學(xué)期教學(xué)活動中不同環(huán)節(jié)的考核階段及考核效果。

1 學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)方法

“計算機程序設(shè)計”課程在東南大學(xué)電類專業(yè)分3個學(xué)期授課，其中，2個長學(xué)期分別講授面向過程的C++編程基礎(chǔ)和面向?qū)ο驝++程序設(shè)計，接下來的1個短學(xué)期進行計算機強化訓(xùn)練，學(xué)生完成可視化界面綜合課程設(shè)計。在長達(dá)一年的學(xué)習(xí)過程中，需要一個良好的教學(xué)方法，讓學(xué)生由淺入深地接受知識，并形成知識的融會貫通。

1.1 知識量化和范圍

為能夠清晰地了解計算機內(nèi)部的運行機制，計算機的基礎(chǔ)知識是首先要教授給學(xué)生的內(nèi)容。這其中包括：計算機系統(tǒng)的組成，指令和程序的概念，進位計數(shù)制，計算機中數(shù)據(jù)的表示及其運算，以及程序構(gòu)造的基本方法。

由于C++語言是由C語言為基礎(chǔ)發(fā)展起來的以面向?qū)ο鬄橹饕卣鞯恼Z言，因此，C++不是純正的面向?qū)ο蟮恼Z言，它既支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，也支持面向過程設(shè)計。因此，面向過程的程序設(shè)計方法先介紹給學(xué)生，這部分內(nèi)容相較于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法相對容易理解，主要內(nèi)容包括：C++基礎(chǔ)知識，基本控制結(jié)構(gòu)程序設(shè)計，文本文件的輸入輸出，函數(shù)，以及數(shù)組和指針。

在春季學(xué)期，面向?qū)ο蟮腃++教學(xué)內(nèi)容是對面向過程的程序設(shè)計的升級，學(xué)生在前一個學(xué)期的訓(xùn)練后，自然地轉(zhuǎn)入對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的需求上，而且，學(xué)習(xí)類與對象的知識，可以幫助學(xué)生在以后的程序設(shè)計中具有快速掌握其他面向?qū)ο蟮恼Z言能力。這部分的教學(xué)內(nèi)容主要有：類與對象的概念和使用，模板與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，動態(tài)內(nèi)存分配，類的繼承與派生，輸入/輸出流類庫等。

在強化訓(xùn)練的短學(xué)期，授課的時間變短了，學(xué)生更多的時間是在利用一個學(xué)年學(xué)到的知識進行一個大的項目開發(fā)，在此過程中，授課內(nèi)容包括可視化程序設(shè)計的消息映射機制，文檔/視結(jié)構(gòu)編程，用戶界面資源介紹以及程序?qū)嵗_發(fā)。

1.2 學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)方法

采用學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)方法，即在課前、課堂和課后的教與學(xué)中，融入不同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，讓教師的教與學(xué)生的學(xué)形成一個閉環(huán)，使知識被學(xué)生有效地吸收，并形成良性循環(huán)，一步步推進教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示。

圖1 課程的學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)法示意圖

在課前、課堂和課后，本課程綜合利用多種教學(xué)方式、途徑，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

在第一堂課，創(chuàng)立一個班級的QQ群。主要作用有：上傳教學(xué)課件，把一些同學(xué)們常犯的問題集中總結(jié)后發(fā)布，學(xué)生的提問在群中討論并分享解答結(jié)果。

下面擬從課前、課堂、上機指導(dǎo)和課后三個方面研討具體的教學(xué)方法。

課前教學(xué)主要包括預(yù)告學(xué)生下節(jié)課的授課范圍，讓學(xué)有余力的同學(xué)提前預(yù)習(xí)，做到帶著問題來聽講。另外，為做到課堂集中精力聽講，本人經(jīng)常在課前提醒學(xué)生做好上課前的休息。

課堂上所采用的教學(xué)方法有：跟蹤式教學(xué)法、問題引入型教學(xué)法、追問式教學(xué)法、課堂提問。

跟蹤式教學(xué)法主要是利用上課開始后的5～10分鐘，跟蹤檢查學(xué)生對上一次課的接受情況，有提問和手寫程序2種方式。目的在于，在進行本節(jié)課知識點介紹之前，把上一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進行一個簡短的回顧。本人教學(xué)過程中，設(shè)計了一系列上下銜接的小題目，學(xué)生手寫就可以完成的短代碼程序，題目的點評可以有效鞏固上節(jié)課所學(xué)，且能夠巧妙引出本堂課的教學(xué)內(nèi)容思考。

問題引入型教學(xué)法在很多課程的教學(xué)中是一個很好的教學(xué)方法。通過提出一個目前的知識體系不能解決的問題，進而用本堂課的教學(xué)內(nèi)容解決，能夠讓學(xué)生體會到本節(jié)課教學(xué)的重要知識點及其能解決的問題。結(jié)合追問式教學(xué)方法，可以把本堂課學(xué)習(xí)推向高潮。

課堂的授課過程中，全過程只有教師講授而沒有提問的方式是需要避免的。從授課經(jīng)驗來看，只有教師授課的課堂，學(xué)生容易感覺枯燥，甚至犯困。在只有授課的一堂課中，學(xué)生容易失去主動思考的動力。在授課過程中，保證2～3次的問題提問，并基于問題不斷變換出新問題，可以更好地集中學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，不斷促進學(xué)生的思考。

上機指導(dǎo)是這門課的重要實踐環(huán)節(jié)。學(xué)生在計算機機房免費使用機時完成教師布置的作業(yè)，教師用留給學(xué)生的作業(yè)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在上機指導(dǎo)過程中，巡視教學(xué)法能發(fā)現(xiàn)很多問題。對于知識不牢固的學(xué)生，可以發(fā)現(xiàn)他們在上機時會消耗掉很多復(fù)習(xí)課件的時間；對于不愛提問題的學(xué)生，可以在巡視中發(fā)現(xiàn)一些卡殼的瓶頸問題；對于勤于思考的學(xué)生，通過教師的多方面啟發(fā)和在計算機上的現(xiàn)場編程實踐，可以讓學(xué)生得到一連串滿意的答案。上機指導(dǎo)是對學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，也是陪伴。

完成學(xué)生上機作業(yè)的批改后，教師將往屆和本次教學(xué)班存在的問題進行總結(jié)并發(fā)布，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能起到一個非常好的鞏固作用。學(xué)生的編程方法各異，這是值得鼓勵的，從不同的編程思路中，提煉發(fā)現(xiàn)并總結(jié)問題，形成一次次獨立的總結(jié)PPT，能夠啟發(fā)和拓展學(xué)生們的思路。

課后的教學(xué)方法包括：錄屏教學(xué)、QQ群答疑等。計算機程序設(shè)計是一門非常強調(diào)實踐的課程，一個細(xì)小的編程錯誤，也會導(dǎo)致程序調(diào)試的失敗。因此，教學(xué)錄屏是一種有效的、有針對性的工具。在教學(xué)過程中，筆者由淺到深，在程序設(shè)計語言環(huán)境的使用、程序調(diào)試方法、函數(shù)的參數(shù)傳遞機制、面向?qū)ο蟮碾y點總結(jié)、多文件結(jié)構(gòu)、MFC設(shè)計案例等方面，有側(cè)重地錄制了大量的視頻文件，學(xué)生根據(jù)自己對知識的生疏程度，可以多次回看，有助解決在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，順利地掌握學(xué)習(xí)中的難點。

2 學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)法教學(xué)實踐：以順序表類模板教學(xué)為例

本節(jié)基于順序表知識點的逐步深入，展開采用動態(tài)內(nèi)存分配的方式創(chuàng)建順序表類模板的課堂教學(xué)方法的討論。

根據(jù)學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)法，提前下發(fā)學(xué)生本堂課的知識預(yù)告，在課堂上的銜接練習(xí)、知識串聯(lián)和教學(xué)內(nèi)容如下。

2.1 課堂小測驗

在課堂開始，采用跟蹤式教學(xué)法，布置一個小練習(xí)題，要求學(xué)生寫出一個創(chuàng)建實例化為整型的類模板的小程序段。

2.2 知識串聯(lián)和教學(xué)內(nèi)容的深入

順序表是處理數(shù)據(jù)的一種常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用數(shù)組表示，在學(xué)生后續(xù)的工程實踐中也將得到廣泛使用。在C++教學(xué)過程中，上冊已經(jīng)學(xué)習(xí)了單一數(shù)據(jù)類型的數(shù)組、下冊也學(xué)到了用類來表示的數(shù)組、用類模板表示的數(shù)組、以動態(tài)內(nèi)存分配形式創(chuàng)建的數(shù)組。本節(jié)課將對順序表進一步深入討論。

先進行教學(xué)內(nèi)容回顧：這些內(nèi)容中，最早的數(shù)組如int a[10]；在使用中無法檢查數(shù)組邊界，數(shù)組長度必須大開小用；用類來表示的數(shù)組，可以添加成員函數(shù)檢查數(shù)組的邊界；利用類模板表示的數(shù)組，可以實現(xiàn)泛型編程，在實例化時用常量確定數(shù)組的長度。

問題引入型教學(xué)方法：如何寫出一個可以用變量來定義數(shù)組長度的類模板？

在上一課學(xué)習(xí)了動態(tài)內(nèi)存分配，學(xué)生已具備用int *a=new int[N]；的形式動態(tài)開辟數(shù)組空間。因此，在這個知識點上，對剛剛布置的小程序，稍加改動，可以創(chuàng)立具有泛型編程能力的、用變量開辟數(shù)組長度的線性表，如圖2所示。

針對改動后新的類模板，繼續(xù)采用追問式教學(xué)法。提問1：其構(gòu)造函數(shù)、成員函數(shù)的寫法上需要注意些什么？提問2：既能夠用變量開辟長度、又能夠?qū)嵗姆盒途幊蹋心男┖锰?？又帶來哪些問題？采用提問、討論、提示的方式，逐漸將其各成員函數(shù)的編程重點補充全面，逐漸將編程效率、復(fù)雜度、通用性和適合解決的問題等進行剖析。

圖2 順序表相關(guān)知識的前后串聯(lián)示意圖

2.3 課后鞏固

本次授課內(nèi)容，實現(xiàn)了知識結(jié)構(gòu)的前后串聯(lián)，讓學(xué)生對所學(xué)知識有了較好的貫通，也對自己能夠不斷提高編程能力產(chǎn)生了信心。這一部分屬于教學(xué)中的難點。

因此，根據(jù)學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)法，在課后，這一部分在教學(xué)環(huán)節(jié)中錄制了一組專題視頻。除了相應(yīng)的上機作業(yè)，對于知識接收困難的同學(xué)，通過課后的回看錄屏文件，可以獲得更好的吸收效果。

3 學(xué)期各階段的教學(xué)推進和教學(xué)效果

3.1 教學(xué)階段推進

本課程教授一門“語言”，因此，教學(xué)的理論部分需要介紹到位。同時，計算機語言需要學(xué)生編程實踐。因此，課程在一個學(xué)期中分成了不同的任務(wù)階段，結(jié)合筆試、機試、平時上機練習(xí)的多種形式，形成了2次過程化筆試考核，1次期末上機考試，以及11次分布于各教學(xué)知識點課后的平時作業(yè)。

另外，教學(xué)過程中的團隊項目是讓學(xué)生接觸、實現(xiàn)大型算法的一個實用環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生組成團隊，有機會寫出多文件組織結(jié)構(gòu)的項目代碼，在項目結(jié)構(gòu)變復(fù)雜后，新生很多有趣的新問題，學(xué)生在尋找答案的過程中有了更多新的收獲，學(xué)生在完成項目開發(fā)后的項目匯報中，普遍表示收獲了很多平時作業(yè)沒有達(dá)到的效果。本課程的分階段考核方式如表1所示。

表1 課程分階段考核方式

由表1可見，本課程的教學(xué)過程中融入了多種考核方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷新增知識積累，不再、也不能抱有期末臨時抱佛腳的心理，在理論學(xué)習(xí)和編程實踐的全學(xué)期過程中均得到了深刻的鍛煉。

3.2 教學(xué)效果

采用本文所闡述的課前、課堂、課后的學(xué)習(xí)閉環(huán)綜合教學(xué)方法和學(xué)期不同階段考核方式，所教授班級的成績分布如表2所示。其中，80分以上的學(xué)生人數(shù)占到了教學(xué)班級總?cè)藬?shù)的73%。

采用學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)方法，與平行班比較，所教學(xué)班級的平均分高出平行班4分。

表2 學(xué)生最終成績分布

在團隊項目設(shè)計環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)興趣愛好、題目需求，采用了課程中所學(xué)的多方面知識，搭建了一個比平時作業(yè)更為復(fù)雜的、有一定工程背景的項目。在計算機程序設(shè)計(上)的團隊設(shè)計環(huán)節(jié)，有些團隊經(jīng)過摸索，巧妙利用棧實現(xiàn)了限制元素存取位置的團隊項目，有些團隊利用容器類和動態(tài)內(nèi)存分配完成了相應(yīng)的團隊項目，這些內(nèi)容均為未講授，只在上冊授課過程中稍加提及，可見課程對學(xué)生的啟發(fā)作用，及學(xué)生對知識的探索精神。另外，在團隊項目的過程啟發(fā)、答辯點評中，本人在教學(xué)活動中也適當(dāng)?shù)厝谌肓苏n程思政，啟發(fā)學(xué)生愛國、敬業(yè)的精神。

3 結(jié)語

計算機語言作為現(xiàn)代教學(xué)中不可缺少的一門課程，也是幫助學(xué)生在后續(xù)課程中利用計算機解題、開展科研的有力工具。學(xué)習(xí)閉環(huán)教學(xué)法能夠讓學(xué)生的學(xué)形成一個良性循環(huán)。課堂小測驗的方式能夠補齊學(xué)生在學(xué)習(xí)當(dāng)堂課時的短板，并促使其課后做好復(fù)習(xí)；課堂中綜合使用的多種教學(xué)手段能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和緊迫感，讓學(xué)有余力的學(xué)生能夠得到更多的探索，讓能力不足的學(xué)生掌握基本技巧。

教學(xué)的最終目的,從近的來看，是為了讓學(xué)生學(xué)會這一門課，把考試完成，并具備編程的能力。從長遠(yuǎn)來看，教學(xué)的目的更應(yīng)該是讓學(xué)生在這個過程中發(fā)現(xiàn)適合自己的學(xué)習(xí)方法，學(xué)會分析問題的方法，形成完善的思維，發(fā)掘自己的興趣，培養(yǎng)自己的情操，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。為此，課堂教學(xué)的引導(dǎo)和方法值得我們教師不斷深入挖掘。