计算机应用型本科人才程序设计能力培养

摘要:文章从计算机应用型本科人才“知识、能力、素质”三要素出发,在分析“能力”要素核心地位的基础上,提出如何围绕程序设计能力培养规划程序设计类课程设置,并结合作者教学经验,给出程序设计类课程教学思路和几种切实有效的教学方法。

关键词:计算机应用型本科人才;程序设计能力;课程模式;分段教学

1背景

计算机应用型本科人才作为一种人才培养类型,是面向计算机应用第一线的高级专门人才。程序设计能力是计算机应用型人才培养的专业基础和应用基础,是应用计算机解决实际问题必备的专业能力素质,程序设计能力的高低直接决定了计算机应用的广度和深度。

计算机应用中的各种软件产品是由计算机程序实现的,程序是软件的本体。计算机程序设计必须以某种计算机程序设计语言为工具,通过使用程序设计语言编制程序来实现人机交互的软件产品。程序设计语言课程的设置、教学和实践直接关系着程序设计能力的培养,对计算机应用型人才培养的规格和质量具有至关重要的意义。

作为一种人才培养类型,在计算机应用型本科人才培养的“知识、能力、素质”三要素中,能力要素是其中的核心要素,是计算机应用型人才的突出特征,无论是知识要素还是素质要素,最终都要通过能力要素来体现。这种能力要素既包含综合应用所学专业知识有效解决工作中实际问题的能力,又包括终身学习的能力以及创新能力。程序设计能力培养是计算机应用型人才培养的专业基础,只有紧密围绕能力要素这一核心,不断探讨程序设计语言课程的优化设置,不断改革教学方法和提升教学质量,不断加强面向应用的实践环节,才能较好地实现计算机应用型本科人才培养的基本规格和质量标准[1]28-29。

2围绕能力培养规划课程设置

2.1应用多样性决定课程模式多样性

计算机应用的广泛性及地区、行业的差异性,导致计算机应用型人才培养课程模式的多样性,没有一种课程模式能够适用于所有计算机应用型人才的培养。同时由于社会的发展、应用行业的变化、计算机科学理论与技术的快速更新,也使得没有一种课程模式是一成不变的,这又导致了课程模式的动态性。这种应用型人才培养课程模式的开放性为计算机应用型人才培养课程设置提供了灵活性。因此,在设置计算机应用型本科人才培养具体专业课程方案时,要根据自身具体的教育实践和层次构建符合自身校情和人才培养目标的课程模式。

2.2程序设计类课程模式现状

目前在各应用型大学的计算机相关专业中,程序设计语言类课程的设置不尽相同。大多数开设的程序设计语言课有两门,一门是面向过程的,大多为C语言;一门是面向对象的,大多为C++或Java或C#,也有同时开设多门面向对象课程的。

面向对象的程序设计方法以对象模拟现实世界中的事物,以对象的数据成员描述事物的属性,以对象的成员函数描述事物的行为或方法。这样,面向对象程序设计的基本任务就是考虑如何准确地使用对象来描述问题域中的事物。这种程序设计将人们在日常生活中习惯的思维方式和表达方式应用到软件开发中,使软件开发从太专业化的方法、规则和技巧中回到人们通常的思维方式。同时,面向对象的程序设计方法能有效地减少程序的出错率,支持代码重用,大大提高软件的开发效率等,所有这些优点吸引了许多学校的计算机相关专业直接把面向对象程序设计作为学生接触的第一门程序设计课程开设,使学生一开始就能培养用面向对象的思想去思考和编程,有的专业采用的是纯面向对象语言Java,而有的则采用的是混合型的面向对象语言C++[1]335-339。

2.3培养学生的程序设计能力

计算机应用型本科人才是一种人才培养类型。由于校情不同,学生基础不同,培养目标和专业背景不同,这也使得计算机应用型人才是分层次的,这种层次是类型中的层次。计算机程序设计语言作为计算机及其相关专业的必修专业基础课程,其设置必须要考虑人才培养类型、层次和专业背景等因素,要在充分学习和借鉴他校相关专业成功经验的基础上设置适合自身情况和培养目标的程序设计语言课程。

(1) 以人才培养目标为中心。

课程设置是为人才培养目标服务的,必须以人才培养目标为中心设置课程。计算机应用型本科人才是分层次的,不同层次的应用其培养目标是不同的。程序设计语言课程作为计算机及相关专业的必修基础课,其课程设置、开课学期、课程内容和教学方法也是不同的。具体开设那些程序设计语言课程,在哪个学期开设以及重点讲授哪些内容,所有这些问题的确定一定要以人才培养目标为中心,充分考虑其他课程的开设情况和学生实际以及专业背景,只有这样才能较好地支撑培养目标,才能保证计算机应用型本科人才的培养质量。

(2) 以能力培养为主线。

计算机应用型本科人才培养要将能力培养贯穿到课程设置和教学的每个环节中。在程序设计语言课程设置时,既要考虑到本科教育的基础性和阶段性,更要充分考虑应用型人才适应第一线工作的需求;既要注重理论知识的掌握和认知能力的提升,更要注重实践和应用能力的培养,只有将二者有机结合才能将知识和技能内化为实际应用能力。

(3) 注重学科基础知识掌握和综合素质培养。

计算机应用型本科人才应具有高等教育本科层次的基本知识和基本理论,这些学科基础知识要足以满足一线人才所需的技术和技能要求。应用是基本理论指导下的应用,不是没有或弱化基础理论,只是应用型本科人才比其他类型的本科人才在某些理论深度上要浅一些。只有掌握较宽的学科知识面和扎实的学科基础理论,才能更好地提升应用型人才的知识更新能力和创新能力,更好地满足应用型人才职业生涯的需要[2]。

计算机应用型人才培养既要重视专业知识和应用能力等专业素质的培养,又要重视责任意识和团队合作意识等非专业基本素质培养,要将基本素质培养融入到专业人才培养的课程体系中,使计算机应用型本科人才具有较强的应变能力和可持续发展潜力。

3程序设计类课程教学

计算机程序设计能力的培养始于程序设计语言课程的教学。计算机程序设计语言多种多样,随着计算机硬件技术的飞速发展,程序设计语言也在不断更新和发展。要在计算机专业的本科课程中教会学生使用每一种常见的语言是不现实的,也是没有必要的。在计算机应用型本科人才培养中,要设法培养学生语言学习能力,帮助他们在头脑里构筑起一个对学习任何新接触到的语言都有帮助的框架,使他们能较好理解程序设计语言的共同实质,掌握快速学习和使用一门新语言的要领和重点。

3.1围绕应用及能力培养选取教学内容

3.1.1围绕培养目标选取教学内容

程序设计语言课程的基本目的是让学生掌握程序设计语言基础知识和程序设计方法,掌握应用计算机分析问题和解决问题的能力。人才培养目标决定了课程教学的知识目标和能力目标。不同的培养目标、不同的人才培养类型、不同的应用层次决定了课程内容的选取重点也是不同的。

3.1.2重点突出应用和能力培养

教材和教学不同,教材一般具有完整性和通用性,而教学更具有针对性和具体性。教材只是教学的辅助材料,没有组织而过度依赖教材进行教学势必导致照本宣科。

C、C++、Java、C#等现在流行的程序设计语言其本身功能都非常强大,语言本身的灵活性也导致了语言语法的复杂性。教材为了完整,往往涉及了较多的语法和算法,如果把这些语法和算法都让学生去掌握就会使学生不择要领,还会深感程序设计语言的复杂性,打击学生的学习兴趣。因此,在教学内容选择上要以应用和能力培养为目的,让学生体会到语言本身只是个描述工具,掌握所有的语法和算法不可能也没有必要。尤其是C和C++里面的许多语法,在实际应用中很少用到,如果照本宣科按教材内容编排进行教学,学生学到的只是个别语言知识点,这些知识点如果长期得不到应用,即使语言本身没被淘汰,也会被学生的记忆所淘汰。正如使用Windows操作系统一样,完成一个功能可能会提供许多种方式,而我们习惯使用的只是其中的一种或两种。在程序设计语言的学习中,不是让学生“学了什么”,而是让学生“会做什么”,最终的目标是应用和能力,懂得更多的语法并不代表能力。许多教师考试试卷中出现了大量的语法考点,这样做虽有利于试卷出题,但不利于应用和能力的考核。因此,在程序设计语言教学的内容选取上一定要以应用和程序设计能力培养为核心,才能达到计算机应用型人才培养的目的和标准。

3.2采用灵活多样的教学方法

程序设计语言的教学方法多种多样,目前普遍采用的教学方法有分段教学法、面向问题的教学法和基于案例的教学法等。具体采用哪种或综合采用哪些教学方法依然要针对自己的实际情况和培养目标来选择。笔者在多年的程序设计语言教学中综合使用了分段教学法和基于案例的教学法,实践证明这种选择是行之有效的。

3.2.1分段教学法

分段教学法按从简单到复杂、从实践到理论的认知过程来组织教学。具体的教学过程可分为初期、中期和后期三个阶段进行。

教学初期忽略概念系统化和细节化的要求,打破教材的章节次序和内容安排,将需要掌握的基本知识点重组成一个个具体任务,以简单任务驱动强化基本知识和基本算法的掌握,让学生快速地对程序设计语言和程序设计方法有一个基本概览。

教学中期阶段又称为案例教学阶段,教师通过中等难度案例的分析、设计和实现带出程序语言的一些细节知识,使学生的知识水平达到一定的系统化要求。

教学后期阶段由教师提出学生比较熟悉需求的应用案例供学生分析、设计和实现,重点培养学生应用和程序设计能力以及初步的软件工程思想和规范。

3.2.2案例教学法

案例教学法是一种基于问题的启发式教学方法。案例教学法在教学过程中,根据教学目的和培养目标的要求,以案例为基本素材,把学生带入特定的事件情境中进行分析问题和解决问题。这种教学方法加强了理论与实践的联系,极大地增强了学生学习的自觉性和分析与解决实际问题的能力[3]。

计算机程序设计的根本目的是应用程序设计语言编写程序解决实际问题。将案例教学应用到计算机程序设计教学中,通过师生互动、理论和实践互动,既可以在思考与讨论中掌握程序设计语言基本理论知识,又可以在实践中加强学生程序设计能力和分析解决实际问题的能力。

(1) 围绕教学目的和教学内容选择案例。

在案例教学中,只有根据教学目的和教学内容选择适当的案例才能达到事半功倍的效果。案例可分为知识验证性案例,知识综合案例和综合应用案例。知识验证性案例为学生掌握语言知识点和基本算法服务,是日常教学和实验的主要内容,这种案例的需求要简单,重点放在基本知识点和基本算法的掌握上。知识综合性案例为若干相关知识点综合使用及实际应用案例,这种案例难度要适中,重点放在综合相关知识点解决实际问题上。综合应用案例分为课程设计和软件综合设计等综合应用,这种案例以解决实际应用问题为主要目的,要有一定的难度,重点放在实际问题的分析、抽象、程序设计和实现上。

(2) 案例选择要有侧重性和应用性。

在案例选择时要紧贴专业背景和培养目标。目前许多教材都采用了案例教学来编排内容,这些案例可能融入了教材编者经验的积累和专业背景及应用层次,不同学科在案例选择上要有侧重点,要有选择借鉴和引用,根据自身情况选择适合自己培养目标和专业背景的相应案例。

在C++等面向对象程序设计语言教学案例的选取上,从知识验证性案例开始就要考虑综合应用案例,注意案例选择的持续性,这样才能让学生体验到面向对象程序设计的优势。如果前面若干验证性案例不能用于综合性案例应用中,这样一方面增加了综合应用案例的工作量,另一方面学生也感觉不到面向对象代码重用等优势。案例选择既要贴近知识点,又要具有合适的规模;既要具有代表性和典型性,更要注重身边实际问题的应用。

(3) 要在合适的时间引出相应的案例。

在案例教学中,知识验证性案例贯穿了程序设计教学始终,而综合应用性案例要在适当的时候引出。引出过早就会让学生感到无从下手而对问题的解决产生恐惧心理。在国外的许多程序设计语言教材中开始就给出了一个完整的综合应用案例,这对于他们的教学背景而言可能是合适的,而对于我们自己的情况也许并不合适。综合应用案例的引出要自然顺畅,在基本的知识点和基本程序设计能力具备的情况下引出可能更合适,这样会使学生体会水到渠成的感觉,增强了学生应用已掌握知识和能力解决实际问题的兴趣。当然,具体何时引出,还要考虑学生的情况及相关背景等因素。

4结语

程序设计能力是计算机应用型本科人才最基本的专业素质,这种能力是在程序设计类课程的教学和实践中培养的,如何设置程序设计语言课程和展开相应的教学要根据人才培养目标和人才类型层次等自身实际情况决定,只有这样才能探索出适合自己的应用型人才培养之路。

参考文献:

[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[2] 周艳明,傅瑜. 浅谈大学计算机应用型人才培养课程体系[C]//全国高校软件工程专业教育年会论文集. 北京:高等教育出版社,2007:205-208.

[3] 巴巴拉•G•戴维斯. 教学方法手册[M]. 严慧仙,译. 杭州:浙江大学出版社,2006:124-129.

Computer Application-oriented Talents’ Programming Capability Training

LIU Zhen-hua

(Department of Computer Science, China Women"s University, Beijing 100101, China)

Abstract: Based on the three elements, knowledge, ability and quality,of the computer application-oriented talents,this paper first analyses the core position of "capability" elements ,then puts forward how to plan programming curriculum with the consideration of programming ability. Finally, combined with the author’s teaching experience, this paper also gives some programming teaching ideas and several practical and effective teaching methods.

Key words: computer application-oriented personnel; programming capability; curriculum model; sub-Teaching

(编辑:姚彦如)