培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計創(chuàng)新能力研究

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摘要：如何提高學(xué)生的程序設(shè)計與實踐能力以及系統(tǒng)分析開發(fā)應(yīng)用能力，滿足社會對計算機專業(yè)學(xué)生的需求是高校需要重點解決的一個問題。該文通過改革《C程序設(shè)計》教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生利用C語言編寫各種應(yīng)用程序的能力，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計與分析》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計與分析能力，加強關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完善各類項目、競賽、實驗實踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力，將理論與實踐緊密結(jié)合，有效提升了學(xué)生的編程能力，以及分析和解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計能力；算法設(shè)計能力；軟件工程師；實驗實踐教學(xué)；因材施教

1引言

從十三五規(guī)劃來看，未來五年哪些職業(yè)最有“錢途”？《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》明確指出，未來五年，軟件工程師愈發(fā)“走俏”。一直以來，學(xué)生的程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力是評判一個學(xué)生是否是一名合格的計算機專業(yè)學(xué)生的重要指標。

2存在的主要問題

專家預(yù)言，未來10年中國的IT界每年需要100萬人，其中計算機類人才需求超過40萬人，這是一個保守的說法。最近幾年來，有不少企事業(yè)單位反映計算機類畢業(yè)生實際應(yīng)用知識、動手能力與應(yīng)用能力不夠、程序設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗嚴重不足，尤其是程序設(shè)計能力、算法設(shè)計與分析能力無法達到用人單位的要求。這不僅對學(xué)生就業(yè)是一個嚴重的考驗，更阻礙了其進一步發(fā)展與提升。造成以上情況的主要原因如下：一是學(xué)生在學(xué)完與程序設(shè)計、算法有關(guān)的課程后，對于這些知識僅僅只是停留在了解的基礎(chǔ)上，并未達到理解、融會貫通的境界，更沒有利用這些知識解決實際遇到的問題。二是教師在講解程序設(shè)計、算法設(shè)計與分析的相關(guān)知識時，并沒有將理論與實際有機結(jié)合。三是在實際教學(xué)過程中并未對學(xué)生進行真正的軟件項目開發(fā)訓(xùn)練。雖然目前各本科院校的程序設(shè)計類課程都有課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)，但是大多數(shù)都是止于形式，并未予以真實的軟件項目支撐，因而收效甚微。四是對第一門程序設(shè)計課程的教學(xué)不夠重視。盡管計算機類專業(yè)所開設(shè)的課程中很多都含有與編程相關(guān)的內(nèi)容，但作為入門級的程序設(shè)計語言課程，其重要性不亞于任何一門專業(yè)課。由于當前對第一門程序設(shè)計語言課程重視程度不夠和教學(xué)時數(shù)不足，導(dǎo)致了相當一部分學(xué)生在學(xué)完第一門程序設(shè)計課程后，仍然無法獨立完成一個簡單的程序開發(fā)。一個計算機專業(yè)大學(xué)生出來找工作，連一個程序都寫不好，可以說我們的高等教育出了很大的問題，編程能力是計算機類專業(yè)學(xué)生最基本的能力。為適應(yīng)十三五規(guī)劃對計算機專業(yè)學(xué)生的新要求，我們應(yīng)該改革《C程序設(shè)計》教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生利用C語言編寫各種應(yīng)用程序的能力，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計與分析》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計與分析能力，加強關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完善各類項目、競賽、實驗實踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，努力培養(yǎng)服務(wù)國家和首都社會與經(jīng)濟發(fā)展的社會主義優(yōu)秀人才。

3培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力的具體措施

教育教學(xué)工作應(yīng)該以學(xué)生為主體，同時充分發(fā)揮教師的引領(lǐng)、指導(dǎo)作用，二者有機結(jié)合，相互配合，這樣才能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而達到最佳的教學(xué)效果。因此本文以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”這一思想為指導(dǎo)，建立一套具有我校特色的教學(xué)模式，以及培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實踐教學(xué)體系，有效提升學(xué)生分析和解決實際問題的能力。

3.1改革《C程序設(shè)計》課程的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力

《C程序設(shè)計》是我校計算機專業(yè)的第一門程序設(shè)計課程，為保證課堂質(zhì)量，改變以前大班授課方式，采用小班上課；在教師安排上，充分考慮教師的教學(xué)經(jīng)驗、工作責(zé)任感，以及實際項目的開發(fā)經(jīng)歷；改革《C程序設(shè)計》課程的教學(xué)方法，將教學(xué)內(nèi)容分解為必須掌握的內(nèi)容和提高內(nèi)容，采用小班上機實驗，按照學(xué)生的不同層次，給出不同的實驗內(nèi)容，對于層次高的學(xué)生，給學(xué)生另外布置一些趣味程序設(shè)計題目、競賽題目，以及目前計算機一些前沿問題；該課程的考核成績由期末機考成績和平時成績兩部分組成，各占50%。在平時成績中，階段考試占30%，提交實驗程序占45%，實驗報告占5%，作業(yè)成績占15%，考勤占5%，進一步完善考試環(huán)境和考試方法，加強學(xué)生編程上機的能力訓(xùn)練。

3.2在專業(yè)課教學(xué)中，重視培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計與分析能力

采用不同的編程語言實現(xiàn)同樣一個問題，效率是完全不一樣的。對算法的研究被公認為是計算機科學(xué)的基石。在專業(yè)課教學(xué)中，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計與分析》、《操作系統(tǒng)》、《編譯原理》等專業(yè)課教學(xué)中，使學(xué)生掌握算法設(shè)計的常用方法，以便能夠運用這些方法獨立地設(shè)計解決計算機應(yīng)用中的實際問題的有效算法，并能夠利用已有算法解決實際問題。此外還要使學(xué)生學(xué)會分析算法，估計算法的時空復(fù)雜性，從而對算法進行評價，評定算法優(yōu)劣的標準要看它的時間復(fù)雜性、空間復(fù)雜性和人工復(fù)雜性，其中時間復(fù)雜性最為重要，通常是用時間復(fù)雜性來衡量某個算法的“好”或“壞”。

3.3加強關(guān)鍵環(huán)節(jié)程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

許多課程都有上機編程實驗內(nèi)容，如《C程序設(shè)計》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計與分析》、《Java程序設(shè)計》、《操作系統(tǒng)》、《匯編語言程序設(shè)計》、《數(shù)據(jù)庫原理》、《編譯原理》、《軟件工程》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》、《軟件測試技術(shù)》等課程，都要求學(xué)生完成一定數(shù)量的設(shè)計性、驗證性實驗。還設(shè)立了工程與學(xué)術(shù)實踐、計算機硬件課程設(shè)計、軟件課程設(shè)計、獨立實驗課程以及畢業(yè)設(shè)計等實訓(xùn)科目，堅持編程實踐四年不間斷。培養(yǎng)方案中提供了軟件工程、計算機網(wǎng)絡(luò)、嵌入式技術(shù)三個方向的選修課程模塊，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)情況有目標地選擇學(xué)習(xí)，達到了因材施教的目的。例如軟件課程設(shè)計“實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)”首先要求學(xué)生進行基本的分析，例如：這個系統(tǒng)要具有什么功能、可以抽象為哪幾類對象、要應(yīng)用哪些算法、采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。之后，學(xué)生根據(jù)分析好的內(nèi)容進行編程，編程中要考慮到諸如：代碼邏輯、異常處理、可擴展性等問題。完成一定代碼后要進行單元測試，通過單元測試后，要對整個軟件進行測試，例如，功能測試、回歸測試等，保證軟件的正確運行。最后，教師進行軟件驗收，驗收達標后要完成相應(yīng)的課程設(shè)計實驗報告等。這一系列的開發(fā)流程使學(xué)生掌握了一個軟件的真正開發(fā)過程，提高了學(xué)生的綜合編程能力，如：需求分析能力、算法設(shè)計與分析能力、數(shù)據(jù)抽象能力、編程實現(xiàn)能力、軟件測試能力，有效提高了學(xué)生的程序設(shè)計能力，以及實踐與創(chuàng)新能力。一些學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中利用沒有學(xué)過的計算機語言和開發(fā)工具進行軟件開發(fā)，充分體現(xiàn)了學(xué)生具備了自主學(xué)習(xí)其他語言和開發(fā)工具的能力。

3.4完善各類項目、競賽、實驗實踐教學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力

鼓勵高年級學(xué)生參與由教師指導(dǎo)的ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計大賽的華北地區(qū)選拔賽、北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃、北方工業(yè)大學(xué)“科園杯”大學(xué)生科技活動項目或教師負責(zé)的國家基金、科技支撐計劃、橫向科研等課題，在教師的指導(dǎo)下完成需求分析、算法設(shè)計、算法分析、實驗結(jié)果及分析等環(huán)節(jié)，最后提交打印版書面報告或論文，提高大學(xué)生的動手能力、解決實際問題的能力。積極組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技活動、“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”等各類競賽，鍛煉學(xué)生團隊協(xié)作能力、實踐與創(chuàng)新能力。將專利、論文、科技競賽活動等以學(xué)分納入考核，對取得突出成績或有特殊成就的學(xué)生，在推免研究生、獎學(xué)金評定等方面予以優(yōu)先考慮，激發(fā)創(chuàng)新動機，提升創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。完善實驗實踐教學(xué)，實驗人員做好實驗課程輔導(dǎo)，穩(wěn)定豐富課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)。積極拓展有工程背景的企業(yè)導(dǎo)師參與實踐環(huán)節(jié)，與Oracle、文思海輝等知名企業(yè)建立校企合作關(guān)系，試點推出校企合作實踐環(huán)節(jié)課程，如與Oracle合作《項目管理實踐》課程，與文思海輝合作《企業(yè)實訓(xùn)》課程。

4結(jié)論

在“十三五”規(guī)劃課題研究中，“信息經(jīng)濟”首次被列入，這也意味著信息產(chǎn)業(yè)有望成為“十三五”規(guī)劃中的新增亮點。本文分析了高等學(xué)校培養(yǎng)計算機專業(yè)人才程序設(shè)計能力、實踐與創(chuàng)新能力存在的主要問題，給出了改革和建設(shè)措施，有助于提高學(xué)生的編程能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)經(jīng)濟社會發(fā)展急需的信息產(chǎn)業(yè)人才。

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作者：張永梅 馬禮 孫晶 何麗 單位：北方工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院