深化考試改革推動編程類課程教學改革

張化川，黎在萬，張力生

（重慶郵電大學軟件工程學院，重慶 400065）

深化考試改革推動編程類課程教學改革

張化川，黎在萬，張力生

（重慶郵電大學軟件工程學院，重慶 400065）

針對目前計算機大類專業學生實踐能力較差的現狀，提出深化考試改革，促進教師開展教學內容、教學方式的改革，引導學生自主學習編程，最終提高學生的編程能力。

CDIO；計算思維；考試改革；反撥效應

0 引言

《關于國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》明確規定“改革人才培養模式，由應試教育向全面素質教育轉變”?！吨腥A人民共和國高等教育法》明確指出，“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”。這就要求計算機類、軟件工程類學科人才培養目標轉移到培養滿足社會需求的工程師上，因而在講授編程類課程時應探索與之適應的教學方法，培養學生基礎編程能力。但實際的教學過程中，該類課程講解中注重語法等方面的知識傳授，對語義等方面的知識重視不夠，也沒有將所涉及到的基礎知識系統組織起來講授，缺少運用這些知識解決實現問題的教學內容；導致學生學習目的不明確、學習興趣不高、主動性不強，學生“讀書不讀書”等現象，從而不能理解程序在計算機中的運算過程，出現閱讀、編寫和調試程序等困難情況，最終嚴重影響了學生編程能力的培養。

本文在CDIO工程教育思想指導下，分析了目前教與學中存在的主要問題，結合語言學中，提出了以“做”的過程和“學”的效果為依據評價學生學習成績的考試改革思路，并形成具體的考試改革方案，以解決傳統筆試和上機考試中以“結果”為主要依據評定學生成績的問題。為配合考試改革，課題組深化了教學方法改革，提出“閱讀程序中學習語法”、“閱讀程序中學習編程方法”、“閱讀程序中訓練編程能力”的教學方法。從而引導學生關注教學目標，重視學習過程，自主學習。真正落實CDIO工程教育思想中的方針，培養學生的。

1 引導“教”與“學”朝反撥效應正向發展

1877年，Latham在其著作中認為考試不僅僅影響了教師、學生、家長和教材的編寫者，還影響了公眾對教育的看法，這種現象被稱為考試的，上世紀90年代開始受到教育界的重視。從范圍上說，反撥效應有微觀和宏觀兩種，從性質來分，有正面的和負面的效應，從范圍上講，反撥效應有微觀和宏觀兩種。

反撥效應微觀范疇是指語言測試對課堂教學的影響，包括教師的教與學生的學習過程；宏觀范疇是指反撥效應不僅包括考試對課堂教學的影響，還包括考試對教育系統乃至整個社會的影響。而正面的反撥效應是指考試給教學帶來的有益影響；負面的反撥效應是指考試對教學產生的負面影響。

本文以反撥效應理論為基礎，研究改變考試改革內容與方式，反向促使教師積極改進教學方式，確保教學大綱和課程的實施,促使學生改變讀死書的學習習慣,正真培養其編程能力,引導教學與學習過程朝著有益于反撥效應正向發展。

2 以考試改革推進工程教育的教學改革

為解決傳統筆試和上機考試中以“結果”為主要依據評定學生成績的問題，落實CDIO中“做中學”教學思想，從考試改革入手，提出了以“做”的過程和“學”的效果為依據評價學生學習成績的考試改革思路，并制定考試改革方案，建立了程序試題庫，以及自主學習考試平臺（軟件），從而推動教學方法改革。為配合考試改革，在教學過程中貫徹“做中學”理念，提出“閱讀程序中學習語法”、“閱讀程序中學習編程方法”、“閱讀程序中訓練編程能力”的教學方法。

2.1 考試改革方案

（1）以“做”的過程和“學”的效果為依據評價學生學習成績

為落實考試改革方案，針對選用的教材專門建立了程序試題庫，開發了一個支持這種教學方法的自主練習和考試軟件，以解決傳統筆試和上機考試中以“結果”為主要依據評定學生成績的問題，強化考試產生正面的反撥效應，減少負面的反撥效應，從而引導學生關注教學目標，重視學習過程，自主學習，最終培養學生的編程能力。

（2）采用計算機自動考試，分為平時練習和上機考試兩個部分

由于主要依據“做”的過程和“學”的效果評價學生的學習成績，工作量非常大，傳統的考試方式不能滿足需要，因此決定采用計算機自動考試。為了引導學生自主學習，學生課程成績由為平時練習情況和上機考試成績兩個部分。平時練習情況主要考察學生平時 “閱讀”程序的多少，是否按照教學過程中要求按時“閱讀”程序，每學期統一組織不少于兩次的機考，主要考察是否是學生親自“閱讀”程序，最終效果怎樣。

（3）擬定能考察“閱讀”程序的主要環節的程序試題庫

出題方法確保程序試題庫能考察“閱讀”程序的主要環節，符合培養“計算思維”的教學目標。針對以“做”的過程和 “學”的效果為依據評價學生學習成績的要求，提出了按照“閱讀”程序的過程對每個環節、每行程序、每個操作擬定試題的思想，規定了如圖所示1出題步驟。組織研究生和教師先按照“做中學”方案中規定的過程和要求，“閱讀”程序，“讀懂”程序，對每個程序中的每個“做”環節擬定試題，對每個程序行中的每個操作提問，對每個步驟的結果提問，以確保以“做”的過程和“學”的效果作為評價依據。為了保證試題的正確率，所有試題必須經過一審二審后，才能入庫使用。

優選程序資源庫中的程序，保證有足夠多的程序和問題，抑制學生背題庫等負面反饋效應。根據教學需要，程序試題庫先后修訂3次，精選程序499個，試題10000余題，已有足夠的試題數量，有力地減少了學生背題庫等負面反饋效應。

（4）搭建自主教學與學習平臺軟件

程序設計課程改革處于進行中，不能確?，F在的考試軟件是否滿足教學需要，因此，我們專門開發了一個自主學習軟件，主要功能有：

學生練習功能。學生根據教學進度，按照任課教師的要求“閱讀”所學的程序，軟件按照程序執行的過程提問，學生回答相應的問題，系統自動判斷是否正確，并記錄學生回答每一個試題的答案，以便教師及時掌握學生的學習情況，管理人員分析教學效果。如果不正確，系統還給出問題解析，以幫助學生重新學習。

計算機自動化考試功能。支持自動按規則抽取試題和人工抽取試題兩種方式，支持每人一套試卷和統一試卷兩種方式，可以同時承擔多個考場共計300人的考試，考試結束后，自動給出成績。

初步實現了智能分析功能。建立并完善平臺軟件功能，能全面跟蹤和記錄學生的學習過程，并將廣泛采用數據挖掘等智能技術，實時分析和評價學生的學習情況，向學生推薦需要加強學習的內容，引導學生自主學習；在劃分知識點和難易程度等方面提供優化程序資源庫建議；分析授課班級學生的學習情況，向教師推薦課堂教學中的重點和難點，改進課堂教學效果；為教學管理人員評估教學效果提供基礎數據。

2.2 教學改革方案

（1）落實CDIO工程教育模式中的“做中學”的理念

圖1 程序提問流程

圖2 “做中學”工程教育理念

為適應新的考試改革方案，在多年的教學實踐中，我們以培養學生的“計算思維”為目標，教學過程中貫徹“做中學”理念，提出“閱讀程序中學習語法”、“閱讀程序中學習編程方法”、“閱讀程序中訓練編程能力”的教學方法（教學方法如圖2所示）。該教學方法通過學生“做”：查閱隨機資料、閱讀分析程序、人工執行程序、跟蹤調試程序等過程，使其“學”：語言知識基本方法以及開發平臺，理解程序在計算機中編譯執行過程；著重培養學生“計算思維”能力中“抽象”與“自動化”兩層次。

上述教學法在教學過程中強調運用計算機的基本知識和基本原理解決實際問題，能力方面包含“抽象”與“自動化”兩層次。教學重點不再是計算機語言等基本知識，更不是學習如C++、Java和C#等計算機語言，而是定位于怎樣運用計算機語言中涉及到的知識和原理解決實際問題。

（2）設計基于“做中學”理念的工程教育方案

根據教學目標定位，教學中選用了CDIO的工程教育思想中的“做中學”理念，針對程序設計課程的特點設計了如圖所示3的“做中學”方案。該“做中學”方案中，在分析閱讀程序環節，運用有限自動機、遞歸和基本測試方法等基本理論以及計算機語言的基本知識將程序分解為馮諾依曼機上的操作序列，知識和方法潛移默化地傳遞給學生，并訓練學生的“抽象”能力，培養學生機械操作的“自動化”能力；在編輯編譯調試程序環節，對照檢查人工執行和計算機執行的結果，熟練掌握IDE的使用；在查閱隨機文檔環節，通過查閱程序中用到的語句、運算符及IDE提供的函數或類，學習相關的知識和編程方法，培養檢索學習資料的習慣和能力。

這種教學方案反過來又促進考試改革，要求考試方案必須通過考察各個環節產生的具體結果 （如運行時內存中的值、操作的順序等），評價學生的學習效果，從而形成考試與教學相互促進的正面反撥效應。

圖3 “做中學”工程教育方案

3 結語

多年來，我們一直致力于程序設計課程的教學改革，堅持以“做”的過程和“學”的效果為依據評價學生學習成績的考試改革思路，不斷深化考試改革方案。通過考試改革，考察“做中學”中各個環節的效果，促進教師和學生將理論教學、實踐教學和課后學習等三個環節聯系在一起，解決高校普遍存在的三者脫節的問題。該方案在軟件工程學院實施以來，對培養學生的編程能力起了關鍵作用，促進了軟件工程專業學生的就業率和就業質量明顯提升，就業率和就業質量處于學校本科專業的前茅。真正落實了CDIO工程教育思想中“做中學”和“基于項目教育和學習”的方針，培養了學生的“計算思維”，真正提高學生的編程能力。

[1]Latham，H.On the Action of Examinations Considered as a Mean of Selection[M].Cambridge Deighton，Bell and Company，1877：6.

[2]李竹林.基于CDIO教育理念的高校計算機專業課程教學改革探討[J].教育與職業,2012（20）：127-128.

[3]查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008（03）：1-6.

[4]姚天昉.在程序設計課程中引入“計算思維”的實踐[J].中國大學教學,2012（02）：61-62.

[5]劉戈.論語言測試中的反撥效應及研究方向[J].高教探索,2014（04）：63-68.

[6]何利平.NCRE對大學計算機教學反撥效應研究[J].現代計算機,2012（12）：31-35.

CDIO;Computational Thinking;Examination Reform;Backwash Effect

Reform of Computer Programming Based on the Reform of Examination

ZHANG Hua-chuan，LI Zai-wang，ZHANG Li-sheng
（School of Software Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065）

Computer programming is an important course for such as computer and software engineering specialty,but students programming skills are poor.Propose the way of examination reform,the reform will promote teaches to carry out reform about teaching content,teaching methods,and guide students to learn programming positively.Ultimately it will help improving the students'programming ability.

1007-1423（2016）19-0016-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.19.005

重慶高等教育教學改革研究重大項目（No.101105）、重慶郵電大學教學改革研究項目（No.XJG1104）、建設微軟IT學院（No.XJG1215）、全日制專業碩士研究生實踐創新能力提升研究（No.yjg153037）、重慶市大學生創新創業訓練計劃項目

張化川（1979-），男，四川大竹人，碩士，實驗師，從事領域為計算機專業基礎課程的教學以及神經網絡研究工作

黎在萬（1995-），女，四川瀘縣人，本科，從事領域為軟件建模研究工作

張力生（1965-），男，四川宜賓人，碩士，教授，從事領域為計算機專業基礎課程的教學以及數據挖掘與大數據分析研究工作

2016-07-08

2016-07-15