程序设计系统化思维培养模式的探讨
摘要:程序设计系统化思维模式培养是程序设计课程的内在要求,也是理工科大学生综合素质培养的要求。本文根据软件工程的思想,提出了程序设计系统化思维的培养模式,从学生学习方法,教师教学方法的角度提出了程序设计系统化思维的培养方法。并通过教学实践,说明该方法是行之有效的。
关键字:程序设计;系统化思维;培养模式
 
1引言
程序设计过程本身就是系统化思维的过程,首先要对解决的问题有一个系统化的认识,从系统的观点出发,进行可行性分析,需求分析,设计出系统的整体模型,进行功能模块的划分,在此基础上进行详细设计,然后在程序设计风格的基础之上编写程序代码,进行编译、调试和测试。
1975年,有四十年软件设计和软件管理经验的美国软件管理专业作家杰拉德·M·温伯格在他的《系统化思维导论》一书中给出了系统化思维的定义:这种思维先于专门的学科知识的存在而存在——有时绕过专门的学科知识,有时又把专门的学科知识综合起来。我们把这种思维和教育方法称为一般系统论的方法。同时他认为计算机语言的变化比人们思维模式的变化要快得多,所以我将编程语言的事情交给别人,自己则将精力集中到更加普遍的思维原理方面。因此,系统化的思维与计算机编程思维与之有着深刻的内在联系[12]
2现状分析
程序设计是理工科大学生,尤其是计算机专业大学生的一项基本技术技能,是进行科学研究和科技工作的有力工具,如科学计算,计算机仿真、企业管理等等。
根据我国软件产业十五发展规划,高校每年有5万名计算机专业的毕业生,而国家对软件人才的需求已达到20多万人,并且这个需求每年都以20%左右的速度增长[2]。而实际情况是我国软件企业急需合格的程序员,而每年有相当数量的计算机及相关专业的大学毕业生不着理想的工作。
1 软件企业对合格程序员的素质要求
根据调查分析,合格程序员必须具有: 扎实的专业基础知识; 很强的综合分析和解决问题的能力;熟练的编程调试能力; 创新能力; 团队合作能力; 持续的自学能力;强烈的好奇心;较高的英语水平和软件工程的实践能力等。
2 软件企业没有对程序员持续发展能力的培养方案
有的软件企业对计算机及相关专业的大学生提出了相当高的要求,严重地挫伤了大学生的信心;个别软件企业的急功近利的思想,要求大学生一进入企业就能象熟练程序员一样工作。既没有进行系统的培训,也没有制定提高程序员综合素质和持续发展的培养方案。如何培养合格的程序员,也就是提高大学生的编程能力,解决我国软件人才短缺问题已经摆在高等学校计算机专业面前,成为急需解决的问题。
3系统化思维模式培养的内涵
程序设计的系统化思维培养模式,一是要调动学生的学习主动性,二是要改革现有的教学模式,使之适应计算机技术的发展,满足社会对合格计算机人才的需求[3]
3.1 程序设计系统化思维培养模式
    按软件工程的原理,可以将软件设计分解为需求分析、总体设计、详细设计、软件编码、调试、测试和维护。对程序设计语言的初学者,将程序设计过程分解成下面几个容易理解的步骤:
(1) 理解问题:分析问题的已知条件,求什么或要求得到什么结果,据此到求解该问题的数学方法或建立相应的数学模型。
(2) 归纳程序的基本功能:当(1)解决之后,经过分析,确定程序要完成的功能,也就知道了努力的方向。
(3) 计算机解题的算法:这一步要求设计者将要解决的问题转换成计算机能理解的算法,并用伪代码描述算法。即进行数据结构设计和算法设计。符合著名的公式:程序=高级语言+数据结构+算法。
(4) 用程序设计语言实现算法:用学习过的高级语言编写程序,并输入到计算机。
(5) 对源程序进行编译与调试:这一步对源程序中的语法错误、算法错误进行纠正。
(6) 对程序进行测试:这一步对程序算法的正确性进行测试,如果通过,则认为程序是正确的,否则转(3),重新设计算法。
(7) 对已完成或调试运行正确的算法进行改进或用新的方法再求解:这一步是启发思维,寻更好的算法或解决方案,使程序功能更齐全、运行效率更高存储空间更省。
3.2 程序设计过程本身是一个系统化思维过程
程序设计过程本身就是系统化的过程,首先要对解决的问题有一个系统化的认识,从系统的观点出发,设计出系统整体模型,再进行功能模块的划分,然后在遵循程序设计风格的基础之上编写程序代码。本科学生在开始学习程序设计课程,并进行程序设计时,是不具备这种系统化思维模式的,这就要求程序设计课程的教师在教学过程中重视程序设计系统化思维的渗透,以系统化的观点选取教学内容、组织教学过程,在教学过程中潜移默化地培养学生程序设计的系统化思维。
3.3 计算机编程能力培养也是一个系统工程
计算机编程能力的培养不是学习一门或几门高级语言能够解决的问题,它需要所有的专业教
计算机编程工资多少师结合课程内容有意识地培养学生的程序设计能力,并贯彻到教学过程中;它需要学校制定旨在培养大学生扎实基础理论、实践技能和创新能力为目标的培养方案;需要具有敬业开拓精神的教师队伍作后盾,实施以系统化思维培养模式为基础教学改革;需要学校为教师教学和科研,学生学习和参与科研提供开放实验的环境;更需要大学生在大学四年中坚持不懈学习,培养自己持续的自学能力,为将来工作打下扎实的专业理论基础,养成综合分析和解决问题的能力,养成自己强烈的创新意识,团结协作精神,同时努力提高自己的英语水平。各方面的协调配合才能达成目标的实现。
4系统化思维模式培养方法
4.1 学习方法的改进
编程是有规律的, 编程能力的提高关键在于对编程规律与必备知识基础的把握程度。
(1) 只有掌握计算机科学与技术基础理论和基本技能,才能理解在软件开发过程中所进行的各项具体活动与工作步骤,才能在整个软件开发过程中知道该做什么,不该做什么,先做什么,后做什么。
(2) 实践就是最好的老师,重视培养编程能力,理论与实践相结合,理论的学习促进编程能力的提高,同时编程能力的增强,可以更好地理解理论原理。社会上有大批的软件开发爱好者,就采用自学和自我实践的方式,结合自己的工作来应用学到的计算机技术。虽然他们没有在校生的优越条件,但其中优秀人物的真实开发能力,远胜于正规高校计算机专业的本科生甚至是硕士生。因此在校大学生应该加强实践环节的培养,要认真完成各项编程学习的训练科目,而不是当作任务敷衍塞责。
(3) 学习是一个循序渐进的过程,要克服浮躁的功利型学习方法。这种方法一是表现为盲目地跟风学习各种当前流行的新技术。如果不具备扎实的理论与实践基础,又缺乏持之以恒的决心,对这些新技术的学习无法深入把握。二是盲目参加各种考证、软件速成培训学习班,要知道编程是一种技能,是长期训练的一种能力,不可能速成。你向别人展示自己写的一个软件作品,比给别人看一堆各式各样的证书更能说明你的能力!
(4) 知识的获取与掌握是有其客观规律的,一般而言,具体的知识易于理解,而抽象的知识则难于理解和掌握,在学习过程中,应遵循具体抽象具体 → ……”这样一个无限循环的过程。

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