程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探討

趙紅丹+王希杰+于江德

摘要：針對程序設(shè)計基礎(chǔ)在教學(xué)過程中存在的問題，在分析了課程和教學(xué)對象的基礎(chǔ)上，確立了基于“強基礎(chǔ)、重實踐、激創(chuàng)新”的教學(xué)理念，提出了一套理論課程和實踐課程的改革方案，以提高課程的教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并在實際中取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計基礎(chǔ)； 教學(xué)理念； 教學(xué)改革； 課程體系建設(shè)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）31-0148-03

1 引言

《程序設(shè)計基礎(chǔ)》是計算機相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，旨在培養(yǎng)學(xué)生基本程序設(shè)計思想和程序設(shè)計能力。它是一門理論與實踐相結(jié)合、具有很強的實踐性的課程，同時是后續(xù)課程《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》、《操作系統(tǒng)》、《計算機網(wǎng)絡(luò)》等專業(yè)課的前導(dǎo)課，該課程掌握的好壞直接影響到許多后繼課程的學(xué)習(xí)。

針對程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革已有一些研究成果，文獻1結(jié)合程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐經(jīng)驗，提出一種新的教學(xué)模式；文獻2針對"C語言程序設(shè)計"課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，并結(jié)合學(xué)校對該課程，改革的實際情況，探討新的C語言教學(xué)模式；文獻3提出了一種新的課程改革思路以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果；文獻4就如何開展綜合性實踐性實驗做了探討；文獻5探討了一種教學(xué)改革的思想和方法；文獻6對C語言中的教與學(xué)方法改革進行了探討。針對以往教學(xué)過程中存在的問題，經(jīng)過認真的分析、總結(jié)，并參考了國內(nèi)重點院校和同等院校的好的經(jīng)驗，結(jié)合安陽師范學(xué)院計算機與信息工程學(xué)院的實際情況，提出了“強基礎(chǔ)、重實踐、激創(chuàng)新”的教學(xué)理念，并應(yīng)用于教學(xué)中。

2 課程分析

2.1課程地位

C語言是一種常用的軟件設(shè)計語言，同時是其它面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基礎(chǔ)，熟練掌握了C語言，那么其他語言就觸類旁通，學(xué)習(xí)起來也比較容易，它是計算機專業(yè)課程和相關(guān)語言類課程的基礎(chǔ)，是和學(xué)生未來的發(fā)展息息相關(guān)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。無論是準備考研的學(xué)生還是準備就業(yè)的學(xué)生，只要能夠很好的掌握這門課程，就可以為以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。因此可以毫不夸張地說，C語言掌握的程度可以直接影響學(xué)生四年的學(xué)習(xí)，甚至對學(xué)生畢業(yè)以后的深造和發(fā)展也會有著深遠的影響，該課程在本學(xué)科體系中的作用由此可見一斑。

2.2存在的問題

本課程所針對的教學(xué)對象是大學(xué)一年級的新生，新生入學(xué)以后，其學(xué)習(xí)方法和思維模式還停留在中學(xué)階段，學(xué)習(xí)主動性比較差。且由于在中學(xué)階段接觸計算機知識比較少，造成學(xué)生在接觸計算機知識比較少，程序設(shè)計能力幾乎為0，結(jié)果造成對于課堂上老師講述的基本語法和編程思想都是被動地接受，對于教材上的習(xí)題或者驗證性的實驗，掌握相對較好，但是對于要解決的實際問題，不知道如何下手，創(chuàng)新能力更無從談起，導(dǎo)致在以后的教學(xué)過程中，不斷有學(xué)生因畏難、缺乏興趣、被動學(xué)習(xí)而掉隊，這就影響了后續(xù)相關(guān)課程深入學(xué)習(xí)。

2.3課程目標

C語言的課程目標是以程序設(shè)計方法為主線，以語法和程序結(jié)構(gòu)為核心，培養(yǎng)學(xué)生的基本編程能力，并不斷提高學(xué)習(xí)興趣，變應(yīng)試教學(xué)為應(yīng)用教學(xué)。在教學(xué)過程中，教學(xué)目標分為以下四個方面。

知識目標：在教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，解決問題時，會定義合適的數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，并且能夠選擇合適的控制結(jié)構(gòu)并寫成一個獨立的功能函數(shù)。從而能夠掌握基本語法和三種基本控制結(jié)構(gòu)，掌握數(shù)組和函數(shù)的運用，掌握指針和結(jié)構(gòu)體類型的應(yīng)用。

技能目標：學(xué)生會編寫簡單的程序，能夠積累一定的算法，如枚舉法、貪心法、選擇排序等常用的算法，初步具有算法分析和設(shè)計能力。在實驗和實踐過程中充分利用開放性教學(xué)資源與實驗平臺，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

素質(zhì)目標：通過學(xué)習(xí)，能夠形成獨立思考、具有解決實際問題的能力；可將學(xué)生分為若干個小組，課堂討論和課程實踐均以小組為單位，逐步培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識，達到同學(xué)之間互相幫助、共同學(xué)習(xí)和進步的目的。

情感目標：希望同學(xué)們能在自主和諧的氣氛中學(xué)習(xí)，能夠在學(xué)習(xí)過程中感受到樂趣，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。采取的主要措施有：采用靈活的教學(xué)方法，吸引學(xué)生的注意。在授課中注意和實際問題的結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。組織一批比較有趣好玩的程序，比如俄羅斯方塊、打字練習(xí)程序等，由老師完成其中的大部分內(nèi)容，學(xué)生只有寫出其中的一段代碼，即可使程序運行，從而更好的激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)編程的興趣。

3教學(xué)理念

為了達到以上的教學(xué)目標，針對以往教學(xué)中存在的問題，結(jié)合安陽師范學(xué)院的實際情況，經(jīng)過認真的分析、總結(jié)和研究，并參考了國內(nèi)重點院校和同等院校的好的經(jīng)驗，確立了基于“強基礎(chǔ)、重實踐、激創(chuàng)新”的教學(xué)理念，改革了C語言的理論教學(xué)和實踐教學(xué)。

1）“強基礎(chǔ)”；改革傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式，分學(xué)期進行，前期在講課過程中淡化語法，偏重基本知識點和基本編程能力的培養(yǎng)，并強調(diào)算法分析和程序的調(diào)試，后期偏重應(yīng)用知識解決問題，從而幫助學(xué)生形成正確的程序設(shè)計思維方式。

2）“重實踐”；改革傳統(tǒng)的只有實驗的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中引入實踐課，采用實驗和實踐并行的方式。目的可以提升學(xué)生的動手能力，并在課程建設(shè)過程中建立一些課程資源平臺，如引入ACM在線評測平臺、建立課程網(wǎng)站等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)競爭意識。

3）“激創(chuàng)新”；在實踐的基礎(chǔ)上，拓展出問題規(guī)模較大的一些問題，并引入教師的一些科研子課題，讓感興趣的學(xué)生參與其中，學(xué)院每年都會有一些大學(xué)生創(chuàng)新基金項目，讓有想法的學(xué)生申請，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和創(chuàng)新能力的。

4課程改革

4.1教材建設(shè)

本課程所選用的教材是由清華大學(xué)出版社出版，由譚浩強主編的《C語言程序設(shè)計》（第三版），之所以選擇這本教材，是因為該教材比較符合初學(xué)者的特點以及認知規(guī)律，在內(nèi)容選擇，章節(jié)層次結(jié)構(gòu)等方面的安排做得較好，同時作者將難點分散到各個章節(jié)中，例題也較為豐富，學(xué)生學(xué)習(xí)起來通俗易懂。且此教材以應(yīng)用為目的和出發(fā)點，具有很強的實用性。這本教材也是目前國內(nèi)各高等院校選用率最高的教材之一，目前國內(nèi)的很多考試都是指定此教材作為參考書的。

教材從整體上可以分為兩大部分，其中的一到九章為第一部分，是C語言的語法基礎(chǔ)，偏重于基本知識的掌握和基本編程能力的培養(yǎng)；十到十三章為第二部分，是應(yīng)用基礎(chǔ)，偏重于應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識來解決實際編程中的問題。其中語法基礎(chǔ)中的一到三章是基本語法，四到七章為程序控制基礎(chǔ)，八、九兩章為程序的組織方法。

4.2課程體系建設(shè)

該課程教學(xué)內(nèi)容上包含有理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩大部分，在理論教學(xué)中，主要內(nèi)容包含有基本的語法知識，三種基本結(jié)構(gòu)的使用，以及數(shù)組、函數(shù)、指針和結(jié)構(gòu)體的應(yīng)用；在理論教學(xué)過程中，注重把握重點，分散難點。實踐教學(xué)分為實驗教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分。在實驗教學(xué)中，主要注重培養(yǎng)學(xué)生基本理論知識的應(yīng)用和基本編程能力的提高；在實踐教學(xué)中，側(cè)重用理論解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力。為了達到“強理論、重實踐”的教學(xué)目標，在課程的開設(shè)模式上，本課程分為兩學(xué)期進行開設(shè)。大學(xué)一年級第一學(xué)期為《C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)》，主要學(xué)習(xí)教材中的第一到九章，偏重于基本知識和基本編程能力的培養(yǎng)，第二學(xué)期為《程序設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》，主要學(xué)習(xí)指針、結(jié)構(gòu)體、鏈表、文件的知識點，偏重于應(yīng)用知識解決實際問題，同時為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。為了達到以上目的，兩個學(xué)期采用不同的教學(xué)模式：

第一學(xué)期，4+2模式；每周4節(jié)理論課、2節(jié)實驗課。在具體教學(xué)內(nèi)容的處理上，基本語法要少講、精講，而控制結(jié)構(gòu)和程序組織為重點，要多講多練。實驗課程主要是包含有基礎(chǔ)實驗，綜合實驗，基礎(chǔ)實驗包含驗證性的實驗、程序的跟蹤調(diào)試、設(shè)計實現(xiàn)等；通過實驗，一方面加強學(xué)生對程序組織結(jié)構(gòu)、控制語句的掌握和理解，另一方面促進學(xué)生對算法的認識，掌握如何調(diào)試程序，提高學(xué)生的編程能力。

第二學(xué)期，2+2+2模式；每周兩節(jié)理論課、兩節(jié)實驗課和兩節(jié)實踐課。在第一學(xué)期的基礎(chǔ)上，加強實踐，注重應(yīng)用理論知識解決實際問題的應(yīng)用能力的培養(yǎng)。第二學(xué)期的實驗安排和實踐主要和后續(xù)課程《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中的內(nèi)容相結(jié)合，為學(xué)生后期學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》做好鋪墊，打好基礎(chǔ)；實踐課分為兩個階段，前10周主要結(jié)合《河南省大學(xué)生程序設(shè)計大賽》的比賽形式，給出各種具體的問題，要求學(xué)生利用學(xué)過的知識自主解決，每周一個實踐題目。后8周給出一個具體的比較大的綜合性的題目，然后根據(jù)學(xué)生的程度對學(xué)生進行分組，每組3～5人，在教師的指導(dǎo)下，合作完成一個復(fù)雜的問題，整個實踐課程的安排主要側(cè)重于應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生初步具有大型程序設(shè)計的思想，并培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神，為以后學(xué)習(xí)其他面向?qū)ο蟮木幊陶Z言打好基礎(chǔ)。同時實踐課程中突出了對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強化“激創(chuàng)新”的理念。

4.3教學(xué)方法的改革

針對教學(xué)對象的特點和達到的教學(xué)目標，采用了不同的教學(xué)方法應(yīng)用于不同的教學(xué)內(nèi)容中，在所選用的教學(xué)方法中，主要有以下幾種：

案例導(dǎo)入法：把要講授的知識點與實踐案例相結(jié)合，揭示知識點和實際問題的聯(lián)系，加深學(xué)生對知識點的印象，使得學(xué)生體會到知識的實用性，提高學(xué)習(xí)興趣。

任務(wù)驅(qū)動法：通過理解問題，提出明確任務(wù)，以該任務(wù)為目標，講授知識點；在引導(dǎo)學(xué)生解決的任務(wù)的過程中，要注意突出重點、分散難點。

對比教學(xué)法：將新知識和舊知識作對比，展示其異同；在具體的使用中，可以應(yīng)用學(xué)生學(xué)過的比較熟悉的知識，或是前邊章節(jié)中學(xué)過的學(xué)生掌握的比較好的知識點來和新的知識點進行對比，加深學(xué)生對所學(xué)習(xí)的新知識的理解。

討論教學(xué)法：在已學(xué)習(xí)的知識的基礎(chǔ)上，對已解決的問題進行擴充，提出問題新的問題，引導(dǎo)學(xué)生進行討論或是要求學(xué)生自己討論并加以解決，使學(xué)生加深對所學(xué)知識理解。

下面是針對程序設(shè)計基礎(chǔ)中數(shù)組的定義與應(yīng)用這一章節(jié)進行的教學(xué)過程的設(shè)計，在這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容中，融入了多種教學(xué)方法：

數(shù)組是學(xué)生學(xué)習(xí)的C語言中的第一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)，主要作用是用來做批量數(shù)據(jù)的處理，同時數(shù)組也是指針和動態(tài)分配內(nèi)存的基礎(chǔ)，在本節(jié)的教學(xué)過程中，主要分為以后6個環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情景->觀察歸納->解決任務(wù)->討論探究->即時訓(xùn)練->總結(jié)反思。

1） 創(chuàng)設(shè)情景：為了避免直接介紹數(shù)組這樣一種抽象的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生容易理解，在引入的過程中，用與學(xué)生緊密相關(guān)的獎學(xué)金評定問題，進行進入。

2） 觀察歸納：通過對問題歸納分析，提出任務(wù)：如何在計算機內(nèi)部存放學(xué)生成績，以及如何對存放好的學(xué)生成績進行排序；在講述的過程中采用對比分析法，并借助于多媒體教學(xué)設(shè)備呈現(xiàn)。

3） 解決任務(wù)：對任務(wù)的分析，提出解決任務(wù)的方法為使用數(shù)組：知識講授：主要介紹數(shù)組的定義，以及數(shù)組元素的引用，在講授中解決任務(wù)，在講授過程中注意把握重點，知識點講授完畢，加強應(yīng)用，解決提出的第二個任務(wù)，完成排序，進行算法分析，解決觀察歸納過程中提出的學(xué)生成績排序問題，在講排序方法的過程中，采用形象的排序過程進行動畫演示，使同學(xué)們可以在和諧的氣氛中掌握整個排序方法。

4） 討論探究：學(xué)生們對任務(wù)繼續(xù)進行討論，是否還有一些其他的解法。

5） 即時訓(xùn)練：提出新任務(wù)，如果想在已經(jīng)排好序的學(xué)生成績中插入一個新的學(xué)生成績，使得數(shù)組還是有序的，應(yīng)該如何做？

6） 總結(jié)反思：老師對學(xué)生所完成的任務(wù)進行點評，指出其容易錯誤的地方，同時，學(xué)生進行自評。

5考核方式改革

傳統(tǒng)的課程考核方式主要是筆試環(huán)節(jié)，對于程序設(shè)計這樣一門實踐性非常強的課程，顯得非常太合理，學(xué)院針對這種情況，改革了課程考核方式，對于第一學(xué)期，考核主要分以下三個部分：平時成績占總成績的20%，主要考查學(xué)生的出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)等；實驗環(huán)節(jié)占總成績的20%，主要考查學(xué)生的程序調(diào)試能力、實驗報告等；期末考試采用機試，占總成績的60%，其中機試題采用安陽師范學(xué)院ACM在線評測系統(tǒng)，由學(xué)院老師出題，給出8到機試題目。按照難度給出分值。

第二學(xué)期增加課外實踐，考核主要分為平時成績20%和實驗成績20%以及期末成績30%和課外實踐成績30%，課外實踐主要考查學(xué)生的團隊協(xié)作能力，在學(xué)期結(jié)束時單獨考核，采用答辯的方式，分為以下幾個部分：演示、答辯、創(chuàng)新、團隊、報告編寫等，根絕答辯的情況打分。課程評價體系中和以前的評價體系相比，最大的不同之處在于突出了對實踐部分的考核，以考核為指揮棒，引導(dǎo)學(xué)生主動加強動手能力的培養(yǎng)。

6教學(xué)資源建設(shè)

學(xué)院主要建立了程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言）精品網(wǎng)站，在網(wǎng)站中包括有課程大綱、課件、習(xí)題資料、實驗設(shè)計指導(dǎo)等，并引入了教學(xué)輔助平臺ACM在線評測平臺，學(xué)生在學(xué)院的機房或者是外網(wǎng)都可以通過學(xué)號登陸練習(xí)一些基本的ACM大賽題目。結(jié)合這些結(jié)合ACM競賽，可以培養(yǎng)主動式學(xué)習(xí)模式，激發(fā)興趣，同學(xué)們在登錄網(wǎng)站時也可以看到周圍的同學(xué)的做題情況以及自己的排名，在學(xué)生中間可以建立競爭機制。

7結(jié)語

通過分析程序設(shè)計基礎(chǔ)的課程特點和教學(xué)對象的特點，在課程的建設(shè)過程中，提出以上的教改思路，并將以上教改思路在學(xué)生的教學(xué)過程逐步的加以實踐。從教學(xué)效果看，教學(xué)質(zhì)量確實有了很大的提高，主要表現(xiàn)在學(xué)生整體素質(zhì)、水平的提高和后續(xù)課程中老師的反饋。

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