連新澤，鄒董董，李 婧，廖雪峰

（溫州理工學(xué)院 數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能學(xué)院，浙江 溫州 325000）

引言

程序設(shè)計(jì)能力是軟件開發(fā)人員的基本功，只有懂得程序設(shè)計(jì)，才能進(jìn)一步懂得計(jì)算機(jī)，才能真正了解計(jì)算是怎樣工作的。通過學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課程，懂得計(jì)算機(jī)的工作原理，才能更好地理解和應(yīng)用計(jì)算機(jī)?；诖?，程序設(shè)計(jì)課程作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要以培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，突出教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和實(shí)踐性。在課程教學(xué)改革方面，貫徹知識(shí)、能力、素養(yǎng)辯證統(tǒng)一的思想，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，更新教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的理解和應(yīng)用能力。培養(yǎng)和提高學(xué)生在編程與調(diào)試過程中獨(dú)立分析問題與解決問題的能力，同時(shí)為后續(xù)開設(shè)應(yīng)用性課程做好知識(shí)準(zhǔn)備，使得學(xué)生畢業(yè)后更能勝任軟件開發(fā)工作。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式改革具有十分重要的意義。

一、PTA程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)介紹

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐平臺(tái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)具備了較大規(guī)模的普及與應(yīng)用的基礎(chǔ)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組織實(shí)施大規(guī)模異地實(shí)時(shí)在線考試，已經(jīng)成為當(dāng)前各類教學(xué)與考試的一種重要方式。PTA平臺(tái)是浙江大學(xué)國家級(jí)程序設(shè)計(jì)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)與網(wǎng)易公司、杭州百騰教育科技有限公司合作，于2015年9月推出的面向高校和社會(huì)的程序自動(dòng)評(píng)測(cè)、開放式的教學(xué)輔助平臺(tái)。到目前為止，平臺(tái)有近7萬題量（包含“C語言程序設(shè)計(jì)”“Java語言程序設(shè)計(jì)”等課程），由于平臺(tái)為開放式平臺(tái)，教師可以在平臺(tái)上添加題目，題庫的量在持續(xù)增加。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析

程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的先導(dǎo)課，大多數(shù)高校選用“C語言程序設(shè)計(jì)”這門課程，一般都安排在一年級(jí)的第一學(xué)期開設(shè)?；旧喜捎谩疤岢鲋R(shí)點(diǎn)—解釋知識(shí)點(diǎn)—提出案例—講解案例—上機(jī)練習(xí)”五步式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，這種教學(xué)模式主要存在以下問題。

（一）教師教學(xué)工作任務(wù)繁重

程序設(shè)計(jì)課程作業(yè)批改是一項(xiàng)很重的教學(xué)工作任務(wù)，以每個(gè)班級(jí)50位學(xué)生為例，一次作業(yè)10個(gè)題目，每個(gè)題目計(jì)20行代碼，全班總共代碼約10000行，約250頁的代碼文檔；目前一般普通高校1位教師，承擔(dān)2個(gè)班級(jí)的教學(xué)任務(wù)，則一個(gè)星期約有500頁的作業(yè)文檔需要批改。教師認(rèn)真仔細(xì)查閱每一行代碼，批改每一位學(xué)生的作業(yè)，幾乎是不可能完成的任務(wù)，一般采用的方式是輪流選取部分學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行批改。這種批改作業(yè)的方式，導(dǎo)致部分學(xué)生存在僥幸心理，以致不認(rèn)真完成作業(yè)，同時(shí)，教師也較難全面了解班級(jí)學(xué)習(xí)情況。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

程序設(shè)計(jì)課程是各大高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及軟件工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是有關(guān)學(xué)科的必修課程。但是，對(duì)于剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)積極性不高，分析其原因，一是課程難度較大，程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容較多，部分大一學(xué)生在高中沒有接觸程序設(shè)計(jì)，確實(shí)存在一定的難度；二是興趣不高，針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的案例過于枯燥，而且上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生常將教材或習(xí)題集上的程序代碼抄寫到編譯器中，進(jìn)行簡單測(cè)試后，直接提交到機(jī)房服務(wù)器就算完成作業(yè)，對(duì)結(jié)果是否完全正確并不知情，更談不上透徹理解程序；三是教學(xué)過于側(cè)重理論，這種以理論為主的“填鴨式”教學(xué)模式，容易造成學(xué)生理解不深刻并形成考完試即忘的應(yīng)付式學(xué)習(xí)模式，由于沒有實(shí)際的項(xiàng)目拓展，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變得索然無味。以上問題直接影響了計(jì)算機(jī)語言類課程的學(xué)習(xí)效果，導(dǎo)致這些課程的及格率偏低，學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的抱怨較多，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（三）學(xué)生掌握知識(shí)不扎實(shí)

程序設(shè)計(jì)課程較其他課程有所不同，它是一門實(shí)踐操作性較強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)學(xué)生的上機(jī)能力要求較高?，F(xiàn)有的教學(xué)方式，學(xué)生練習(xí)的代碼量不足，而且存在抄襲現(xiàn)象，很大程度上限制了學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的提高。實(shí)驗(yàn)課程通常是要求在規(guī)定數(shù)目的實(shí)驗(yàn)中完成給定的題目，實(shí)驗(yàn)數(shù)目和題目數(shù)目均受到限制，一般課程結(jié)束，好的學(xué)生完成的題量也是幾十題而已。這樣的代碼量對(duì)培養(yǎng)好的程序設(shè)計(jì)能力所需要的代碼量來說，明顯不足，若增加練習(xí)量，按現(xiàn)有的教學(xué)方法，與教師工作量繁重又存在矛盾，該矛盾導(dǎo)致學(xué)生練習(xí)不夠，掌握知識(shí)不夠扎實(shí)。

（四）課程過程考核缺乏依據(jù)根據(jù)

《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程管理、嚴(yán)格過程考核標(biāo)準(zhǔn)、加大過程考核成績?cè)谡n程總成績中的比重精神，浙江省教育廳規(guī)定原則上課程平時(shí)考核成績占課程總成績的比例不低于40%。然而，現(xiàn)在的平時(shí)成績中，作業(yè)成績的考核相對(duì)比較松散，缺乏依據(jù)，由于教師教學(xué)工作任務(wù)繁重等原因，教師無法完整、細(xì)致地批改作業(yè)，而且無法辨別抄襲現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了考核的客觀性。

三、基于拼題A的教學(xué)改革

針對(duì)現(xiàn)在存在的教師教學(xué)工作任務(wù)繁重、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、學(xué)生掌握知識(shí)不扎實(shí)、課程過程考核缺乏依據(jù)四個(gè)問題，我們將從四個(gè)方面進(jìn)行改革。

（一）教學(xué)方法改革

針對(duì)以上存在的四個(gè)問題，我們將從教學(xué)方法上進(jìn)行改革，由傳統(tǒng)的“五步式”教學(xué)模式的“以教為本”“以師為本”，轉(zhuǎn)向“以學(xué)為本”“以生為本”的線上線下混合式教學(xué)模式。創(chuàng)新教學(xué)方式，有效地結(jié)合慕課學(xué)習(xí)資源，教師在課堂上不再單向傳遞課程知識(shí)，重點(diǎn)放在組織學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)的討論，包括課程知識(shí)點(diǎn)、上機(jī)編程練習(xí)中遇到的難題，以及平時(shí)的上機(jī)測(cè)試遇到的問題。以培養(yǎng)學(xué)生的能力為出發(fā)點(diǎn)，課堂上學(xué)生變成了主角，所有的討論與互動(dòng)都以學(xué)生為中心展開。新課堂模式的顯著特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)方式的根本轉(zhuǎn)變，自主學(xué)習(xí)、合作探究、小組展示成為學(xué)生主要的學(xué)習(xí)方式。提前將全班學(xué)生分成若干個(gè)小組，按小組布置任務(wù)，課堂內(nèi)每個(gè)小組坐在一起，方便討論，同時(shí)鼓勵(lì)同組成員之間相互幫忙，以小組為單位對(duì)PTA平臺(tái)中的題目展開討論，并按小組類似于天梯賽開展班級(jí)內(nèi)部的競賽活動(dòng)。

（二）教學(xué)內(nèi)容改革

計(jì)算機(jī)語言類課程的知識(shí)點(diǎn)十分龐雜瑣碎，使得學(xué)生難以厘清脈絡(luò)，從而無法有效掌握。我們將按照“分層分類、抓大放小、突出重點(diǎn)”的原則，化繁為簡，厘清脈絡(luò)。對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行分層分類，初級(jí)教學(xué)階段的課程內(nèi)容設(shè)置為主要加強(qiáng)基礎(chǔ)語法的學(xué)習(xí)，以簡單有趣的案例作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)；中級(jí)教學(xué)階段更傾向于中、大型規(guī)模的實(shí)際案例研究與重建，在初級(jí)階段掌握基礎(chǔ)語法的基礎(chǔ)上，將具有一定規(guī)模的典型案例作為研究對(duì)象，對(duì)案例進(jìn)行程序架構(gòu)分析、程序模塊的功能研究、具體功能算法的實(shí)現(xiàn)研究；高級(jí)教學(xué)階段則更注重團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目立項(xiàng)與開發(fā)，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和項(xiàng)目開發(fā)能力。以小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目開發(fā)、項(xiàng)目測(cè)試、項(xiàng)目修正與完善、結(jié)項(xiàng)，整個(gè)流程作為教學(xué)的一部分。

（三）實(shí)踐教學(xué)改革

現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)形式一般采用“一次實(shí)驗(yàn)兩個(gè)課時(shí)”，這種實(shí)踐教學(xué)方式不夠充分，不夠綜合，也不夠深入，無法有效地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。我們將實(shí)踐教學(xué)分為兩類：第一類是以鞏固每次課堂所學(xué)知識(shí)為主，稱為“鞏固性實(shí)驗(yàn)”?！办柟绦詫?shí)驗(yàn)”是基礎(chǔ)語法知識(shí)點(diǎn)的鞏固，教師在PTA平臺(tái)上設(shè)計(jì)選擇題和填空題，并頒布作業(yè)，學(xué)生通過手機(jī)端或電腦端登錄PTA平臺(tái)，線上完成相關(guān)練習(xí)和作業(yè)。第二類是以提高學(xué)生綜合編程能力為主的“綜合性實(shí)驗(yàn)”?！熬C合性實(shí)驗(yàn)”是課程知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際問題中的綜合運(yùn)用，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選用PTA平臺(tái)的題目或者自主設(shè)計(jì)編程題，形成教師個(gè)體題庫，學(xué)生通過電腦端登錄PTA平臺(tái)，完成相關(guān)題目訓(xùn)練，以此達(dá)到鞏固知識(shí)點(diǎn)及將知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用于實(shí)際的能力。通過這種實(shí)踐教學(xué)改革方式，學(xué)生不僅鞏固了知識(shí)點(diǎn)，而且從“綜合性實(shí)驗(yàn)”訓(xùn)練中提高了其編程和動(dòng)手實(shí)踐能力，確保了學(xué)生對(duì)知識(shí)的全面掌握。

（四）考核方式改革

越來越多的高校重視課程的過程考核，但是存在教學(xué)過程考核缺乏依據(jù)的弊端。針對(duì)這個(gè)問題，我們對(duì)課程考核方式進(jìn)行了改革，程序設(shè)計(jì)課程總成績采用平時(shí)成績+平時(shí)測(cè)試成績+期末測(cè)試成績相結(jié)合的方式：平時(shí)成績占20%，包括考勤、課堂表現(xiàn)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和作業(yè)完成情況，分別占平時(shí)成績的20%、20%、40%和20%；平時(shí)測(cè)試成績占30%，安排4次平時(shí)測(cè)試；期末成績占50%。上機(jī)實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、平時(shí)測(cè)試和期末測(cè)試全部在PTA平臺(tái)上完成，同時(shí)，為了避免抄襲現(xiàn)象，平時(shí)測(cè)試采用閉卷考試，并且其80%的試題來自上機(jī)實(shí)驗(yàn)和平時(shí)作業(yè)的原題，并規(guī)定若平時(shí)測(cè)試中來自上機(jī)實(shí)驗(yàn)和平時(shí)作業(yè)的原題部分得分率低于50%，判定作業(yè)為抄襲，平時(shí)作業(yè)成績無效，以此來杜絕抄襲作業(yè)的現(xiàn)象。

四、改革后的效果分析

（一）減輕教師教學(xué)工作負(fù)擔(dān)

本文的第一節(jié)敘述中提出，教師任教兩個(gè)班級(jí)，需要每周要批改500頁的作業(yè)文檔，若每一頁批改時(shí)間為2分鐘計(jì)，則每周批改作業(yè)這項(xiàng)工作需要占用約17個(gè)小時(shí)。教學(xué)改革后教師將不需要批改作業(yè)和測(cè)試試卷，只需要查看PTA提供的作業(yè)和測(cè)試試卷分析報(bào)告，根據(jù)分析報(bào)告，教師可以了解和掌握學(xué)生的整體情況，包括學(xué)生代碼的規(guī)范性、每道題的錯(cuò)誤率和錯(cuò)誤原因、學(xué)生完成作業(yè)的時(shí)間等一系列數(shù)據(jù)，為后續(xù)的課堂教學(xué)改革提供了翔實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)，由于教師教學(xué)工作壓力減輕，教師有更多的時(shí)間與學(xué)生交流和討論，從而提升了與學(xué)生相處的融洽程度，有利于提高學(xué)生的整體成績，進(jìn)而提高學(xué)生對(duì)教師教學(xué)的評(píng)價(jià)。

（二）提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

高等教育教學(xué)一項(xiàng)重要的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵所在。基于PTA平臺(tái)的教學(xué)改革，從三方面提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣：一是PTA平臺(tái)的題目都是經(jīng)過資深教師和專家精心設(shè)計(jì)的，不僅具有趣味性，而且都有實(shí)際應(yīng)用背景，學(xué)生在閱讀題目時(shí)已被題目的背景深深吸引，讓學(xué)生感受到學(xué)有所用，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二是PTA平臺(tái)具有排名功能，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中你追我趕的學(xué)習(xí)方式，可極大地刺激和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。三是平臺(tái)具有即時(shí)反饋功能，提交代碼以后，馬上得到反饋，或者有其他的提示，類似游戲通關(guān)的過程，學(xué)生從中獲得了回報(bào)和極大的滿足感。

（三）提高學(xué)生編程能力

在之前的實(shí)驗(yàn)課上，不少學(xué)生常將教材或習(xí)題集上的程序代碼抄寫到編譯器中，然后提交到機(jī)房服務(wù)器就算完成作業(yè)，對(duì)結(jié)果是否完全正確并不知情，更談不上透徹理解程序。在PTA 平臺(tái)上訓(xùn)練，若學(xué)生提交的代碼測(cè)試存在不正確之處，該題不能獲得全部的分?jǐn)?shù)，學(xué)生必須找出錯(cuò)誤所在，修改程序代碼，直到通過所有測(cè)試數(shù)據(jù)組的測(cè)試。這種訓(xùn)練，不僅提高了學(xué)生思考問題和算法設(shè)計(jì)的能力，而且提高了程序的改錯(cuò)調(diào)試能力，經(jīng)過反復(fù)的練習(xí)，很大程度上提高了學(xué)生的編程能力。

五、存在問題及解決措施

（一）PTA平臺(tái)上手難

PTA平臺(tái)雖然設(shè)計(jì)得很人性化，并給教師和學(xué)生都提供了操作指導(dǎo)用書，但是剛開始時(shí)，學(xué)生常常感到無從下手，在上機(jī)操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)各類問題。特別是學(xué)生在編譯器上運(yùn)行正確的程序代碼，到PTA平臺(tái)提交后，出現(xiàn)不能得分或者不能得滿分的現(xiàn)象。

解決這個(gè)問題，我們需從兩方面入手：一是教師前期耐心地講解和輔導(dǎo)，在操作前給學(xué)生詳細(xì)介紹平臺(tái)的操作流程，并告知學(xué)生平臺(tái)給出錯(cuò)誤提示的含義，及時(shí)幫助學(xué)生解決遇到的各類問題。二是鼓勵(lì)學(xué)生多學(xué)多練習(xí)，給學(xué)生足夠的信心，在經(jīng)歷了2～3次上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作后，學(xué)生基本能很好地使用平臺(tái)上的相關(guān)操作。

（二）抄襲現(xiàn)象

PTA平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行答題，這種優(yōu)點(diǎn)引發(fā)的一個(gè)弊端是出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象。雖然一直對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)誠信的重要性，但是還是不可避免地存在一些學(xué)生通過復(fù)制同學(xué)的代碼來提交答題的情況。

解決這個(gè)問題，我們需三方面入手：一是教導(dǎo)，讓學(xué)生知道抄襲屬于作弊行為，高校對(duì)作弊的處罰非常嚴(yán)重，會(huì)影響學(xué)生誠信的評(píng)價(jià)。二是依賴于平臺(tái)的技術(shù)手段，PTA平臺(tái)具有“查重”功能，對(duì)學(xué)生與學(xué)生之間提交的代碼進(jìn)行“查重”，來辨別是否存在抄襲行為。三是從制度方面入手，平時(shí)測(cè)試在規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行，采用閉卷考試并且有教師監(jiān)考。

結(jié)語

針對(duì)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、效率不高，教師工作任務(wù)繁重等問題，本文基于PTA平臺(tái)，對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)和考核方式等方面進(jìn)行了改革，通過改革，減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力。