高級語言程序設計的鞏固教學

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摘要：高級語言程序設計在高校信息技術類專業(yè)中非常重要。為鞏固學生在學習高級程序設計語言后解決問題的能力，該文提出一種基于圖形的高級程序設計語言的鞏固教學方法。該方法主要采取以圖形的形式表述課程知識點，設計圖形繪制相關課題給學生訓練，幫助學生理解、提高學習興趣，分組討論、實踐并考核。經過兩屆學生的檢驗，方法可行，效果良好。

關鍵詞：圖形；程序設計；鞏固教學；高級語言；DirectX

1引言

自從計算機發(fā)明出來，直到現(xiàn)在，它仍對人們的生產、生活產生著巨大的影響。計算機在各個領域中的普及和應用，使得高級語言程序設計成為信息技術類專業(yè)的核心課程。由于高級程序語言與自然語言的差異性，算法邏輯性強、概念抽象，以現(xiàn)有方式講授，學生在學習高級程序設計語言時，非常吃力。在一些高等院校中，雖然學生上完高級程序設計語言和數據結構兩門課程，已經掌握一定的編程基礎，但是僅是在理論層面上和簡單知識點上，還未能用于解決實際問題或復雜問題。因此，有必要在后續(xù)實踐課程、必修課或選修課中，融入程序設計的要求，以使學生在畢業(yè)前，掌握足夠的能力。

2相關工作

“十三五”期間的《教育部關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》希望能夠通過多種方式使用在線開放課程，以達到人才的培養(yǎng)目標。范江波等[1,2]提到教師的教學應以知識習得為目的，從“知識型教學”向“能力型教學”轉變，主導教學過程，設計課上和課下相結合，翻轉與討論相結合，促進學生的深度學習。教師要啟發(fā)學生的興趣，讓學生喜歡上編程，同時課上講精、講清知識的脈絡。在高級語言程序設計教學中，往往會采用多媒體或計算機教學，課堂大多以理論灌輸為主，學生只能被動地接受這種灌輸，整個教學過程缺乏師生間的溝通，學生的自主學習性便無法充分調動。實踐環(huán)節(jié)，由于課時不足、學生理解能力有限、實踐內容及實踐方法不合適等原因，教師并未有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，導致學生在實踐過程中只能根據指導書步驟來輸入代碼，甚至不清楚所輸入代碼的含義[3]。在實驗過程中，學生理解能力或學習態(tài)度不一致，導致學習步調不一。針對某些學生的某些問題進行輔導，讓其他學生等待，是一種浪費。制作精美的微課件和微視頻，可以滿足人們對可視化畫面的使用愛好，增添趣味性和吸引力[4]。張榮等[5,6]提出在進行教學設計的過程中，創(chuàng)設學習情境是一個重要原則。他們使用大家熟悉的人物圖像作為角色排隊來講述排序算法，利于激發(fā)學生的學習興趣。陳靜在文章[7]中針對課堂教學形式單一，理論與實踐脫節(jié)；“學而不知所用”感強烈等問題，提出一種基于任務驅動的高級語言程序設計課程改革，其間讓學生兩到三人一組，合作設計完成任務，相互討論學習，消除知識茫然感。但是它并未涉及任務內容或形式。陳彥君等[8]提到對于高級語言程序設計課程，注重編程能力的培養(yǎng)，筆試不能很好地測驗出來，應通過實踐測評學生程序設計能力，線下課堂交流考查學生學習結果，培養(yǎng)學生理論與實踐并重的素養(yǎng)和能力。基于圖形的教學在初等或中等教育中，已經使用得很多。王婷[9]提到從小人們學習知識都是由看圖識字、看圖說話來展開的，從圖的方式去理解事物是一種最直觀的方法。針對初中生的編程教學，有很長一段時間是采用VisualBasic來實踐，雖然它是可視化的編程工具，但是功能程序部分仍然是要文本編輯，學生在學習過程中容易覺得編程學習枯燥乏味?，F(xiàn)在已經有很多轉換成使用圖形化編程來代替。比如：Scratch、Hop⁃scotch、Alice等，還有Code.org在線平臺。用戶可以通過類似玩積木拼搭的方式，用一塊塊代表不同代碼的圖形模塊進行編程，構建出可以運行的程序，可以是應用或游戲。讓學生對程序設計學習產生興趣，激發(fā)自主學習性和創(chuàng)新思維[10]。當前學習程序設計等課程，也可以采用圖形的方式，解釋復雜的原理過程。還使用該方法把一段文字轉換成了一個知識圖。通過一種圖形化存儲的動態(tài)分析方法，將抽象的內存分配、變量值的變化過程直觀地展示給學生，幫助學生理解相關知識點[11,12]。該方法主要是涉及知識點的圖形化，還未讓學生使用這些知識去開發(fā)一些讓自己可直觀看到的東西。在實際教學過程中，由于每一門課都會涉及的很多其他內容，所以不可能面面俱到，只要有關系，就必須講，而是有側重點，課時有限等原因，甚至把不重要的內容透明化。比如：在C語言程序設計過程中，并不會去解釋main函數如何被調用。在講授圖像處理過程中，使用Matlab作為開發(fā)工具，將隱藏文件讀取、圖像顯示等功能代碼。

3基于圖形的鞏固教學思路

針對上過高級語言程序設計課程的學生，在解決問題的能力上還有欠缺，需要借助后續(xù)的實踐課程或其他專業(yè)課程來加強?；趫D形的高級語言程序設計鞏固教學思路，在知識點描述上，使用圖形讓學生更直觀地理解所述內容；在程序設計上，借助DirectX圖形程序設計開發(fā)類庫，讓學生進行圖形開發(fā)，提高學生學習的興趣。該教學思路主要從以下方面開展。

3.1用圖形展示知識結構

對于還未開展過大項目開發(fā)的學生來說，一個DirectX圖形項目代碼，涉及的內容太多。若讓學生自己看懂整個項目代碼，理清思路，是比較困難的。而實際上，當前的主要任務也不是搞懂整個項目，而只是需要能夠了解框架，能夠使用該框架，加入必要的代碼來繪制特定圖形。因此，在線下，課前，教師需要把整個項目的框架，通過框圖的方式展示給學生，僅需要對后面可能會修改的區(qū)域做相對詳細的介紹。該框架以wWinMain函數為主體，其間調用到InitWindow、InitDevice、Ren⁃der等函數。圖中粗略介紹各個函數的調用關系和函數內的主要功能.通過這樣一個框架圖，學生可以了解到整個項目的運行，而又不用陷入各種細節(jié)中去，無法理清頭緒。教師在講解過程中，可以側重于CreateWindow和ClearRenderTargetView兩個函數，讓學生知道基于該項目，可能會修改到的地方及其用途。

3.2提出創(chuàng)新性圖形繪制任務

在傳統(tǒng)的命令行式窗口中，輸出只能是以可打印的字符形式出現(xiàn)，因此，傳統(tǒng)的任務通常是要求用字符打印出不同圖案，或者對序列排序后打印出來等等。跟傳統(tǒng)的方法不一樣，這里采用圖形窗口程序為基礎，教師可以根據基礎項目的內容，要求學生在此基礎上開展各種圖形的繪制。比如：前面的Tutori⁃al01項目，可以要求修改窗口大小、變換背景顏色、讓背景色隨著時間不斷漸變。這樣讓學生直觀地看到自己修改的效果，提高學習興趣。若對基礎項目僅進行單個簡單的修改，那么跟傳統(tǒng)的方式差別不大，因此，需要構思一些相對復雜的任務，但把任務分解，各個子問題不用太大，避免需要花費太多時間才能理解，而失去信心。比如：隨著課程的開展，逐漸深入，InitDevice函數將變得更加復雜?；谶@個項目，就可以引申出，修改著色器、增加頂點、修改變換矩陣等等。可以要求學生繪制圖形式的問題：畫點、畫線、擦除、正弦線，跟其他課程知識相結合。

3.3小組開發(fā)和考核

在相同班級中，學生的水平也是參差不齊的，而且有些學生想對于跟教師，更習慣跟學生交流，因此，該鞏固教學采用分小組的形式來開展討論和開發(fā)。小組共同分析所給任務，討論思路，接下來每個人都進行編寫代碼。分組的時候，主要以自愿為主，根據具體情況做微調。這樣他們相互溝通順暢些，同時避免強強聯(lián)手，弱者聚群，起不到相互指導的作用。通常分小組的一個弊端，就是有些學生會僅掛名，不動手。這就需要在考核的時候規(guī)避這個問題。采取逐個答辯的方式來考核。答辯的時候，需要教師對整個任務有深入的了解，針對學生的代碼，抽取具體功能代碼段進行問答，以此來得出學生的評價。當學生對所問問題都能回答到位，基本上也就掌握所作任務了。

4教學開展效果

依據前面敘述的教學方法，切實使用到了兩屆學生的課程中。第一屆為選修課“計算機圖形與動畫技術”，共31人選修；第二屆為必修課“圖形圖像處理”，共53人上。從成績分布來看，基本上成正態(tài)分布，能夠區(qū)分學生的水平層次。學生反應良好，從課程學習過程中，不僅學到計算機圖形相關的內容，還提高了程序設計能力。

5結論

該文針對上完高級程序設計語言課程后，能力還未能解決實際問題，需要鞏固的情況，提出一種基于圖形的高級程序設計語言鞏固教學方法。在其他課程開展過程中，以圖形的方式展示主要的知識脈絡和架構，再以圖形設計內容為學生設計題目，并進行分組實現(xiàn)和考核。經過兩屆學生的使用檢驗，方法可行，效果良好。當然，知識架構的圖形化和題目設計，對不同的課程需要，仍需要相應的分析和設計。

參考文獻：

[1]范江波,張建兵.高級語言程序設計混合式教學的系統(tǒng)構建與實踐[J].教育教學論壇,2018(44):130-131.

[2]李華新,李望秀.地方高校計算機專業(yè)混合式實踐教學模式探究[J].現(xiàn)代教育科學,2016(04):51-56.

[3]楊博寧.高級語言程序設計混合式教學體系構建[J].計算機產品與流通,2019(01):243.

[4]彭瓊,彭浩,劉雯萱.基于微課的“高級語言程序設計”教學模式改革研究[J].微型電腦應用,2018,34(12):8-10.

作者：鄧正杰 蔣文娟 莫壯堅 單位：海南師范大學信息科學技術學院