基于五导法的程序设计课程群教学研究与实践
文章编号：1672-5913（2017）05-0089-03
中图分类号：G642
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
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3～5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： max1=max2=a[0]；
for（i=1；i if（max1 max2=max1； max1=a[i]； } else if（max2 } 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：1-2+3-4+...…-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?W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。
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