探析五导法的程序设计课程群教学研究论文

　　摘要：针对程序设计课程群的教学，以人才培养目标的定位为基础，提出基于五导法的教学模式，分别阐释导教、导学、导思、导用、导创的含义和具体实施办法，说明如何围绕教学内容建立三维的教学资源，实施混合式教学，采用多样化的考核方式，以提高程序设计课程群的教学质量。
　　关键词：程序设计；课程群；教学模式；混合式教学
　　1背景
　　程序设计课程群包含的课程主要有程序设计基础（C语言）、数据结构、面向对象程序设计（Java语言）、程序设计课程设计等，是计算机专业的基石。这些课程之间存在紧密的依存、递进关系。对于广大的地方高校来说，开展程序设计课程群的教学研究，就是研究这些课程知识的教法、学法、用法、创法。文章将从教与学着手，探讨在教学中的所用、所感、所思、所改。
　　2五导法
　　所谓五导法就是在教学过程中进行的导教、导学、导思、导用、导创。
　　2。1导教
　　2。1。1知识点化繁为简
　　对于地方院校来说，计算机类专业人才培养计划中通常会先讲授程序设计基础（C语言）、再讲授数据结构、最后讲授最流行的面向对象语言Java。在这些课程中存在大量的基本语法、原理和技巧，譬如：C语言的输入输出格式控制、运算符、表达式、运算规则、赋值语句等，灵活多样；数据结构中指针的使用无处不在；Java语言中包含权限的交叉融合、对象与引用的多态性等。对于初学者来说，教师必须采取有效的策略，比如选择性讲授，即先讲授最常使用的知识、应用方式，且大量运用演示法、案例法，让学生在实例中逐步理解、掌握、熟悉；再逐步延伸，增加深度和广度；最后还需要有画龙点睛的总结。在C语言教学中，若只顾及语法知识的全面性、完整性，将会导致顾此失彼、欲速而不达的结果；若只注重算法，而轻视、忽视基本语法，将导致程序代码的编写寸步难行、错误百出。所以，要秉持语法够用的原则。在数据结构课程中，大量的教材在讲述顺序线性表时，都是直接采用动态申请连续空间的方式来存储线性表中的元素〔1〕。这种方式显著地增加了学生学习的难度。为什么不先讲述使用静态的数组来存储元素，再过渡到动态的存储方式呢？所以，教师讲授时要化繁为简、由易及难、逐步深入，遵循循序渐进的认知规律。
　　2。1。2思维的转化
　　虽然程序设计的算法来源于数学，但不能照搬数学思维。譬如：三个数如何求最大值。数学思维使用的是三个单分支的if语句，且每个if语句中的表达式都是由两个与运算符连接三个关系表达式构成的；而程序设计思维使用的是一个赋值语句、两个单分支的if语句，且每个if语句中的表达式只是一个简单的关系运算。显然，后者不仅效率高，而且运用了程序设计中经常使用的一种技巧和思维，即假设第一个数就是最大值〔2〕。数学思维向程序设计思维的转变，需要一个过程、一段时间，需要培养。在程序设计教学的推进过程中，还存在着一个程序的main函数向多个子函数的转变（即程序模块化）、过程化程序设计向对象化程序设计的转变等，这是思维的转变，也是教学的难点。
　　2。2导学
　　2。2。1量变到质变
　　学习没有捷径，只有经历大量的代码练习，才能保证编程水平质的提高。对于常用算法必须烂熟于心，日积月累，才能熟练生巧，才能应用，才可能有创新。
　　2。2。2课堂内外三步曲
　　每一门课程，教师必然对其有着深入的研究；每一节课，课堂上的教学内容必然是丰富的，重点和难点必然是清晰的。因此，需要学生课前预习、课上专心、课后复习。只有做到了课前预习，课堂上的学习才会是有的放矢；只有做到了课后复习，才能巩固课堂知识。所以，只有真正做到了课前预习、课上专心、课后复习的课堂内外三步曲，才能实现高效课堂。
　　2。2。3三动学习法
　　在实际教学中，教师发现，程序设计的初学者，在阅读自己或他人编写的程序代码时，采取的方式只是动眼，即用眼睛死死地盯着程序代码行中的各个符号。这样仅仅了解单个表达式、单条语句的表面意思，而不可能清楚变量值的变化、哪些语句被选择或被循环执行了，也就搞不清变量、表达式、语句的真正作用和含义，当然不能归纳出程序的功能，也得不出程序的正确结果。正确的做法是：拿出笔、摊开纸，依照程序语句的次序，认真地手工执行程序代码，把每个变量当前的值记录下来，如果存在循环，则把循环体重复执行35次，这样才能清晰掌握每个变量值的变化情况、每条语句的执行情况，进而推导、得出程序的功能或结果。也就是说，对于一段程序、一个算法，只有手工执行，才能理清其执行过程、功能。因此，在学习程序设计时，务必坚信不劳而获是天方夜谭，务必时刻执行勤能补拙，务必每题实践着三动学习法，即动手、动脑、动眼〔3〕。
　　2。3导思
　　2。3。1思考的广度
　　自顶向下、逐步求精，是程序设计的原则之一。任何复杂的问题都可以找到简单的原理或者雏形。譬如：3个整数求最值、10个整数求最值、数组求最值、选择排序等。这些问题的求解包括从顺序结构到选择结构、到一重循环、到二重循环；从单一的main函数实现到使用子函数实现。从这个例子可以看出，只有深刻理解求最值的雏形，才能顺利向广度推进。再譬如：使用线性表实现各种集合运算，对顺序存储来说基本操作就是元素的移动（即选择性赋值），对链式存储来说基本操作就是链的连接（即指针赋值）。
　　2。3。2思考的深度
　　在求最值的例子中，包含着这样一个拓展的问题：如何求解一个数组中的最大值和次大值。一种算法是这样的：max1max2a〔0〕；for（i1；ilt；n；i）｛if（max1lt；a〔i〕）｛max2max1；max1a〔i〕；｝elseif（max2lt；a〔i〕）max2a〔i〕；｝但这个算法存在Bug，即如果第一个数就是最大值，则求出的次大值是错误的。修正Bug的方式有多种。从此例可以得出：要保证算法的正确性，必须多方测试，特别是边界、极限、特例等问题。对于求最值的问题，如何使用面向对象的思维来求解呢？如果是在main主方法中直接对数组求最大值，而没有定义任何其他成员变量和成员方法。这样的话，就完全没有运用面向对象的思维。正确的思维是：类中包含相应的成员变量、成员方法，尽量通过成员方法去操作成员变量。问题的关键是类中包含几个成员变量最合适呢？需要几个重载的构造方法呢？解答了这些问题，设计出的类才具有普适性、重用性，才是真正面向对象的思维。
　　2。3。3思考的维度
　　随着学习的不断深入、知识的不断积累，随之而来的是思考的深度、广度以及维度。解答一个问题可能有多种算法，通过多维度的思考、比较、分析，才能挑选出最清晰、最高效的算法。譬如：1234。。。100解答这个问题有多种方法，如每次把符号位乘以1、判断当前项的奇偶性、把奇偶项分开计算、使用模运算来确定符号位、使用位与运算来确定符号位等，关键点在于实现各项的正负相间。这些方法中最后一种方法无疑是最高大上的。思考是建立在对相关知识熟练掌握基础之上的，否则就是缘木求鱼、胡思乱想。
　　2。4导用
　　学习的目的不是为了考试，是为了应用。譬如：在C语言中，模运算（即）的意思是两个整数相除，（商是整数）取余数。基本应用有奇偶数的判别、素数的判别、整数各位数字的分离等，进一步的应用有求最大公约数、数学黑洞等，高级应用有模幂运算、孙子问题（中国剩余定理）、凯撒密码等〔4〕，这些都是模运算的经典应用。在近年广受关注的大众化竞赛蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛中，也不乏模运算应用的试题。在模运算的应用从低级到中级、再到高级的过程中，往往是混合多方面知识的综合应用，应用绝对不是生搬硬套，而是建立在模仿、思考基础之上的。
　　2。5导创
　　应用的升华就是创新，或者说应用的最高境界就是创新。教、学、思、用都是为创新服务的。在大众创新、万众创业的时代背景下，让学生广泛参与到各级各类竞赛、创业、创新活动中，以赛代练，在活动中学习、思考、应用、创新。
　　3教学资源和平台
　　为保证五导法教学方式的顺利实施，构建了三维的教学资源和平台。借助精品课程教学资源、网络资源，进行教学资源的二次开发，形成特色鲜明的校本教学资源，建设成理论教学点资源、实践教学线资源、网络共享课程面资源的教学资源体系。在教学中推行分类教学平台，实现资源聚集；在实验教学中实现理论学习与实践的对接；利用幕课平台和资源，实现学分认证；利用共享课程资源开展翻转课堂学习。多维的教学资源和教学方式，满足和丰富了学生多元化学习的需求和发展。
　　4结语
　　在实际教学中，因地制宜，将案例式、演示式、渐进式、启发式等教学方法融合在一起，变授人以鱼为授人以渔，开展翻转课堂的教学模式，使学生的学习模式发生了革命性变化，变被动学习为主动学习。学生在自主学习、独立探索、协作学习与实践、交流互动、成果报告和评价反馈中，达到知识的传授和内化，达到能力的提升和拓展，充分体现以学生为主体、能力培养为核心的教育思想。
　　参考文献：
　　〔1〕严蔚敏，吴伟明。数据结构（C语言版）〔M〕。北京：清华大学出版社，2002：24，27。
　　〔2〕杨路明。C语言程序设计教程〔M〕。北京：北京邮电大学出版社。2005：48。
　　〔3〕熊启军。基于渐进启发式的数据结构线性表的教学〔J〕。现代计算机，2011（6）：34。
　　〔4〕ld326的专栏。模运算〔EBOL〕。（20120818）〔20161013〕。http：blog。csdn。netld326articledetails7880429。
　　作者：熊启军程格平屈俊峰谷琼单位：湖北文理学院数学与计算机科学学院