基于計(jì)算思維的高職院校C語(yǔ)言教學(xué)改革研究

紀(jì)緒

摘要：該文針對(duì)目前高職院校“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，基于計(jì)算思維教育理念，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革研究，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；教學(xué)改革；C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）18-0142-02

On the Reform of the C Language Teaching Based on Computational Thinking in Higher Vocational Colleges

JI XU

（Faculty of Electronic and Information Engineering， ZhuHai City Polytechnic College， Zhuhai 519090， China）

Abstract： This paper aims to solve the problems in the process of teaching the C Language course from the perspective of Computational Thinking Theory， and tries to propose some feasible suggestions to improve teaching， such as teaching content， methods， and tools.

Key words： Computational Thinking；Teaching Reform； C Language Programming

1 計(jì)算思維概念的出現(xiàn)

2006年，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的周以真教授提出了計(jì)算思維的概念，引起了計(jì)算機(jī)界與計(jì)算機(jī)教育界的廣泛關(guān)注，近年來(lái)計(jì)算思維在國(guó)內(nèi)外的研究熱度逐年增加。

周以真教授對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行如下定義：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維活動(dòng)。即指通過(guò)化簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)困難的問(wèn)題闡釋成如何求解它的思維方法?？偟膩?lái)說(shuō)，周教授認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)不僅僅是進(jìn)行編程，一個(gè)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)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(jì)算思維強(qiáng)調(diào)的并不是簡(jiǎn)單的機(jī)械重復(fù)能力，而是人的思維能力的體現(xiàn)。因此，在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育中應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心。隨著計(jì)算思維概念的提出，對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)教育提出了新的要求，也得到了計(jì)算機(jī)教育界的關(guān)注，在高校中如何推進(jìn)計(jì)算思維的培養(yǎng)成為計(jì)算機(jī)教育界的熱點(diǎn)話題。

2 高職院校C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

C語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，作為一門(mén)長(zhǎng)盛不衰的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，C語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活，應(yīng)用面廣，程序效率高，可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具備低級(jí)語(yǔ)言的很多優(yōu)點(diǎn)，因此成為很多高校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)首選的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。然而，由于本課程開(kāi)設(shè)主要是面向大一剛?cè)胄５膶W(xué)生，多數(shù)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)沒(méi)有基礎(chǔ)，缺乏計(jì)算機(jī)軟硬件基本知識(shí)，存在知識(shí)銜接問(wèn)題；在目前高職院校的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，基本是以教師講授作為主導(dǎo)，教學(xué)過(guò)程一般都是采用純數(shù)學(xué)的抽象案例，如求最大值、求和、對(duì)數(shù)值排序等等，這種教學(xué)方式對(duì)職業(yè)院校學(xué)生來(lái)說(shuō)會(huì)感覺(jué)抽象、枯燥，因而難以理解和接受，進(jìn)而影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。因此這種教學(xué)方式并不適用于高職院校的C語(yǔ)言教學(xué)，針對(duì)高職院校的C語(yǔ)言教學(xué)改革顯得尤其重要。具體來(lái)看問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）學(xué)習(xí)目的不明確

在開(kāi)始上課時(shí)，很多學(xué)生并不知道C語(yǔ)言能用來(lái)做什么，為什么要學(xué)習(xí)C語(yǔ)言。我們做任何事情，只有知道其意義，我們才會(huì)去做，也才會(huì)做好。C語(yǔ)言應(yīng)用廣泛，程序員考試、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試等需要用到C語(yǔ)言只是學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的表面原因，通過(guò)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題才是核心目的。如果學(xué)生沒(méi)有明確學(xué)習(xí)目的，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生聽(tīng)課沒(méi)有興趣，缺乏主動(dòng)性，教學(xué)效果不理想。

2）教學(xué)內(nèi)容缺乏實(shí)用性與趣味性

由于C語(yǔ)言涉及的概念比較復(fù)雜，規(guī)則繁多。隨著課程的深入，相對(duì)難以理解、使用中容易出錯(cuò)的內(nèi)容會(huì)比較多，因此會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。此時(shí)如果在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上缺乏實(shí)用性與趣味性，就很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。

3）教學(xué)組織與教學(xué)方法不適用

目前，很多高職院校在教學(xué)組織與教學(xué)方法上與一般的本科教學(xué)方式相同。主要由教師講授為主，通過(guò)每個(gè)單元內(nèi)容的講解讓學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，再通過(guò)布置練習(xí)讓學(xué)生實(shí)踐中體會(huì)和理解有關(guān)概念。這種方式并不能體現(xiàn)出高職教育“教、學(xué)、做”一體化的主導(dǎo)思想。也會(huì)使學(xué)生無(wú)法將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用于具體實(shí)際項(xiàng)目來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中過(guò)分注重語(yǔ)法規(guī)則而忽略了編程的本質(zhì)。

因此，在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)改革中以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)思維方式的養(yǎng)成，以應(yīng)用為背景，加深學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言的理解與運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力是非常重要的。

3 基于計(jì)算思維能力的培養(yǎng)對(duì)c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行改革

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，本人對(duì)C語(yǔ)言教學(xué)改革有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）基于計(jì)算思維理念，針對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，修訂課程標(biāo)準(zhǔn)

教師首先應(yīng)使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的。高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)定位于培養(yǎng)具有基本程序設(shè)計(jì)能力，能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題，擁有良好綜合素質(zhì)和邏輯思維能力，滿足企業(yè)需要的技能型應(yīng)用型人才。因此，學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的核心目的在于掌握解決實(shí)際問(wèn)題的技能。因此，應(yīng)以所學(xué)知識(shí)能夠提高學(xué)生邏輯思維能力為原則，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，突出C語(yǔ)言學(xué)習(xí)中計(jì)算思維理念的養(yǎng)成。

2）基于計(jì)算思維，對(duì)C語(yǔ)言教學(xué)內(nèi)容組織進(jìn)行改革

針對(duì)目前教學(xué)內(nèi)容組織上只注重知識(shí)點(diǎn)講授而未體現(xiàn)出程序設(shè)計(jì)理念的現(xiàn)狀，在教學(xué)內(nèi)容組織上要更強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)助學(xué)習(xí)能力。因此，在C語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中， 應(yīng)采用數(shù)個(gè)與真實(shí)生活場(chǎng)景密切相關(guān)的項(xiàng)目，如打字游戲、猜牌游戲、學(xué)員成績(jī)管理系統(tǒng)、投票系統(tǒng)、競(jìng)賽選手打分排序等多個(gè)項(xiàng)目，教師通過(guò)模擬的真實(shí)生活場(chǎng)景講解引出技術(shù)內(nèi)容。項(xiàng)目選擇考慮到實(shí)用性，趣味性，從而幫助學(xué)生理解問(wèn)題的思維過(guò)程，并用學(xué)到的編程技能解決問(wèn)題。

3）基于計(jì)算思維，對(duì)C語(yǔ)言教學(xué)方法進(jìn)行改革

在教學(xué)方法上，強(qiáng)調(diào)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，即設(shè)置多個(gè)學(xué)習(xí)情境，每個(gè)學(xué)習(xí)情境作為一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)，而每個(gè)學(xué)習(xí)情境映射為c語(yǔ)言中最重要的知識(shí)點(diǎn)，所有學(xué)習(xí)情境聯(lián)系起來(lái)成為一個(gè)完整的項(xiàng)目。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，體現(xiàn)出項(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，教學(xué)做一體化，逐層分解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力。在此過(guò)程中可以結(jié)合多種教學(xué)方法：

（1）基于計(jì)算思維的拋錨式教學(xué)法。比如在“順序程序設(shè)計(jì)”中，首先拋出“10+20=？”的算式。學(xué)生會(huì)疑惑為什么會(huì)拋出這么簡(jiǎn)單的問(wèn)題呢？進(jìn)而產(chǎn)生興趣。那么C語(yǔ)言中怎么實(shí)現(xiàn)這樣的算式哪？我們可以拿三個(gè)粉筆盒演示。第一個(gè)盒子放入10支粉筆，第二個(gè)盒子放入20支粉筆，然后把他們都倒入第三個(gè)盒子中。在此過(guò)程中，學(xué)生的思維通過(guò)從抽象到形象的轉(zhuǎn)變，深刻理解了C語(yǔ)言中內(nèi)存結(jié)構(gòu)，賦值等知識(shí)點(diǎn)。接下來(lái)學(xué)習(xí)賦值語(yǔ)句的語(yǔ)法就會(huì)很容易接受了。

（2） 基于計(jì)算思維的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)。教師通過(guò)任務(wù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)，采用計(jì)算思維解決問(wèn)題，培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力。比如在學(xué)習(xí)“冒泡排序”時(shí)，將學(xué)生分組。讓每個(gè)組的學(xué)生隨機(jī)站成一排，然后按身高排序。學(xué)生在完成這個(gè)任務(wù)的過(guò)程中就會(huì)思考如何進(jìn)行排序的問(wèn)題。既培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力，又增強(qiáng)了他們的學(xué)習(xí)自主性。

又比如在講解“移位”運(yùn)算時(shí)，可以讓某一排同學(xué)起立依次向前移動(dòng)一個(gè)座位，這樣學(xué)生對(duì)移位運(yùn)算過(guò)程中的溢出與補(bǔ)位就會(huì)有更清晰的理解了。

（3）引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。在部分內(nèi)容設(shè)置上引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和舉一反三的能力。比如在完成一維數(shù)組的學(xué)習(xí)后，可以將二維數(shù)組的內(nèi)容作為課下學(xué)習(xí)內(nèi)容，上課時(shí)通過(guò)答疑，討論等形式鞏固學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握，這樣既發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，又提高了學(xué)習(xí)的興趣與信心。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，計(jì)算思維教育著眼于思維方式的養(yǎng)成，與傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性、整體性不同，計(jì)算思維要求明確將思維方式講出來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生有意識(shí)的采用計(jì)算思維解決復(fù)雜問(wèn)題。C語(yǔ)言作為大一新生入學(xué)接觸到第一門(mén)程序設(shè)計(jì)課程，采用計(jì)算思維方法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)思維方式的養(yǎng)成，對(duì)學(xué)生今后的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)是很有意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周以真.計(jì)算思維[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3 （11）.

[2] 康葦葦.基于計(jì)算思維的C語(yǔ)言教學(xué)模式分析與案例設(shè)計(jì)[D].重慶師范大學(xué)，2015.

[3] 徐新海，林宇斐.注重計(jì)算思維的啟發(fā)式C語(yǔ)言語(yǔ)法教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育，2014.

[4] 陳國(guó)良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011.