电脑编程零基础教学范文
时间：2023-11-27 17:54:13
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篇1
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篇2
计算机硬件的维护主要分为两种途径，一是对于集中上课的情况，比如学校计算机教学和计算机辅导班的教学，要使用专职的维护人员。因为这类情况，学习者比较集中而且数量相对来说也比较大，因此，多采用机房教课的模式，由于计算机属于公共财产，因此让学习者进行计算机维护的可能性不大，还有就是计算机的数量较多，让教师独自进行维护会比较艰难，既不能保证维护效率，也不能保证维护质量，而专职的的维护人员可以有足够的时间进行工作，能最大程度延长计算机硬件的使用年限。二是使用个人计算机的学习者，教学大多通过网络视频授课或者DVD播放听讲，因此学习者大多处于比较私人的环境之中，受到外界的影响比较小，因此便于对计算机硬件进行维护。但是不利的方面是学习者的计算机知识广度不足，因此维护行为的专业性可能不够，从事降低了对问题的解决力度，基于这种情况，学习者在完成正常的学习任务之后，可以抽出一定的时间对计算机维护方面的知识进行查询和了解，确保能够进行日常简单的计算机硬件维护工作。
2对计算机相关软件开发的积极作用
计算机技术的教学基础就是相关软件的正常运行和使用，因此可以说计算机软件在一定程度上影响着教学质量。当今社会的信息化建设步伐日益加快，计算机行业的相关知识激增，每天都会研究出新的电脑技能和软件。从1946年第一台计算机诞生到如今个人计算机的普及，尤其是上世纪90年代微软公司Windows窗口系统的研发，计算机仅仅用了60余年就成为科学技术走向的领导者，并且进入了全盛时期，几乎没有一个人能够信誓旦旦的说可以在生活中丝毫不使用计算机。计算机最初使用的软件只是为了满足军用数据的处理和分析，随着计算机技术的发展和人们要求的不断提高，计算机软件的研发范围越来越大，涉及工作和娱乐的多个方面，在这种大背景之下，应用于上机训练的计算机软件业日益增多，尤其是在计算机技术教学中实施加强上机训练的教学手段，更是为训练软件提供了更多人次使用的可能性。
由于计算机知识的学习有一定的枯燥性，因此要想提高和激发学生的学习兴趣，计算机上机训练的软件开发就要更加人性化和合理化，训练的项目要由浅入深逐步增加难度，并且数量也不易过多，可以拆分成几个单元共同完成训练的内容。此外，训练软件中不能一味的只是枯燥乏味的训练内容，还应加入一些具有训练功能的智益游戏，比如进行打字速度的训练时，可以组织同在一个局域网的学习者进行打字比赛，获胜者由电脑依照系统设置做出奖励；还有C语言或者VB编程的训练，因为有着比较大的枯燥性，因此软件的开发者可以引入问题情景或者是列举实例进行讲解。加强上机训练对于相关软件开发的促进作用还表现在可以为研发工作提供改进建议，学习者在进行上机操作时能够发现软件中存在的不足和漏洞，其提出的意见也最符合软件改进需求，是研发人员收集资料的一条有效途径。
3对学生提高学习兴趣的积极作用
兴趣是学习者学习知识技能最好的老师，纵观世界上的成功人士，他们所取得成就的领域正是其兴趣所在，因此参与计算机技术教学的教育者要努力寻找能够提高学习者学习兴趣的方法。加强上机训练从一定程度上克服了学习的枯燥性，增加了学习的趣味性，可以很大程度的激起学习者的学习兴趣，提高学习者的动手能力和创新意识，因为学习者的学习质量不仅仅与教师的教学水平相关，更多的是依靠学习者自身的学习能力。
教师只是将学生引入学习情境的指引者，真正的学习还需要学习者根据自身学习的需求进行自主学习，上机训练可以为学生营造多种不同学习场景，从而激发学生进行知识点和操作技能研究的积极性，在这一过程中，可以提升学生独立思考和解决问题的能力，而不是一出现问题就向老师求救，能够加深学生对于计算机操作技能的记忆和熟练程度，在以后进行相关的操作或者遇到类似的问题时，学习者就可以运用应已经掌握的知识和技能独立解决。而提高学习者学习兴趣的方法分为两种，一是在进行上机操作训练时，教师可以设定一个学习任务，比如说在进行打字训练时，要求学习者在规定的时间内，将每分钟的打字数量提升到一个固定数值，按时或者优先完成的由教师进行表扬，没能按时完成者则由老师分析原因后再独自加强训练。二是软件开发的模式和内容，要符合学生的学习要求，要能够有足够的吸引力吸引学生，要符合社会发展趋势的与学生学习需求的结合，这一点在文章前半部分做了详细的介绍，在这里就不再进行详细分析了。
4对教学形式改革的积极作用
计算机技术教学的教授对象大致可以分为两种，一是计算机或者相关专业的学习者，二是非计算机专业的学习者。计算机专业及其相关领域的学习者对于计算机技术的学习要求较高，比如要求在学习末期要能掌握编程或者能应用计算机进行光子、量子和生物等高新行业的研究，而非计算机的学习者一般要求不高，仅仅要求自身能够熟练操作电脑并能够使用电脑进行文字处理、表格制作、幻灯片播放、浏览网页、网上交流和接受邮件等等一些基础项目。综上所述，传统的无差别式教育已经落后，计算机技术教学迫切需要进行教学模式的改革，因此分层次的教学模式应运而生。由于在进行学员招收时，每个学习者的基础不同，有的人在小学或者中学就已经接触到了计算机，而有些人因为条件因素的限制，在之前并没有任何计算机基础，因此在进行班级编排时要依据学习者的基础进行分班，尤其是对于零基础的学员要进行小班教学，安排具有教育经验丰富的教师，因材施教，因人教育，逐步深入，循序渐进，尽量让他们在最短的时间内赶上正常的教学进度。
对于有一定计算机技术基础的学习者，老师可以不用费力费时的进行基本计算机技术的教学，应该采用提问或者示范操作的方式，帮助学习者回忆已经掌握的知识技术，同时还可以达到引出新的学习内容的目的，增强学习者的学习自主性，从而扩展学习者的知识广度，使得能够快速地提高学习者的学习进度和质量。此外，教师除了进行传统计算机技术的教学以外，还要向学生讲解一些先进而又实用的计算机操作技术，帮助学生建立起时时关注先进技术发展的意识和提升对于技术的理解和认知，继而能够提高学习者的创新意识和综合素质，使教学任务能够保质保量的完成。
5对计算机教学方法创新的积极作用
怎样对学生的上机训练效果进行评估，一直是困扰着教师的一大难题，因为学习者的能力程度不同，因此上机训练的项目和难度也不同，这就为评估工作带来了难度和较大的工作量，传统一个标准、一种方法的评估模式应经被时代所抛弃，现在必须要对教学评价方法进行创新。对于训练结果的评估可以使用比较法，教师可以在布置教学任务之前就把训练结果的标准制定好，分条分步的写出评估标准，这样学生就可以通过自评的方式找出自身的不足之处，教师也能更加直观的了解学生学习的薄弱地方，对以后教学模式的改进有着积极作用。此外，还可以运用竞赛法和进步错进法辅助教学，只有不断地竞争才有不断地进步，具体做法可以把学生分为几个学习小组，给与适量的小组和个人训练任务，并每次训练之前，公布上次比赛的小组名次和个人的前三名，从而给学习者营造出一种优胜劣汰的学习氛围。
还有就是可以给学习者展现两种学习情况的对比表格，一是自身的纵向对比，通过对比可以了解自己在截至目前为止学习中的进步或者退步情况，然后有针对性的进行调整，查漏补缺，最终使整个学习内容都能完全掌握；二是纵向对比，把每一次上机训练的成果同其他一起进行训练的学习者的成果进行比较，是学习者对自己的排名有一个直观的认识，从而能激起其奋斗欲望，不断努力学习谋求进步，从而实现学习者之间的良性竞争关系。还应注意的一点事，对于有进步或者是优秀的学习者，要给予一定的精神奖励或者是物质奖励，比如说可以在上机训练时集中对值得表扬的学员进行表彰，同时颁发一些小的奖励，像钢笔或者是U盘之类的，这样可以增加学员对于荣誉和奖励的渴望，从而使计算机技术的教学更加容易开展。
6结束语
篇3
关键词:C++;辩证法;认识论;案例教学
程序设计贯穿于计算机专业教学的全程,是培养学生计算机能力的出发点和落脚点。对于计算机专业的学生来讲,不掌握程序设计,就不能算真正地学习了计算机。C++语言是应用最为广泛的程序设计语言之一,它功能强大,使用灵活,是大学计算机专业程序设计类课程的首选语言。但是C++语言过于灵活,被公认为是最难学的程序设计语言,尤其是指针、对象等概念的引入更进一步增加了C++语言教和学的难度。
作为认识世界和改造世界的有力工具,辩证法和认识论已用来阐释计算机科学和技术领域的某些问题[1-3],并用来指导计算机专业的课程教学[4-5]。本文将辩证法和认识论用于C++程序设计教学,对教学内容进行整合,阐述C++自身存在的辩证规律;同时,按照认知规律和实践第一的观点,提出一种新的案例教学模式。通过以上教学方法,力图解决C++教与学中存在的难题,从而达到良好的教学效果。
1辩证法指导下的教学内容设计
1.1课程的知识点及其关系
本门课程的知识点及相互间关系如图1所示。数据类型中的简单类型包括整型、实型、字符型、布尔型和枚举型等,复合类型包括数组、向量、字符串和文件等。流程控制由顺序、选择和循环三种结构完成。
数据类型和流程控制的集成形成函数,函数进一步发展形成对象,封装性、继承性和多态性是面向对象程序设计的三要素。模板编程和异常处理可以保证程序的重用性和健壮性。在求解复杂问题时,需要对程序结构进行组织,如采用多文件编程等;如果同一问题的求解有多种算法,则需进行性能测试,选择运行效率最高的算法。
图1C++语言的知识结构
1.2内容整合
C++语言与C语言、数据结构等课程紧密相关。合理安排每门课程的内容,科学地处理好三者的关系对课程教学具有重要意义。
1.2.1C语言与C++语言内容的整合
在传统的教学方法中,通常是先进行C语言教学,然后再进行C++语言教学,造成了部分教学内容的重复。因为C语言是C++语言的一个子集,因此完全可以直接进行C++语言教学,将其分为C++(上)和C++(下),C++(上)侧重于基础语法和结构化程序设计;C++(下)侧重于面向对象程序设计和简单算法。整合前后的效果如表1所示,整合后的效果明显好于整合前,体现了整体大于部分之和的系统论思想。
1.2.2与数据结构课程的衔接
C++程序设计与数据结构一脉相承,C++程序设计是数据结构教学的基础,数据结构可以促进C++程序设计水平的提高,将二者资源进行整合与共享对两门课程建设均有好处。为了使二者更好的衔接,在C++程序设计语言中主要介绍简单的排序和查找算法及线性链表的基本操作。
1.2.3教材的选择
基于前述的知识点及整合后的教学内容。我们选用了清华大学出版社出版的三本书作为教材和参考书。第一本是钱能编写的《C++程序设计教程(第二版)》(以下简称“钱版”),该书重于编程技能的培养,讲解纯粹的C++语言;第二本是谭浩强编写的《C++程序设计》(以下简称“谭版”),该书讲解细致,在讲解C++语言的同时也讲解了C语言的内容,适合初学者;第三本是郑莉编写的《C++语言程序设计(第三版)》(以下简称“郑版”),该书引入案例教学,知识讲解逐层深入,思路清晰。此外,郑版以国家精品课为支撑,配套资源丰富。
在具体教学中,我们以钱版作为教材,同时汲取谭版和郑版的部分内容,并融入我们的经验,形成具有自身特色的内容组织与安排。整本教材分为两个学期讲授:上学期讲授第一部分“基础编程”和第二部分“过程化编程”,下学期讲授第三部分“面向对象编程”和第四部分“高级编程”。
1.3C++语言自身存在的辩证规律
1.3.1变量的时空性
变量是程序设计语言中最重要的元素之一。而生存期与作用域是变量的两个重要属性,体现了变量的时空性,如图2所示。
图2变量的时空模型
下面是一个C++程序,记为代码段1,对该程序进行分析,可得图3所示的时空模型。
//代码段1
#include
using namespace std;
void test();
int n=2;//n是全局变量
int main( ){
int a=4,b=-6;//a,b是局部变量
test();
test();
}
void test( ){
static int c=1;//c是静态局部变量
int d=3;
c=c+5;d=d+7;//c,d是局部变量
n=n+9;
}
图3代码段1中变量的时空表示
1.3.2循环的递进性
循环是C++程序设计的一个难点,循环的初始条件、终止条件和步长是理解循环的三个关键因素。循环的执行具有递进性,按图4的标识有助于学生理解循环的运行过程。
图4循环的递进模型
例如,求1至100的和,有如下代码,记为代码段2。
//代码段2
sum=0;
for(i=1;i
sum=sum+i;
其循环过程如图5所示。
图5代码段2的循环递进模型
1.3.3函数的控制性
函数是程序的基本要素。函数由输入、输出及函数体组成。输入相当于原材料,函数体相当于一个加工厂(控制体),输出相当于最终产品,如图6所示。
图6函数的控制模型
例如,已知圆的半径r,设计一个函数求圆的面积与周长,有如下代码,记为代码段3。
//代码段3
Void circle(double r, double& Area, double &Circ )
{
Area=pi*r*r;
Circ=2*pi*r;
}
代码段3所对应的函数模型如图7所示。
图7代码段3中的函数模型
1.3.4类的封装性
在结构化程序设计中,一个问题是由多个函数相互协作完成的,程序=数据结构+算法。在面向对象程序设计中,一个问题是由多个对象相互协作解决的,程序=对象1+…+对象n。协作的主要方式是继承与组合。
封装性是类的基本特征,一个对象是由属性和行为组成的。一个对象就是一个黑箱。
例如,用类描述一个在光滑平面上运动的物体,其属性包括:初速度v0和加速度a,其行为包括:求某一时刻t的速度velocity和距离Distance。有如下代码,记为代码段4。
//代码段4
class move{
private://定义属性为私有
double v0,a;
public://定义行为为公开
double move(v01,a1)//构造函数
{v0=v01;a=a1;}
double Velocity(double t)//求t时刻速度
{ returnv0+a*t; }
double Distance(double t)//求t时刻距离
{ returnv0*t+0.5*a*t*t; }
}
该类可表示为一个黑箱,v0和a被封装在黑箱内,外界不可访问;Velocity(t)和Ditance(t)是对外接口,提供给外界调用,如图8所示。
图8move类的封装性
2认识论指导下的教学方法设计
认识论认为理论来源于实践,并可用于指导实践;从实践到理论,再从理论到实践,这是一个否定之否定的过程,每进行一次实践,认识就会前进一步;理性认识来源于感性认识,实践是检验真理的唯一标准。
基于以上思想,我们在教学中坚持实践第一的观点,以“问题导向,兴趣驱动,项目贯穿”为基本原则,在例题和习题的选取、案例教学、实践教学等方面提出了自己的方法。
2.1例题和习题的选取
例题和习题主要有以下四个来源。
1) 经典趣题。
如鸡兔同笼、百钱百鸡、猴子吃桃、约瑟夫问题,等等[6]。
2) 物理学方面的工程问题。
C++程序设计课程在大学一年级上、下学期开设,同期已开设大学物理课程。把物理学里面的相关工程问题引入教学符合实际,能够调动学生学习的积极性。
3)ACM程序设计大赛中的题目[7]。
将ACM引入教学有两个目的:一是通过趣味性和实用性较强的ACM题目训练学生的程序设计技巧,激发学生的成就感;二是帮助学生熟悉ACM大赛,并吸引部分学生投入到ACM竞赛中,形成一个良好的学习氛围,达到以赛代练、在赛中学的目的。
4) 教师在教学实践和科研实践中的项目。
学生成绩管理是教学实践的例子,精准施肥决策是科研实践的例子。在实际教学中,我们正是利用这两个例子进行案例教学。
2.2一种新的案例教学模式
我们发现,在教学过程中直接向学生进行理论知识的灌输,学生往往不知道学这些东西有何用,而且纯粹的理论教学也易使学生产生枯燥情绪,教学效果并不好。因此我们在教学中实施了一种以问题为导向的案例驱动教学方法。
具体来说,在每门课程讲述之前首先由教师设计并实现一个案例,并将案例演示给学生,告诉学生为了完成这个案例必须要学习哪些知识。在具体的教学中,教师将理论讲授融入于案例中,引导学生一步一步完成这个案例。通过这种方式,学生首先就有了一个目标,对所学的理论知识既看得见又摸得着,每前进一步,学生也会有一种成就感。为此,我们设计了两个案例――源于教学实践的学生成绩管理和源于科研实践精准施肥信息管理。
2.2.1学生成绩管理
学生在大学学习过程中最关心的就是自己各门课程的学习成绩。因此以学生成绩管理作为案例进行讲解,学生容易接受,易于引起学习兴趣。对学生成绩的管理主要包括计算总分和平均分、按姓名查找分数、对成绩按高低进行排序、对各分数段进行统计分析等。
2.2.2作物精准施肥管理
一个地块由DGPS划分成为了若干个40m×40m的网格(图9)。每个网格都具有不同的土壤养分(主要是氮磷钾),从而应该具有不同的施肥量。
图9划分网格后的地块
要求根据不同网格的养分含量计算每个网格的施肥量,施肥量的计算方法主要包括养分平衡法和养分丰缺指标法。
1) 养分平衡法。
养分平衡法的公式如下:
F=(Y×C-S)/(N×E)
式中F是施肥量(kg/hm2);Y是目标产量(kg/ hm2);C是单位产量的养分吸收量(kg);S是土壤供应养分量(kg/ hm2);N是所施肥料中的养分含量(%);E是肥料当季利用率(%) 。其中,S=土壤养分测定值×土壤有效养分换算系数。
养分平衡法适合于讲解顺序结构和简单数据类型等知识点。
2) 品种喜肥特性。
对某作物品种按喜肥特性分为高、中、低三个等级,每一级别对应一个施肥量。一种喜肥特性法的例子如表2所示。品种喜肥特性法适合于讲解选择结构。
3) 肥料效应函数法。
肥料效应函数法反映的是产量与施肥量之间的关系。一种常见的关系见以下表达式:
式中, 为产量, 为施肥量。为了求得最大产量施肥量,需要采用求极值和求导的方法。
肥料效应函数法适合于讲解循环结构。
2.2.3案例和相关知识点的对应
上述两个案例贯穿于整个教学过程,每个案例有若干子问题组成,每个子问题对应一个知识点。其对应关系如表3所示。
3.3实践教学
我们将C++程序设计的实践教学分为课堂实验和课程设计两个阶段。
课堂试验侧重语法,兼顾算法,分为验证性试验和设计性试验。验证性试验主要是对教师在课堂上讲的程序进行验证,注重于知识点的理解,题目来源于是学生成绩管理案例。设计性试验主要是学生自己编
写程序实现问题的求解,注重于知识点的运用,题目来源于作物精准施肥案例。
课程设计侧重算法,兼顾语法,主要任务是综合运用已掌握的语法和算法完成一个较实用的软件系统。为了激发学生的学习兴趣和发挥学生的创造性,部分课程设计题目由学生根据自己的生活实践选取。
3教学内容的课堂展现
3.1多媒体演示、板书和现场编程的统一
传统的板书式教学效率较低,不够直观,不够形象。因此现在普遍倡导多媒体教学,多媒体教学确实克服了板书式教学的缺点,但是也带了一些问题。比如,讲授速度加快,内容增多,学生接受起来有一些困难;老师和学生可能都过分关注多媒体课件,缺少了相互的理解和沟通。另外,教师受制于多媒体课件限定的形式和内容,很难进行临场发挥。在教学过程中经常会碰到一些无法预料到的情况,比如针对某个学生理解不清的环节,就需要老师在黑板上进行讲解。因此,多媒体教学并不能完全取代传统的板书式教学方式,二者必须紧密结合。
具体说来,指针与链表、函数调用及参数传递、算法对应的流程图等宜采用多媒体教学;而对于相关知识点的临时扩展和学生的随机提问宜采用板书教学。多媒体和板书相结合,既能利用多媒体教学的生动性和形象性,又能利用板书教学的灵活性和扩展性。
另外,C++程序设计教学的特殊性在于它的实践性,学生的程序设计能力是否提高是衡量教学好坏的唯一标准。为此,在集成开发环境下现场讲解代码是提高教学效果的一个重要手段。我们在教学中采用现场编程的方式向学生讲解相关知识。代码讲解有两种方式:一种是“先编后调”,即教师在课前编写好代码,然后在课堂上调试讲解;另一种是“即编即调”,即教师在课堂上现场编写现场调试。我们采用“即编即调”的方式,这有助于学生理解和掌握程序的编写过程,有助于训练学生的编程思维。
3.2从问题分析到程序设计
对于一个语法结构的引出,我们采用从具体到抽象再到具体的方法。即先从一个简单的例子抽象出语法规则,然后再使用一个稍复杂的例子加深对有语法规则的理解。
讲解一个具体的应用例子时,采用三阶段法:第一阶段为问题分析,采用流程图描述;第二阶段为算法设计,采用伪代码描述;第三阶段为编程实现,采用C++代码描述。
下面以“判断某个整数n是否是素数?”这一问题进行说明。
1) 问题分析。
本部分采用问题分析图(Program Analysis Diagram),也称为PAD流程图[8],对问题进行分析。PAD图用二维的树形结构描述程序的逻辑,使用了结构化的记号系统,具有开放性。用PAD图表示算法更直观,易于理解。素数问题的PAD图如图10所示。
图10素数问题的PAD图描述
2) 算法设计。
为了使算法的书写符合规范,主要采用Donald E.Knuth的算法书写方式[9]。在该种方法中,每个步骤都以一个标号进行标识,符号用来表示赋值,符号■作为算法结束的标记。
输入:n//n为输入的某个整数
输出:flag//flag为布尔变量,表示是否为素数
算法:Prime
P1[初始化] i2,flagtrue
P2[判断是否能被2至n之间的数整除]
For i=2 To n DO
IF n%i=0 THEN DO (flagfalse;break;)
P3[返回n是否为素数]
RETURN flag■
3) 编程实现
为了保证程序的清晰性和易读性,程序书写采用层次递进方式,如代码段5所示。
//代码段5
bool prime(int n)
{
int i;
bool flag=true;
for(i=2;i
if(n%i==0)
{flag=false;break;}
return flag;
}
4结语
本文以辩证法和认识论指导C++程序设计教学,整合了相关教学内容,提出了新的教学方法。在教学内容方面,将C和C++作为整体进行教学,撇弃了重复内容,精简了学时;新方法便于学生在本质上理解C++语言中变量、循环、函数和对象的基本特征和规律。突出实践教学,提出课堂实验、课程设计和毕业实习相结合的实验教学体系;将科研项目、经典案例和大赛题目引入程序设计教学,激发了学生的学习兴趣和实践动手能力。
辩证法和认识论的内容非常丰富,相关规律仍需通过教学实践进一步总结。同时,本文提出的教学方法对其他课程的教学也具有一定的借鉴意义。
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C++ Language Teaching Method Based on Dialectics and Epistemology
YU He-long1, CAO Li-ying1, CAO Hong-bo2
(1.College of Information Technology, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China;
2.College of Computer , Jiangsu Teachers University of Technology, Changzhou 213001,China.)
