融入計算思維的高職院校C語言程序設(shè)計課程改革

紀緒

摘要：該文針對目前高職院校“C語言程序設(shè)計”課程教學(xué)中存在的問題，對在課程設(shè)計理念、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，考核方式等幾個方面融入計算思維能力的培養(yǎng)進行研究，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計算思維；C語言程序設(shè)計；教學(xué)改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0177-02

1 什么是計算思維

2006年3月，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授在在美國計算機權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上提出了計算思維的概念，引起了計算機界與計算機教育界的廣泛關(guān)注，近年來計算思維在國內(nèi)外的研究熱度也隨之逐年增加。

周以真教授對計算思維進行如下定義：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維活動。即指通過化簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個困難的問題闡釋成如何求解它的思維方法?？偟膩碚f，周教授認為計算機科學(xué)不僅僅是進行編程，一個優(yōu)秀的計算機人才除了具備編程能力之外，還要具備抽象的邏輯思維能力。計算思維強調(diào)的并不是簡單的機械重復(fù)能力，而是人的思維能力的體現(xiàn)。

在此之前，很多人將計算機科學(xué)等同于計算機編程，認為主修計算機專業(yè)的學(xué)生面臨的是一個很狹窄的就業(yè)范圍。而實際上，計算思維應(yīng)當是每個人的基本技能，而不僅僅屬于計算機科學(xué)家。我們應(yīng)當使每個學(xué)生在培養(yǎng)解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)（Reading， wRiting， and aRithmetic——3R），還要學(xué)會計算思維。這就對國內(nèi)計算機教育界提出了新的要求，在高校中如何推進計算思維能力的培養(yǎng)成為計算機教育界的熱點話題。

2 高職院校C語言程序設(shè)計教學(xué)中存在的問題

C語言程序設(shè)計是計算機專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，作為一門長盛不衰的程序設(shè)計語言，C語言簡潔緊湊，靈活方便，運算符和數(shù)據(jù)類型豐富，表達方式靈活實用，程序執(zhí)行效率高，可移植性好，既可以用來開發(fā)系統(tǒng)軟件，又可以用來編寫應(yīng)用軟件，而且比較易于理解，因此成為很多高校計算機及相關(guān)專業(yè)首選的程序設(shè)計語言。目前，各高校中c語言程序設(shè)計的教學(xué)普遍采用按教材順序依次講解c語言中的主要知識點，之后布置學(xué)生做練習(xí)來鞏固所學(xué)內(nèi)容的傳統(tǒng)教學(xué)方式。然而，這種教學(xué)方式往往會使得學(xué)生過于關(guān)注語法規(guī)則的細枝末節(jié)而忽略了編程的本質(zhì)，不利于學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)。特別是對高職院校的學(xué)生來說，在傳統(tǒng)C語言教學(xué)中所采用的純數(shù)學(xué)的抽象案例，如求最大值、求和、對數(shù)值排序等等，會感覺抽象、枯燥，難以理解和接受，進而影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能達到預(yù)期的教學(xué)效果。具體來看問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然可以讓學(xué)生對所學(xué)知識點具有比較全面的理解，但是這種教學(xué)方式?jīng)]有體現(xiàn)出程序設(shè)計的思想，沒有體現(xiàn)出任務(wù)的分解與模塊化，沒有體現(xiàn)出團隊的協(xié)作，也不利于學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)和獨立自主思考問題的習(xí)慣養(yǎng)成。久而久之容易使得學(xué)生只關(guān)注c語言的語法細節(jié)，而忽視了程序設(shè)計的本質(zhì)，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，就會導(dǎo)致學(xué)生聽課沒有興趣，缺乏主動性，教學(xué)效果不理想。

（2）理論與實踐脫節(jié)

在傳統(tǒng)的C語言教學(xué)中采用的主要是一些數(shù)學(xué)的抽象案例。比如求最大值，求平均值，排序，求累加和，斐波那契數(shù)列等。這些案例對于高職學(xué)生缺乏吸引力，與實際應(yīng)用的需求往往并不一致。隨著課程的深入，學(xué)習(xí)難度也在不斷增加。此時在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上缺乏實用性與趣味性的問題就會很突出，影響教學(xué)實際效果。

（3）考核模式單一

目前，很多高職院校在考核方式上與一般的本科院校相同。主要通過試卷考核學(xué)生對知識點的掌握情況。而這些知識點的考核很大程度上是對語法規(guī)則進行考核，這種考核方法無法體現(xiàn)出學(xué)生的思考問題與解決問題的能力，也容易誤導(dǎo)學(xué)生對編程本質(zhì)的理解。

綜上所述，在高職院校中進行c語言程序設(shè)計教學(xué)不能照搬傳統(tǒng)的本科教學(xué)方式，在教學(xué)中強調(diào)計算思維能力的培養(yǎng)、引導(dǎo)學(xué)生在各個層面進行計算思維的習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力是非常重要的。

3 將計算思維能力的培養(yǎng)融入到c語言程序設(shè)計教學(xué)中

針對以上存在的問題，本人對C語言教學(xué)改革有以下幾點認識：

（1）在課程設(shè)計理念中融入計算思維能力的培養(yǎng)

打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榛诠ぷ鬟^程的項目課程開發(fā)與設(shè)計，以工作任務(wù)為中心、項目課程為主體，讓學(xué)生在完成具體項目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識，并發(fā)展職業(yè)能力。

① 以能力為基礎(chǔ)教育、工學(xué)交替、工學(xué)結(jié)合為模式：著重培養(yǎng)學(xué)生能力；工作任務(wù)與學(xué)習(xí)任務(wù)交替進行，學(xué)生在工作中學(xué)習(xí)理論知識，在學(xué)習(xí)中完成工作任務(wù)，體現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化。

② 以崗位需求為依據(jù)：依據(jù)程序設(shè)計員國家職業(yè)標準、工礦企業(yè)和軟件行業(yè)對計算機信息管理應(yīng)用軟件開發(fā)人員的實踐能力要求，設(shè)置課程內(nèi)容，實現(xiàn)課程內(nèi)容和職業(yè)崗位需求緊密結(jié)合。

③ 以工作過程為基礎(chǔ)：學(xué)習(xí)以工作過程性知識為主、陳述性知識為輔；按照工作過程中活動與知識的關(guān)系來設(shè)計課程，突出工作過程在課程框架中的主線地位，按照工作過程的需要來選擇知識，以工作任務(wù)為中心整合理論與實踐，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注工作任務(wù)完成，而不是關(guān)注知識記憶的習(xí)慣，并為學(xué)生提供體驗完整工作過程的學(xué)習(xí)機會。

④ 以工作結(jié)構(gòu)為框架：不僅要給學(xué)生具體知識，更要給學(xué)生知識結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)是影響職業(yè)能力形成的重要變量，只有當學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與工作中的知識結(jié)構(gòu)相吻合時，才能最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。

⑤ 以職業(yè)能力為主線：真正以“能力”為主線來設(shè)計課程。要按照工作的相關(guān)性，而不是知識的相關(guān)性來確定課程設(shè)置。同時要避免把“職業(yè)能力”簡單地理解為重復(fù)的、剛性的操作技能，注重職業(yè)情境中實踐智慧的培養(yǎng)，開發(fā)學(xué)生在復(fù)雜的工作關(guān)系中做出判斷并采取行動的能力。

⑥ 以工作情境為支撐：在真實的工作環(huán)境中，結(jié)合企業(yè)的真實項目，學(xué)生分別擔(dān)任不同的職業(yè)角色，在工作情境中學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力、鍛煉素質(zhì)。

（2）在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法中融入計算思維能力的培養(yǎng)

在教學(xué)內(nèi)容的組織上需要強化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)助學(xué)習(xí)能力，在選擇項目時考慮到實用性與趣味性。因此，教學(xué)過程中應(yīng)采用多個與真實生活場景密切相關(guān)的項目，如猜數(shù)游戲、成績管理系統(tǒng)、投票系統(tǒng)等多個項目，幫助學(xué)生理解問題的思維過程，并用學(xué)到的編程技能解決問題。而整個課程又以學(xué)生成績管理系統(tǒng)的設(shè)計為主線，通過從項目需求分析到代碼的編寫與調(diào)試，到文檔的編寫，在完成項目的整個過程中構(gòu)建學(xué)生的理論知識體系。

在教學(xué)方法上，注重引導(dǎo)學(xué)生主動思考解決問題，在完成任務(wù)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。比如在“循環(huán)程序設(shè)計”學(xué)習(xí)情境中，要求某個學(xué)生找出坐在第一排的所有同學(xué)中最高的一位同學(xué)。通過完成這樣一個任務(wù)，學(xué)生會更有興趣進行思考，對循環(huán)程序的理解也會更加深刻了。再比如講解“數(shù)組”學(xué)習(xí)情境時，可以以實現(xiàn)一個投票系統(tǒng)為任務(wù)要求學(xué)生對幾位候選人進行投票。通過完成這樣的任務(wù)過程，有利于學(xué)生理解數(shù)組所處理的是連續(xù)型數(shù)據(jù)，而不是離散型數(shù)據(jù)，對數(shù)組會有更深刻的理解?？傊诮虒W(xué)方法上以任務(wù)驅(qū)動法為主線，針對不同的學(xué)習(xí)情境，結(jié)合案例教學(xué)法，分組教學(xué)法，演示法等多種教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，提升教學(xué)效果。

（3）考核方式上強調(diào)計算思維能力的考核

教學(xué)評價是教學(xué)過程中非常重要的一個方面，學(xué)生可以通過教學(xué)評價對自己的學(xué)習(xí)情況有清楚的認知并在今后的學(xué)習(xí)中改進提高；教師則可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此在課程考核方式上采用過程考核與結(jié)果考核并重的方式。同時更加注重實訓(xùn)與項目完成情況，強調(diào)學(xué)生在分析問題與解決問題中思維能力的考核，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中單一的考核評價方式。學(xué)生在整個課程過程中都要有積極主動的態(tài)度才能獲得好成績，真正實現(xiàn)從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)的質(zhì)變。

4 結(jié)束語

計算思維能力的培養(yǎng)是計算機教育界面臨的新課題，在高職院校的程序設(shè)計類課程教學(xué)中不能再照搬傳統(tǒng)的教學(xué)方式。融入計算思維能力的培養(yǎng)可以達到更好的教學(xué)效果，培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的計算機程序設(shè)計人才。

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【通聯(lián)編輯：王力】