从国外高中计算机课程设置看程序设计教学改革

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1、从国外高中计算机课程设置看程序设计教学改革李勇广东碧桂园学校广东佛山528312一、前言程序设计教学在我国信息技术课程中处于一个比较尴尬的地位，形象地说就是忽冷忽热，冰火两重天。八十年代，电脑课几乎就等同于程序设计，全国都在学习程序设计；九十年代，风向突变，电脑课全面转向操作和应用软件的学习，程序设计的内容在教材中几乎绝迹。2004年到现在，程序设计内容又羞羞答答地在高中选修模块中出现了，但不少学校认为难度太大，学生学习有困难，所以开设的学校极少，形同虚设”中学阶段程序设计课程应不应开设？应该如何开？一直争论较为激烈。我们在进行中外信息技术课程比较研究时发现，与我们争论不休，忽冷忽热的做法相反

2、，国外对程序设计教学一直较为重视，而且内容的广度和深度上都出乎我们的意料。为了探索程序设计教学对学生信息素养形成的作用和对培养学生逻辑思维能力的意义，我们在进行中外信息技术课程比较研究的同时，在我校的六年级进行了趣味程序设计教学的改革实验，取得了一定成效，本文结合我校的实践就以上问题交出我们的答卷。二、IBDP、A-LEVEL 信息技术课程设置概述IBDP、A-LEVEL是世界著名的两大“洋高考”。IBDP(InternationalBaccalaureateDiplomaProgram)，是国际文凭组织IBO(InternationalBaccalaureateOrganization)为全

3、球学生开设的高中课程，同时也是大学预科课程，IB文凭是被世界120多个国家的大学承认的文凭，获得大学预科国际文凭的IB毕业生可以直读国外大学专业课程或跳级研修大二课程，IBDP的高水平科目学分可以被转化为大学学分。A-LEVEL(AdvaneedLevelofGeneralCertificateofEducation)，是英国本土学生中学毕业后，部分学生在中学的第六年和第七年继续学习的课程，它是英国学生进入大学前的主要测试课程。在英国，学生可以凭A-level成绩直接报读大学。IBDP和A-LEVEL信息技术相关课程分别是计算机科学(Computerscience)和计算机(Computing

4、)，下面是这2门课程的具体设置情况。表一：IBDP计算机科学课程课时计划模块(partofmodel)适用学生(target)课时(classtime)公共核心部分（Commoncore）全部学生125小时高水平附加材料(AdditionalHLmaterail)仅高水平学生80小时软件开发档案（Programdossier）标准水平学生高水平学生25小时35小时表二：IBDP计算机科学课程内容目录模块内容课时1）系统的生命周期和软件开发:35小时公共核心课程2）JAVA语言程序设计50小时3）计算系统原理37小时案例研究3小时软件开发档案标准水平25小时高水平35小时4）计算机数学与逻辑11

5、小时5）数据结构与算法41小时高水平附加材料6）高级的系统原理15小时7）文件组织10小时案例研究拓展3小时表三：A-LEVEL计算机课程内容模块编号对应试卷模块内容分值分值折算1paper1计算机系统、通信和软件75252paper2程序设计75253paper3软件系统、硬件系统、数据库、综合应用90304paper4项目设计6020A-LEVEL计算机课程要求以考试大纲的形式提供，分为4大模块，分别对应4份试卷。对程序设计语言及教学时间没有做统一要求，我校A-LEVEL选用的是Pascal语言。三、程序设计内容在国外课程中所处的地位IBDP计算机科学、A-LEVEL计算机课程属于专业基础

6、课，它们与数学、物理、化学具有同等重要的地位，形象地说，都是高考科目，而且分值和权重也与数学、物理、化学、经济等科目是一样的。从2个项目的课程开设内容可以看出，这2门课程中的程序设计部分都占有非常重要的地位：IBDP计算机科学课程，标准水平必须学习50小时JAVA语言程序设计高级水平还必须学习41小时的数据结构与算法，此外，每个学生必须完成的25-35小时的软件开发档案也是程序设计的一个综合应用。在A-LEVEL四个模块的考试中，paper2完全是程序设计的内容，paper3中有5%左右的程序设计知识，paper4是程序设计的综合应用。两个项目中程序设计内容所占权重见下表：表四：IBDP计算机

7、科学和A-LEVEL计算机课程程序设计内容所占权重项目总体程序设计权重IBDP计算机科学（标准水平）150小时50+25小时50%IBDP计算机科学（高水平）240小时50+35+41小时52%A-LEVEL计算机100分25+20+5分50%5 0 %的 权 重 折 射 出 程 序 设 计 教 学 在I B D P计 算 机 科 学 和A - L E V E L计 算 机 中 的 绝 对 重 要 的 地位。四、从我校的实践看程序设计教学的意义和存在的问题我校在1994年建校之初就确定了英语和电脑作为我校的两大特色，程序设计教学是我校电脑特色的一个重要方面。我校的程序设计教学以二条线的方式进行

8、：一是普及层面的小学五年级LOGC语言教学；二是从小学开始，以培养特长生和尖子生为目的的信息学奥林匹克竞赛培训，使用pascal语言教学。信息学奥赛的内容是程序设计和算法分析，着重培养和考察学生对问题的分析理解能力，数学抽象能力，编程能力和编程技巧，想象力和创造性等。在多年的信息学奥赛培训中我们发现，经过系统信息学奥赛训练的学生有以下特征：1、学习能力超强，成绩能够轻松在年级中保持领先；2、逻辑思维能力出众，在理科学习上有较大优势；3、动手能力强，跨学科能力出色；4、进入大学后表现优秀，专业能力遥遥领先于其他同学。信息学奥赛号称是“聪明人的游戏”，我们认为信息学奥赛更是“让人变聪明的游戏”。信

9、息学奥赛培训的实践让我们意识到程序设计教学对培养学生逻辑思维能力和信息技术综合素养有着巨大的作用，因此我校一直致力于探索通过信息技术教学让更多的学生接受程序设计训练。2006年我校在初二开设了VB程序设计课程，顺德区的其他学校也同时开设了这门课程。但初二的程序设计教学遇到了很多困难，学生学得很痛苦，老师教得很辛苦（开设2年后，许多学校的老师要求取消程序设计的内容），虽然我校这门课程一直在开设，但学习效果也一直不理想。初二程序设计教学的困境让我们反思问题到底出在哪里，是学生年龄层次太低了吗？为了解开疑难，2007年我校开始在高中阶段部分班级开设算法与程序设计选修课程， 使用的编程语言还是VB至今

10、已经连续开设了三年，程序设计课程得到高中学生的喜爱。从毕业学生反馈的信息来看，高中阶段的程序设计选修课对他们在大学中的学习有非常大的帮助，不少学生因此对程序设计产生了兴趣，最后在报读大学时选择了计算机专业。同样是使用VB教授程序设计，为何高中取得了较好的效果，而初二却举步维艰？表面上看，年龄是其中的主要原因。但通过进一步的调研和分析，我们得出以下三个方面的差异导致了这一差别。1、教材内容：虽然同样是使用VB,但高中教材的重点在于算法设计；而初二的教材侧重可视化编程，学生的注意力被吸引到界面的设计上，而忽视了程序设计的最基本的元素。2、学生素质：高中是选修课，选修的是几个优班，而初二是全面开，学

11、生素质上差别较大。3、学生年龄：年龄的差异和思维水平的差异，导致了学生理解和接受力上的差异。在跟高中学生的交流中，学生普遍认可第1、2点，但对第3点很多学生有不同看法，他们认为到高中开设太晚了，高中阶段学习负担重，自己对程序设计有了兴趣却没有时间深入学习，觉得很遗憾。对于中学阶段是否应该开设程序设计课程，绝大部分学生都认为应该在中学阶段开设。至于在何时开设，学生中有较大分歧，一部分倾向于早开，认为早学对思维能力的提高帮助更大一些；一部分倾向于晚点开设，认为晚开有利于理解接受。五、吸收对比研究的经验，指导改进我校程序设计教学实验1、淡化可视化编程在对初二VB程序设计教学的探讨中，我们再一次将目光

12、转向国外信息技术课程中程序设计内容的设置，通过对IBDP计算机科学和A-LEVEL计算机课程内容的深入研究，我们发现这2个项目中程序设计部分的内容体系与我们一直进行的信息学奥赛培训的知识体系基本相同。2009年、2010年连续2年我校A-LEVEL的黄伟斌同学和马振豪同学考上了牛津大学计算机专业。其中黄伟斌从小学就开始接受信息学奥赛培训，马振豪在高中阶段接受信息学奥赛培训。 他们都强调在信息学奥赛培训中学到的系统的程序设计知识对他们考上牛津大学计算机专业起到了至关重要的作用，用他们的话说“学的东西很对路”！表五：程序设计内容体系对比信息学奥赛IBDP计算机科学A-LEVEL计算机程序设计的基本

13、知识数据结构初步：1程序语言中基本数据类型（字符、整数、长整、浮点）2.浮点运算中的精度和数值比较3一维数组（串）与线性表4.记录类型（PASCAL/结构类型（C）数据结构提高：JAVA语言程序设计（50小时）计算机数学与逻辑（11小时）数据结构与算法编程语言基础问题解决方案程序结构数据类型和数据结构（常用数据类型、链表、栈、队列、1指针类型2.多维数组3单链表及循环链表4.二叉树5文件操作算法处理初步：1.初等算法（计数、统计、数学运算等）2.排序算法（冒泡法、插入排序、合并排序、快速排序）3.查找（顺序查找、二分法）4回溯算法算法处理提高：1.离散数学知识的应用（如排列组合、简单图论、数理

14、逻辑）2分治思想3模拟法4.贪心法5.简单搜索算法（深度优先广度优先）搜索中的剪枝6.动态规划的思想及基本算法（40小时）树）数据处理（搜索、排序）程序设计和实现测试、发布程序对比分析三者的知识体系，可以清楚地看到三个课程对程序设计学习的重点高度一致一重视程序设计知识的系统性，重视对算法的学习和应用。三个课程知识体系的难度依次是:信息学奥赛IBDP计算机科学A-LEVEL计算机。对三个课程内容的对比分析让我们明确了程序设计教学的内容应该侧重于算法学习和应用编程工具解决实际问题,是一个载体。再关注三个项目编程语言的选择，国外的2个项目都没有指定具体的程序设计语言，但IBDP推荐使用Java语言，

15、A-LEVEL推荐使用pascal都没推荐可视化的编程语言环境，而信息学奥赛也同样没有选择可视化的编程语言。这不是一种偶然的巧合，可视化的编程环境，让程序设计傻瓜化，很多东西都由编程软件自动实现，不利于理解程序设计的原理，对于程序设计基础知识的学习不仅没有帮助，还容易引向歧路。表六：编程语言的比较对比信息学奥赛IBDP计算机科学A-LEVEL计算机pascal/c/c+javapascal再对比三个项目的评估方式，可以看出它们指向的最终目标也是一致的。三个项目最后都包含一个实际应用项目的考核，信息学奥赛复赛以现场编程的方式进行,A-LEVEL是以项目设计方式进行，可以看出三个项目课程的最终目的

16、都是为了培养学生分析编程语言的学习只IBDP和问题、解决问题的能力，强调培养学生运用程序设计知识解决实际问题的能力。所以程序设计教学的最终目标是培养和提升学生的思维能力，而不是界面设计能力。表七：程序设计评估方式对比信息学奥赛IBDP计算机科学A-LEVEL计算机初赛（试卷，笔试）复赛 （上机编程： 根据给出的问题情景，编程解决问题）外部评估（试卷，笔试）内部评估（综合设计：运用所学知识设计一个综合程序项目）paper2（试卷，笔试）paper4（综合设计：运用所学知识设计一个综合程序项目）2、在LOGO教学和VB教学之间增加一个过渡阶段在研究程序设计语言选择的过程中，我们对英国的CP课程体系

17、进行了研究。该课程十分重视程序设计教学，在课程设置中安排了海龟画图（LOGO程序设计）、BASICFIRST、VB编程三种语言开设程序设计课。CP课程的这种设计，给我们带来了极大的启发。我校目前的程序设计教学中只有海龟画图（LOGO程序设计）和VB编程两种，从实际教学情况来看，由于LOGO和VB这两种编程语言差异巨大，中间缺少一个过渡，加之VB的面向对象的特性和可视化的特性，导致课程在很大程度上偏离了学习编程的目的，将学生的注意力吸引到人机界面的设计上，因此在教学上出现困难。英国CP课程体系在开始学习VB编程之前，学习Basicfirst是一种很合理的安排。在学习可视化编程语言之前，应该先学习

18、掌握一门真正的编程语言，做为LOGO语言教学和VB程序设计教学之间的一个过渡。3、开设趣味pascal程序设计选修课为了完善我校程序设计教学的体系，借鉴对国外程序设计教学研究的经验，我们决定在我校小学六年级开设PASCAL程序设计选修课。希望通过pascal程序设计教学有效地提高学生的逻辑思维能力，提高学生的信息技术综合素养，同时为VB程序设计教学做好铺垫。为了达到这个目标，我们强调六年级程序设计教学实验必须牢牢抓住培养学生逻辑思维能力这个核心，以程序设计语言学习为载体，通过程序设计的实践来达成这个核心目标，我校于2009年9月开始了六年级pascal程序设计教学实验。表八：校本化程序设计教学

19、实验指导项目内容说明实验目的让学生通过程序设计学习提高逻辑思维能力和水平，为学生的终生发展提供帮助。程序设计只是载体，核心目标是思维训练。实验年级中国部6年级选择6年级的原因：一是时间原因，我校是小学、初中、高中一贯制，小学6年级是毕业年级，顺德区已经没有统一开设电脑课，我校学生基本上是直升初中，可以利用这一年时间进行校本课程教学。第二个考虑是学生在小学五年级刚学习完LOGC语言课程，有一定的知识基础。选择中国部的原因：国际部6年级同期要进行全英语ICT课程教学的对比实验。实施步骤第一学期面向全体，第二学期分科选修。第一学期面向全体学生开设程序设计课程；第二学期有兴趣的学生继续学习程序设计提高

20、课程， 另一部分学习多媒体制作课程。第二学期学生的选择上既关注学生的天赋和兴趣，也尊重学生的个人选择，承认学生的个体差异。语言的选择pascal语言1、与我校A-LEVEL和IBDP课程衔接。2、侧重思维训练，淡化可视化要求。教学原则四字方针：少慢乐思1、教学内容不贪大求全，面向全体，难易适中。2、教学进度不求快，要照顾全体学生。3、注重趣味性，勤动手实践，引导学生体会成功的快乐。4、注重与数学等学科的融合，引导学生学会分析思考。教学内容1、第一学期，程序设计基础2、第二学期，基础算法教学1、完成语言基础及程序一大结构的教学2、以基本应用和简单算法为主线，进行更高层次的思维训练。六、实验的效果

21、2010年6月，第一轮实验结束，总结实验的得失，在趣味性和内容的深度上把握较好,比较好地完成了面向全体学生的基础教学，激发了学生的学习兴趣。第二学期分科选修，约60%的学生选择继续学习程序设计。两个学期学习结束后有10%勺学生选择参加信息学奥赛小组进行更深入的程序设计学习。实验存在的问题：在第二学期分科选修时，采取的是并班上课的方式，把2个班的学生集中起来上课，由于学生人数过多，导致老师课堂上无法很好地兼顾全体学生。2010年9月开始第二轮实验，在第二学期中我们调整了上课方式，将一个班拆成二个班，采用小班教学，分班上课，教学效果明显好转。第二轮第二学期68%勺学生选择学习程序设计，15%的学生

22、选择了在课余时间参加信息学奥赛小组进行更深入的程序设计培训。经过2轮校本程序设计课程的教学实验，初现了一些效果：1、学生普遍较好地掌握了程序设计三大基本结构的知识（过去初二VB教学到分支结构就有很多学生难以为继）。2、学生消除了对学习程序设计的畏难情绪，培养出了一大批喜欢程序设计的学生。3、以培养逻辑思维能力为核心的做法对学生的其他学科学习产生了良好的影响。坚持进行程序设计特长培训的学生基本上成绩在年级都名列前茅，理科思维明显具有较大优势。4、由于实验收到较好效果，国际部领导经过多方面的比较和权衡，决定从2011年2月开始也在国际部六年级开设程序设计课程。七、结语和待改进的问题两轮的六年级程序

23、设计实验的实验（第三轮实验正在进行中），让我们体会到程序设计教学不仅应该在中学阶段开设，而且应在中学信息技术教学中占有较大的权重。中学阶段让学生掌握一门程序设计语言，对学生的逻辑思维能力的培养，对学生的终生发展都有巨大的意义。后续实验需要解决的问题：1、为保证提高班的教学效果，必须进行小班教学，所以在实验的第二学期要把一个班一分为二，同时上课，教授不同的内容，师资编制和机房都要按双份配备，给老师的排课和机房编排带来不少困难。在实验进一步铺开后，这个问题将更加突出，需要未雨绸缪，提前做好准备。2、尽快完成校本教材的编写和教学资料的整理完善。3、制定承担实验教学的教师业绩和工作量的考评方案。4、我

24、校学生由于入学门槛低，素质差别太大，第一学期的教学要兼顾全体学生难度非常大，理想的做法是在第一学期中期能够进行分层教学。但这样对师资和机房的要求太高，不切实际，操作起来难度太大，需要寻找一个合适的解决方案。5、做好实验的跟踪评估。要想获得比较完整的实验结果，这项教改实验，最少需要连续进行6年，我们已经建立了学生跟踪档案，收集第一手材料，特别关注参加实验的学生在初二学习VB课程的表现，希望能通过建立某种评估机制和体系来对这项实验效果进行系统的评估。参考资料：IBDP计算机科学课程大纲A-LEVEL计算机课程大纲全国青少年信息学奥林匹克联赛大纲印度计算机教育给我国计算机教育的启示罗爱萍吴成茂中印初中信息技术教育课程比较研究谭敬德谭光运新形势下在中小学计算机课程中开设“程序设计”教学的探讨佚名