提升C語言對土木工程專業(yè)輔助性作用教學(xué)實踐研究

楊紅霞

摘要：對非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)《C語言程序設(shè)計》課程，本質(zhì)目的是為了提高他們利用計算機(jī)解決實際問題的能力，對于土木工程專業(yè)，如何使 C 語言教學(xué)取得良好的教學(xué)效果，為該專業(yè)學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中打下良好的基礎(chǔ)；如何提高學(xué)生程序設(shè)計語言知識遷移能力和應(yīng)用C 語言解決實際專業(yè)計算問題的能力等。針對這些問題，該文對土木工程專業(yè)這門課程在課程建設(shè)改革，教學(xué)方法改革，實踐教學(xué)改革與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面，進(jìn)行了探索研究及實踐。

關(guān)鍵詞：C語言；土木工程專業(yè)；輔助性作用

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）26-0134-02

Improve the C Language to the Civil Engineering Specialized Auxiliary Teaching Practice Research

YANG Hong-xia

（Shandong Yingcai University， Jinan 250104， China）

Abstract： For non-computer majors courses in "C language program design"， the essential purpose is to improve their ability of using computer to solve practical problems， for civil engineering major， how to make the C language teaching to achieve good teaching effect， for the students majoring in the follow-up professional courses to lay a good foundation； How to improve students programming language knowledge migration ability and ability to use C language to solve practical professional calculation problems， etc. To solve these problems， in this paper， the reform of this course in civil engineering professional course construction， teaching method reform， practice teaching reform with the college students' innovative ability training， etc.， explores the research and practice.

Key words： C language， civil engineering， supporting role

1 引言

掌握一門高級程序設(shè)計語言是高等院校學(xué)生利用計算機(jī)解決實際問題的必要條件之一，由于 C 語言概念簡潔，數(shù)據(jù)類型和運算符豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，用法靈活，程序結(jié)構(gòu)性和可讀性好，易于體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想，同時它既有高級語言面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計特點，又有匯編語言面向硬件的功能；既能有效地進(jìn)行算法描述，又能對硬件直接進(jìn)行操作，所以C 語言作為當(dāng)前國、內(nèi)外廣泛使用的計算機(jī)程序設(shè)計語言之一，被列為高等院校工科非計算機(jī)專業(yè)必修的一門課程。

在我院，土木工程專業(yè)作為典型工科專業(yè)，同樣開設(shè)了《C語言程序設(shè)計》這門課程，主要是面向土木工程專業(yè)普通本科層次，該課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，在本科教學(xué)體系規(guī)劃中屬于為專業(yè)課服務(wù)的一門課程，一般在大二第二學(xué)期開設(shè)。

2 課程現(xiàn)狀

對非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè) 《C 語言程序設(shè)計》課程，本質(zhì)目的是為了提高他們利用計算機(jī)解決實際問題的能力，但是根據(jù)目前對該課程的教學(xué)效果調(diào)查來看，并沒有達(dá)到這一目標(biāo)。據(jù)調(diào)查，很多土木工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)完C語言以后，覺著這門課程對土木工程專業(yè)來說是沒用的，甚至包括一部分任課教師，也沒有充分認(rèn)識到該課程對土木工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程的延伸性作用，在授課過程中當(dāng)成一門普通計算機(jī)課程按傳統(tǒng)方法教授，與土木工程專業(yè)方面沒有聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只是像學(xué)外語一樣記住了C 語言的概念、數(shù)據(jù)分類和語法結(jié)構(gòu)等，而不會實際應(yīng)用，獨立編寫和調(diào)試程序的能力較差，更別說能夠運用 C 語言解決后續(xù)專業(yè)課程里的專業(yè)計算問題。

一般在普通本科院校，其他專業(yè)計算機(jī)類課程由基礎(chǔ)部或計算機(jī)學(xué)院承擔(dān)，在我院土木工程專業(yè)的《C語言程序設(shè)計》課程，以往也是由計算機(jī)學(xué)院教師或外聘教師擔(dān)任，這些教師雖然在計算機(jī)專業(yè)方面可能有很深的造詣，教學(xué)能力和專業(yè)素質(zhì)也沒有任何問題，完全可以勝任這門課程，但是缺少對土木工程專業(yè)的了解，不清楚這門課程在土木工程本科專業(yè)課程體系中的定位和作用，與后續(xù)專業(yè)課沒有銜接。而土木工程專業(yè)課的任課教師因為對計算機(jī)編程語言不熟悉，也沒有嘗試引導(dǎo)學(xué)生利用C語言通過編程來解決專業(yè)課程中復(fù)雜繁瑣的計算問題。這樣就造成不同專業(yè)的教師在各自的領(lǐng)域都有所建樹，但在彼此專業(yè)交叉的領(lǐng)域因為各種原因缺少溝通交流，沒有充分發(fā)揮出不同專業(yè)課程之間的相互促進(jìn)作用。

對于土木工程專業(yè)，如何使 C 語言教學(xué)取得良好的教學(xué)效果，為該專業(yè)學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中打下良好的基礎(chǔ)，是現(xiàn)在C語言課程教學(xué)中一個突出問題。如何提高學(xué)生程序設(shè)計語言知識遷移能力和應(yīng)用C 語言解決實際專業(yè)計算問題的能力，是該課程教學(xué)改革的關(guān)鍵，也是本課題研究的主要目標(biāo)。

3 教學(xué)改革措施

1）深入研究該課程在整個專業(yè)教學(xué)體系中的地位和作用，做到有的放矢。

要提升C語言對土木工程專業(yè)的輔助性作用，首先要研究土木工程專業(yè)整個課程體系設(shè)置，深入細(xì)致的分析《C語言程序設(shè)計》在該專業(yè)教學(xué)體系中的定位和作用，找出專業(yè)課中與其相關(guān)的后續(xù)課程，發(fā)現(xiàn)課程定位與實際教學(xué)效果之間的偏差，分析原因，在研究已有的成功教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，探討為提升該課程對后續(xù)專業(yè)課輔助性作用，需要進(jìn)行的教學(xué)方法，教學(xué)手段改革，以便提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和運用C語言解決數(shù)據(jù)計算實際問題的能力。

2）采取有效措施加強(qiáng)任課教師和相關(guān)專業(yè)課教師的溝通交流。

因為本研究涉及計算機(jī)和土木工程兩個專業(yè)在交叉領(lǐng)域的互相促進(jìn)，包括不同專業(yè)課程的綜合運用，所以在研究實施過程中，根據(jù)前面分析中找出的相關(guān)后續(xù)專業(yè)課程，需要C語言任課教師和相關(guān)專業(yè)課教師加強(qiáng)交流，反復(fù)溝通，以制定切實可行并能取得較好教學(xué)效果的教學(xué)改革方案。

3）注重發(fā)揮“說課”對學(xué)生的影響作用。

任課教師要合理充分利用第一次課的“說課”，除了給學(xué)生指明該課程在課程體系中的地位和作用，還要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)該課程的用途、重要性，以及與后續(xù)要學(xué)習(xí)的土木工程專業(yè)課程的緊密性。列舉計算機(jī)編程在專業(yè)學(xué)習(xí)中的具體應(yīng)用，展示相關(guān)案例，甚至可以告訴學(xué)生目前土木工程專業(yè)很多前沿的技術(shù)都是和計算機(jī)技術(shù)相關(guān)。例如比較流行的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件PKPM，有了C語言的編程基礎(chǔ)，里面的結(jié)構(gòu)計算很好理解。再比如被稱為建筑業(yè)第三次革命的BIM平臺技術(shù)，幾乎所有的BIM軟件都有支持C語言或C#的開放端口等。通過“說課”，讓學(xué)生對于課程定位和關(guān)于本課程對后續(xù)專業(yè)課的作用性方面，在思想上先有一定的認(rèn)識，并明確課程的意義。隨著課程的進(jìn)展，后期的教學(xué)方法還要逐步加深。

4）多采用與專業(yè)課相關(guān)的案例教學(xué)。

C語言程序設(shè)計的語法知識豐富、計算能力強(qiáng)，以往教學(xué)中往往過度強(qiáng)調(diào)語句結(jié)構(gòu)、語法知識，特別容易將學(xué)生引入過分關(guān)注細(xì)節(jié)的知識點，而沒有形成系統(tǒng)的邏輯思維，不能獨立編寫程序，實際忽視了學(xué)習(xí)C 程序設(shè)計的主要目標(biāo)是重在應(yīng)用。為了提高學(xué)生的實際動手編寫程序的能力，在授課過程中要與專業(yè)相結(jié)合，在教案、課件、上機(jī)實驗甚至考試等方面有針對性地引入土木工程專業(yè)背景知識，合理地分配理論知識及專業(yè)應(yīng)用課時的分配及相關(guān)教學(xué)計劃，在案例教學(xué)中多采用與本專業(yè)相關(guān)的案例，例如多引用一些數(shù)學(xué)或結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算案例。

5）引入創(chuàng)新性開放性實驗。

在高校實驗條件允許的前提下，與專業(yè)課結(jié)合，設(shè)計具體、可行的基于C語言的開放性實驗方案，強(qiáng)化該課程對后續(xù)專業(yè)課的工具性作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步將該課程運用于實際專業(yè)計算。

在本項目實驗研究中，我選取了土木工程專業(yè)C語言課程結(jié)束后，下一學(xué)期開設(shè)的典型專業(yè)課程—《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》作為C語言延伸性試點課程，給他們擬定了兩個開放性實驗項目：一是運用C語言編程實現(xiàn)其中單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算；二是運用C語言編程實現(xiàn)雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面配筋量計算。在收集實驗成果過程中發(fā)現(xiàn)實驗效果良好，甚至超過預(yù)期，在教師指導(dǎo)下學(xué)生不但是完成了代碼編寫，實現(xiàn)了要求的計算功能，主要是學(xué)生在實驗過程中意識到，如何利用這種計算機(jī)編程語言這種工具應(yīng)用于實際的專業(yè)計算，提高計算效率，并且還大大提升了學(xué)習(xí)動力和自學(xué)能力。在計算過程中這兩種不同配筋的截面承載力計算方法是完全不同的，按傳統(tǒng)的手工計算方法，最優(yōu)配筋量是要經(jīng)過一遍遍試算才能得到，計算過程復(fù)雜繁瑣，并且極易出錯，精度較低。采用C語言編程可以說是一勞永逸，只要在計算機(jī)過程中輸入不同的參數(shù)就可以瞬間計算出截面承載力是否滿足要求，或者根據(jù)最大受力計算出最優(yōu)配筋量。

4 結(jié)論

本研究在全面總結(jié)已有的《C語言程序設(shè)計》成功教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合土木工程專業(yè)實際，將C語言作為一種土木工程專業(yè)的學(xué)習(xí)工具，針對土木工程這種典型工科非計算機(jī)專業(yè)，研究改革其教學(xué)方法、教學(xué)手段及課程實驗，以充分挖掘其對該專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的輔助性作用。特別是基于C語言的對專業(yè)課的開放性實驗的設(shè)計，屬于本項目將C語言與專業(yè)課進(jìn)行結(jié)合的一大創(chuàng)新點和亮點。

本研究以專業(yè)為背景，以培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才為目標(biāo)，提出有針對性和創(chuàng)新性的教學(xué)改革策略，并通過教學(xué)實踐不斷探索、優(yōu)化，以解決該課程在專業(yè)教育改革和發(fā)展中的深層次問題。一是有利于推動教育教學(xué)改革，符合學(xué)院創(chuàng)建應(yīng)用型本科院校，進(jìn)行專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)的發(fā)展要求；二是有利于促進(jìn)教師綜合素質(zhì)發(fā)展，提高了自身專業(yè)水平和能力，直接或間接地提高了教學(xué)質(zhì)量；三是有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化了他們運用C語言解決專業(yè)中實際問題的能力。

“理論應(yīng)該來源于實踐并反作用于實踐”，本教研成果來源于對我院土木工程專業(yè)C語言課程的教育教學(xué)實踐改革，對于促進(jìn)高校非計算機(jī)專業(yè)C語言課程教學(xué)的發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)土木工程專業(yè)人才有較大的促進(jìn)作用和現(xiàn)實意義，并可以輻射帶動其他非計算機(jī)工科專業(yè)C程序設(shè)計課程的改革，具有較強(qiáng)的實際意義和示范推廣價值。

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