基于案例化的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)改革研究

張高敏++王啟明++呂海蓮

摘要：《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)編程語(yǔ)言類核心基礎(chǔ)課，該課程以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。通過課內(nèi)外一體化、理論實(shí)踐一體化的教學(xué)模式改革，強(qiáng)化學(xué)生在基礎(chǔ)編程思想、基礎(chǔ)編程技能、基礎(chǔ)編程規(guī)范等三個(gè)方面的素養(yǎng)培養(yǎng)，達(dá)到能熟練運(yùn)用C語(yǔ)言解決實(shí)際問題的能力。探索應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)技能課培養(yǎng)模式，并逐步形成與之匹配的教學(xué)資源。

關(guān)鍵詞：編程語(yǔ)言；課內(nèi)外一體化；教學(xué)模式改革；教學(xué)資源

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）11-0151-02

20世紀(jì)90年代以來(lái)，C語(yǔ)言在全世界普及推廣[1]。《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)在大一新生入學(xué)后開設(shè)的第一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類核心基礎(chǔ)課，主要學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的基礎(chǔ)編程知識(shí)。C語(yǔ)言是嵌入式軟件開發(fā)的主要編程語(yǔ)言，它不僅具有高級(jí)編程語(yǔ)言的的優(yōu)點(diǎn)，而且具有直接訪問各種類型處理器底層硬件的能力。C語(yǔ)言提供大量功能豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，具有較強(qiáng)的表達(dá)力，使用起來(lái)應(yīng)用面廣，簡(jiǎn)潔靈活，生成的目標(biāo)程序效率較高，穩(wěn)定性和移植性相比其他高級(jí)語(yǔ)言都有較大的優(yōu)勢(shì)[2]，軟件編程人員特別是嵌入式編程人員對(duì)C語(yǔ)言情有獨(dú)鐘。

把C語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的第一門編程語(yǔ)言課程，學(xué)習(xí)之后能具備基本分析問題能力，構(gòu)造簡(jiǎn)單算法的能力，基礎(chǔ)編程能力和程序調(diào)試能力[3]，為其他高級(jí)編程語(yǔ)言或計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定編程基礎(chǔ)。因此，C語(yǔ)言學(xué)習(xí)的好壞直接關(guān)系著后續(xù)課程學(xué)習(xí)的好壞，進(jìn)行《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)改革，提高學(xué)生的基礎(chǔ)編程能力有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次課程教學(xué)改革以計(jì)算機(jī)專業(yè)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》為主，在取得較好的教學(xué)效果后，可以將改革方法拓展到計(jì)算機(jī)其他類似專業(yè)課，也可以應(yīng)用到非計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)C語(yǔ)言類課程的教學(xué)過程當(dāng)中。

1 現(xiàn)狀分析

1.1從編程語(yǔ)言特點(diǎn)分析

當(dāng)C++語(yǔ)言和Java語(yǔ)言出現(xiàn)后，有些軟件開發(fā)人員覺得C語(yǔ)言過時(shí)了，將會(huì)逐步被淘汰，這其實(shí)是一種誤解[4]。更加高級(jí)的語(yǔ)言出現(xiàn)是為處理大規(guī)模軟件開發(fā)而設(shè)計(jì)的，這些語(yǔ)言本身要比C語(yǔ)言復(fù)雜的多，也難學(xué)的多，并且并不是每個(gè)編程人員都需要開發(fā)大型軟件。C語(yǔ)言經(jīng)過20多年的發(fā)展，至今仍受到編程人員的青睞，正是基于它本身的自由靈活，非常適合解決底層設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式程序功能[5]。對(duì)于剛剛接觸計(jì)算機(jī)編程的大一新生，他們沒有計(jì)算機(jī)軟硬件的相關(guān)知識(shí)，C語(yǔ)言自由靈活的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)一開始就成為他們的絆腳石，讓學(xué)生愿學(xué)能學(xué)好就需要用合適的教學(xué)方法。

1.2從教學(xué)方法手段分析

多媒體是當(dāng)前高校教學(xué)的重要組成部分[6]，授課教師把講授內(nèi)容做成PPT或者動(dòng)畫在課堂上演示講解，重點(diǎn)部分特殊標(biāo)注，難點(diǎn)部分用圖形動(dòng)畫多種方式展示，便于學(xué)生理解，課堂利用率比傳統(tǒng)的板書授課有極大提高。但多媒體教學(xué)方法只是在傳統(tǒng)板書的教學(xué)法之上把課程內(nèi)容事先準(zhǔn)備好，教師在整個(gè)教學(xué)過程中處于主導(dǎo)地位，即教師一直在臺(tái)上講，學(xué)生在下面聽。沒有給學(xué)生機(jī)會(huì)參與到課堂當(dāng)中，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。時(shí)間久了就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生上課時(shí)因?yàn)閮?nèi)容枯燥聽不懂就出現(xiàn)瞌睡，玩手機(jī)現(xiàn)象；由于理論課沒聽懂，到上機(jī)課就不知所措，無(wú)所事事，接著就出現(xiàn)上網(wǎng)，打游戲現(xiàn)象，最后導(dǎo)致學(xué)生僅有的一點(diǎn)熱情也因?yàn)榻虒W(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的固化而消失得無(wú)影無(wú)蹤。

1.3從教學(xué)資源來(lái)分析

優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源匱乏、單一也是直接影響教學(xué)效果的重要原因之一。目前，各種紙質(zhì)電子教學(xué)資源十分豐富，稱得上優(yōu)秀的教學(xué)資源也不少，但找到一個(gè)適合自身院系學(xué)生學(xué)習(xí)接受的教學(xué)資源卻少之又少。當(dāng)前課程所使用的教材都是譚浩強(qiáng)主編的《C程序設(shè)計(jì)》，這本教材概念清晰，內(nèi)容細(xì)致全面，但好的教材不一定適用于所有的學(xué)校的學(xué)生。當(dāng)前我們培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)是應(yīng)用技術(shù)型人才，應(yīng)用技術(shù)性更應(yīng)該注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)綜合利用，應(yīng)當(dāng)把教學(xué)內(nèi)容分散到教學(xué)過程，教學(xué)案例當(dāng)中。

1.4從考試方式來(lái)分析

當(dāng)前各學(xué)校的考試方式主要通過閉卷筆試為主，考察學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度和應(yīng)用能力?？荚噧?nèi)容多局限于教材本身的內(nèi)容，通過多種客觀題來(lái)重點(diǎn)測(cè)試學(xué)生對(duì)基本概念基本規(guī)律的掌握情況。這種考試方法對(duì)老師來(lái)說(shuō)是一種較為簡(jiǎn)單的檢查教學(xué)效果的方法，但不是一種高效全面的方法。它更多的體現(xiàn)了學(xué)生的記憶能力和判斷能力，忽略了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)去表達(dá)自己對(duì)問題表現(xiàn)在更深層次的理解，限制了學(xué)生的學(xué)科興趣和個(gè)性創(chuàng)造力。《C語(yǔ)音程序設(shè)計(jì)》是一門計(jì)算機(jī)的編程語(yǔ)言，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手編程能力，而閉卷考試只能拘泥于各種語(yǔ)法細(xì)節(jié)，幾乎涉及不到動(dòng)手編程。即使有編程題，在答題卡上寫出的程序沒有實(shí)際的編譯環(huán)境也無(wú)法查看結(jié)果的正確與否。最終結(jié)果就是臨近考試，學(xué)生突擊做題背題，而不是動(dòng)手編程調(diào)試查看結(jié)果。

2 教學(xué)改革的核心內(nèi)容

該項(xiàng)目針對(duì)我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：

2.1教學(xué)案例化

案例貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。C語(yǔ)言常用的每一個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)都融入到一到兩個(gè)案例中，形成一個(gè)個(gè)內(nèi)聚化的知識(shí)模塊。學(xué)生只需學(xué)習(xí)這些案例就能掌握基本的語(yǔ)法知識(shí)和編程能力，不在死記硬背那些枯燥的內(nèi)容。最后通過一個(gè)綜合性案例把全部的知識(shí)點(diǎn)給融合到一起讓學(xué)生從整體上對(duì)這門課所學(xué)的知識(shí)在應(yīng)用方向上有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。

案例設(shè)計(jì)的好壞和教學(xué)效果的好壞息息相關(guān)。在設(shè)計(jì)案例時(shí)要遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由易到難，全部案例覆蓋整個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，循序漸進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。把學(xué)生必須掌握的教學(xué)內(nèi)容全部重新梳理一遍，形成一個(gè)個(gè)知識(shí)塊，根據(jù)這些知識(shí)塊難易度在由淺入深的通過案例中加以講解，把全部知識(shí)點(diǎn)教學(xué)融入到案例教學(xué)過程中，突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)這些涵蓋篩選出來(lái)的案例進(jìn)行整合，形成初步教學(xué)講義，配合教材使用，再通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)過程對(duì)講義進(jìn)行完善，形成更多的教學(xué)資源，最終編寫出經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)的教材。

2.2 考核過程量化

考核更加注重過程和能力，基本考核目標(biāo)是讓學(xué)生能夠使用掌握的理論知識(shí)和基本編程思想，解決日常簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。本課程的考核采取過程考核機(jī)制，主要由四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，依次為課堂互動(dòng)成績(jī)、技能應(yīng)用成績(jī)、實(shí)戰(zhàn)考核成績(jī)和ACM刷題成績(jī)。其中課堂互動(dòng)成績(jī)：包括考勤，回答問題等，占10%；技能應(yīng)用占40%，實(shí)戰(zhàn)考核占15%；ACM刷題成績(jī)占35%。這樣的過程考核就把學(xué)生的最終成績(jī)平均到整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生在課下動(dòng)手編程的積極性也得到了極大提高。

2.3 課內(nèi)外一體化

探討課內(nèi)外一體化的教學(xué)實(shí)踐方法，課內(nèi)教育和課外教育是創(chuàng)新教育有兩條途徑。鑒于C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的永久影響性，進(jìn)一步完善上屆學(xué)生的課內(nèi)外一體化教學(xué)模式，通過開放實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源豐富，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成“制定計(jì)劃——自由學(xué)習(xí)——總結(jié)歸納”學(xué)習(xí)習(xí)慣，配備老師和優(yōu)秀的高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)答疑，形成學(xué)生以寢室小組形式在課外進(jìn)行探討、交流、解決問題的氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作素養(yǎng)，同時(shí)保證了課內(nèi)學(xué)習(xí)在課外的延續(xù)和擴(kuò)展。由于課內(nèi)課外一體化模式的效果依賴于執(zhí)行細(xì)節(jié)的掌控和學(xué)習(xí)過程的跟蹤和監(jiān)督，所以聘任學(xué)生為助教，協(xié)助任課老師和指導(dǎo)老師團(tuán)隊(duì)完成學(xué)生的監(jiān)控指導(dǎo)工作。

3 教學(xué)改革方法實(shí)施方案

3.1知識(shí)點(diǎn)梳理

C語(yǔ)言課程改革的核心是對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源的重新整合，重點(diǎn)圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會(huì)對(duì)本專業(yè)學(xué)生能力的要求，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)夠用，動(dòng)手能力夠強(qiáng)，有效實(shí)踐夠多的教學(xué)改革目標(biāo)。在知識(shí)點(diǎn)梳理過程中不再過度追求C語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)本身的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，而是集中精力編排好常用的核心知識(shí)點(diǎn)對(duì)其重點(diǎn)講解，不常用的或者不重要的知識(shí)可簡(jiǎn)單介紹主要通過學(xué)生自學(xué)來(lái)完成。

具體方法是根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的重要性和使用頻率，把其依次分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。等級(jí)A為核心知識(shí)，老師要精講多講，學(xué)生必須掌握并能夠熟練運(yùn)用的知識(shí)點(diǎn)。等級(jí)B為應(yīng)該知道并理解的知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)作為A等級(jí)的輔助知識(shí)點(diǎn)，對(duì)這部分理解之后有助于A等級(jí)知識(shí)的綜合運(yùn)用。等級(jí)C為自學(xué)內(nèi)容，這類知識(shí)不是不重要，而是根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和理解能力不同，給予他們靈活把握，學(xué)好了這部分可以錦上添花，沒學(xué)好也不至于對(duì)本課程一無(wú)所知或知無(wú)所用。

3.2知識(shí)點(diǎn)模塊化

知識(shí)點(diǎn)模塊是教學(xué)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)難易是否合理、內(nèi)容是否全面、銜接是否得當(dāng)?shù)榷贾苯雨P(guān)乎教學(xué)改革質(zhì)量。通過查閱文獻(xiàn)、外出學(xué)習(xí)、到企業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)調(diào)研、學(xué)生座談等方法設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)模塊。按照掌握的資料，對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單一到綜合劃分為入門能力、基礎(chǔ)能力、應(yīng)用能力和綜合能力四個(gè)模塊，每個(gè)模塊根據(jù)不同的訓(xùn)練目標(biāo)指定明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，模塊具體內(nèi)容見表1。通過知識(shí)點(diǎn)模塊，把知識(shí)全部融入到實(shí)例當(dāng)中，加強(qiáng)了知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中的比重。

表1 《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》知識(shí)模塊化

[知識(shí)點(diǎn)模塊＼&學(xué)習(xí)目標(biāo)＼&入門能力＼&使學(xué)生快速接觸程序基本結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)據(jù)類型（包含數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針和鏈表）和程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)的概念、不過分追求知識(shí)本身的系統(tǒng)化和使用細(xì)節(jié)。＼&基礎(chǔ)能力＼&主要包含數(shù)組、字符串和字符串函數(shù)的相關(guān)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，鞏固入門階段的分支和循環(huán)。＼&應(yīng)用能力＼&主要包含函數(shù)調(diào)用、結(jié)構(gòu)體和共用體以及對(duì)應(yīng)的數(shù)組結(jié)構(gòu)類型和應(yīng)用方法，通過講解一個(gè)簡(jiǎn)單使用的通訊協(xié)議加深理解和應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)舉一反三，增強(qiáng)應(yīng)用能力。＼&綜合能力＼&主要包含指針和鏈表兩部分。指針部分涵蓋前三種知識(shí)的全部?jī)?nèi)容，鏈表部分來(lái)整合整個(gè)C語(yǔ)音的系統(tǒng)知識(shí)，進(jìn)行綜合應(yīng)用，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)課程重要知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)。＼&]

3.3教學(xué)資源整合

依據(jù)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)，成立課程教學(xué)改革小組，探索基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，形成以案例教學(xué)資源為主、基礎(chǔ)語(yǔ)法資源為輔的基礎(chǔ)教學(xué)參考教材。整體資源設(shè)計(jì)要遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由易到難，全部案例覆蓋整個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，循序漸進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。改革小組根據(jù)知識(shí)模塊的劃分完成《C程序設(shè)計(jì)案例實(shí)訓(xùn)一體化教材》的自編講義，課程改革小組完善教學(xué)過程資源，形成可以推廣的教學(xué)資源整合模式。

3.4設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)和考核過程

本課程每周周6學(xué)時(shí)，多媒體教師2個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室4個(gè)學(xué)時(shí)，多媒體教室授課為編程思想互動(dòng)課堂環(huán)節(jié)，主要以案例為驅(qū)動(dòng)，以養(yǎng)學(xué)生成良好的分析解決問題的思路、方法為目標(biāo)，讓學(xué)生掌握基本的編程思想。實(shí)驗(yàn)室授課為技能應(yīng)用及拓展環(huán)節(jié)，主要以技能為單元，以小組為組織，以實(shí)際問題為任務(wù)，進(jìn)行基于基本編程技能的素質(zhì)訓(xùn)練以及基于自主學(xué)習(xí)能力的拓展訓(xùn)練。把考核方式放到整個(gè)教學(xué)過程中，增強(qiáng)學(xué)生的主體作用，把每個(gè)小組成員課下自評(píng)作為成績(jī)的參考，激發(fā)學(xué)生課下學(xué)習(xí)興趣。

4 總結(jié)

根據(jù)修改完善后的教學(xué)改革實(shí)施方案，在課程教學(xué)中針對(duì)不同類型的知識(shí)點(diǎn)用不同的方法來(lái)解決，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的編程思維能力和動(dòng)手能力，夯實(shí)專業(yè)課基礎(chǔ)，弱化基本語(yǔ)法和概念的學(xué)習(xí)。通過完善的教學(xué)過程跟蹤監(jiān)控方案，真正實(shí)現(xiàn)課內(nèi)外一體化教學(xué)，體現(xiàn)在課堂上教師主導(dǎo)教學(xué)過程，學(xué)生主動(dòng)參與的教學(xué)過程。通過分析計(jì)算機(jī)核心課程的共同特點(diǎn)，在《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)改革研究的基礎(chǔ)上，可以把本次改革成果進(jìn)一步推廣到計(jì)算機(jī)專業(yè)其他課程當(dāng)中，也為其他類別課程改革提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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