Fortran语言程序设计的教学探讨

郑少军，严厉^*   

（广东海洋大学 海洋与气象学院，广东，湛江，524088）

[摘  要]Fortran语言程序设计作为一门简洁高效的计算机高级语言，其在海洋科学和大气科学研究过程中被普遍采用。本文针对教学中常见的问题提出Fortran语言程序设计的教学建议，以促进Fortran语言教学的提高，帮助学生能够轻松的学习Fortran语言程序相关编程知识，为学习其它高级编程语言和从事相关科研工作提供编程基础。

[关键字]Fortran语言，程序设计，教学探讨

[基金项目]广东海洋大学科研启动经费资助项目（R18023，R19061）。

[作者简介]郑少军（1983-），男，汉族，山东烟台人，博士，副教授，研究方向:海洋科学。

[*通讯作者]严厉（1982-），女，汉族，四川广安人，博士，副教授，研究方向:大气科学。

一、 前言

Fortran语言程序设计是一门简洁高效的计算机高级语言，在海洋科学和大气科学研究中被普遍采用，大部分的海洋和大气数值模式代码都是用Fortran语言编写，同时利用Fortran语言可以便捷地进行海洋科学和大气科学的常用数据处理，并且为Ocean Data View和Grads等画图软件提供数据支持。广东海洋大学海洋与气象学院普遍是大二学年开始进行Fortran语言程序设计的教学，一般采用理论课32或40学时，实习课16学时的形式开展。在Fortran语言程序设计教学过程中，初次接触程序设计的部分学生会遇到对课堂难点理解困难，甚至个别学生认为Fortran语言程序设计相比数理推导都偏难的情况，也有部分学生出现课堂听讲感觉Fortran语言相对容易而程序调试屡屡出错的情况。针对教学中容易出现的问题，结合实际教学我们提出Fortran教学建议，希望让学生对Fortran语言程序设计的学习建立信心，从而能够轻松的学习相关编程知识，为学习其它高级计算机编程语言和从事相关的科研工作提供编程基础。

二、 教学过程中遇到的问题

Fortran语言程序设计作为一门高级计算机语言，涉及到编程语法和相对复杂的数学算法，对于非计算机专业的学生特别是初次接触编程的学生很难轻松掌握。由于学生的前期基础不同，部分学生上课之前已经接触了相关的编程知识，例如学习过C语言课程或者其他类似编程语言，对于这些学生来说学习Fortran语言程序设计就相对容易，能够较轻松理解授课内容，对于课堂提问也能准确回答。对于部分编程基础相对薄弱的学生则容易出现初期能跟上课堂内容，后面阶段出现对于课程难点理解困难，稍不注意就跟不课堂内容的情况。同时在课程上机实习过程中出现课堂内容能够听懂，实际编写程序过程中出现诸多错误，对Fortran语言程序错误例如语法和算法等具体问题不知如何具体修改，从而极大打击编程自信心的问题。

三、 教学建议

1．学习Fortran语言程序设计过程中选择合适的教材至关重要，好的教材能够让学生们在课堂讲授的基础上加深对Fortran语言相关知识的理解，并有利于开展丰富多样的课后程序练习。例如薛胜军和耿焕同编著的《FORTRAN语言程序设计》^[1], 彭国伦编著的《Fortran 95程序设计》^[2]等教材全面系统地讲解Fortran语言程序设计的相关知识，适合学生们作为参考书进行Fortran语言的学习和阅读。

2. 选择合适的Fortran语言程序的开发环境软件，传统的Compaq Visual Fortran和Intel Visual Fortran为收费软件,并且Compaq Visual Fortran容易出现64位Windows操作系统不兼容的问题，增加了学生安装和程序调试的难度。授课过程中可以推荐学生们尝试安装免费且相对稳定的Fortran语言程序开发环境（例如Code::Blocks，Visual Studio Code），并在授课初进行相关开发环境软件的介绍和共享，让学生能够安装Fortran语言程序的开发环境软件，为后续开展Fortran语言编程提供帮助。第一堂授课时编写简单的诸如输入输出程序和求和程序等示例程序作为Fortran语言程序设计的入门介绍，讲解Fortran语言程序设计应用的广泛性和重要性，激发学生们学习Fortran语言程序设计的兴趣。

3. 条理清晰、重点突出且灵活多样地讲解Fortran语言程序的知识点。Fortran语言程序中三大基本结构为顺序结构、选择结构和循环结构，难点是选择结构和循环结构，授课过程中做到条理清晰，重点突出。重视讲解经典的Fortran语言程序设计实例和数学算法，比如选择法和冒泡法排序，计算闰年、素数和水仙花数等的编程实例，让学生在编程过程中加深对于Fortran语言程序的理解。除了上述的Fortran语言中三大基本结构以外，Fortran语言程序设计还涉及输入输出，变量，数组，函数，子程序和文件读写等诸多重要知识点和难点，单纯的32或40课时的理论讲解学生们很容易出现课堂听着简单，而实际掌握不够牢固的情况。授课过程中对于重要的知识点采取编程演示和板书讲解的方式，帮助学生理解程序并培养学生编程的实际操作能力。同时调动学生们学习的积极性，改变单纯的教师课堂讲授的教学方式，适当增加课堂提问，让学生们对Fortran语言程序进行逐行讲解以加深理解；设置课堂现场编程练习，利用课堂编写小程序来帮助学生更加牢固地掌握知识点。对于授课过程中遇到的难点，可以采用学生分组课后大作业的形式，让学生们在实际编程操作过程中相互帮助和共同进步。

4. 重视实习课的开展和课后作业的练习和讲解。难易程度合理的实习课和课后作业对于Fortran语言程序设计的学习也很重要，通过实习课和课后作业可以检查学生对知识点的掌握情况，并且加深学生对课堂授课内容的理解，培养学生独立分析问题和解决编程问题的能力。实习课重视对经典的Fortran语言程序进行练习，对于学生们在编程初期遇到的编程调试障碍，诸如语法错误和编程逻辑错误等问题随时地帮助他们分析和改正，提高学生们的编程自信心和掌握常见问题的处理方法。课堂上及时讲解学生课后作业中出现的常见编程问题，纠正学生的不良编程习惯，对疑难问题进行重点讲解，从而帮助学生逐步掌握Fortran语言程序编程技巧和相关知识点。

四 展望

本文对于Fortran语言程序设计在实际教学过程中遇到的问题给出了相关建议，目的是充分调动学生们的学习积极性和主动性，让学生们更好地理解和掌握Fortran语言程序的相关知识点。相信通过Fortran语言程序教学的不断改进，能够帮助学生们更加轻松地掌握Fortran语言程序编程知识和技巧，并为未来学习其它高级计算机编程语言和从事科研工作提供编程基础。

[参考文献]

[1]薛胜军，耿焕同.FORTRAN语言程序设计[M].北京：气象出版社，2009

[2]彭国伦．Fortran 95程序设计[M]．北京：中国电力出版社，2002

Discussion on Teaching of Fortran Language Programming

ZHENG Shao-Jun, YAN Li^*

（College of Ocean and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088, China）

Abstract：As a simple and efficient computer high-level language, Fortran language programming is widely used in marine science and atmospheric science research. This article gives some teaching suggestions on common questions of Fortran language programming appeared in teaching process to improve Fortran language teaching, help students to easily learn the knowledge of Fortran language programming, and provide programming foundation for learning other advanced programming language and engaging in related scientific research.

Key Words: Fortran Language, Programming, Discussion on Teaching