基于計算思維的高職院校C語言教學(xué)改革研究

紀(jì)緒

摘要：該文針對目前高職院?！癈語言程序設(shè)計”課程教學(xué)中存在的問題，基于計算思維教育理念，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等幾個方面進行教學(xué)改革研究，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計算思維；教學(xué)改革；C語言程序設(shè)計

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）26-0120-02

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 計算思維概念的出現(xiàn)

2006年，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的周以真教授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。總的來說，周教授認(rèn)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)。因此，在計算機科學(xué)教育中應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)計算思維為核心。隨著計算思維概念的提出，對國內(nèi)計算機教育提出了新的要求，也得到了計算機教育界的關(guān)注，在高校中如何推進計算思維的培養(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)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀

C語言是計算機專業(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語言功能豐富，表達(dá)能力強，使用靈活，應(yīng)用面廣，程序效率高，可移植性好，既具有高級語言的優(yōu)點，又具備低級語言的很多優(yōu)點，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。然而，由于本課程開設(shè)主要是面向大一剛?cè)胄５膶W(xué)生，多數(shù)學(xué)生對程序設(shè)計沒有基礎(chǔ)，缺乏計算機軟硬件基本知識，存在知識銜接問題；在目前高職院校的C語言程序設(shè)計教學(xué)中，基本是以教師講授作為主導(dǎo)，教學(xué)過程一般都是采用純數(shù)學(xué)的抽象案例，如求最大值、求和、對數(shù)值排序等等，這種教學(xué)方式對職業(yè)院校學(xué)生來說會感覺抽象、枯燥，因而難以理解和接受，進而影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能達(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語言教學(xué)，針對高職院校的C語言教學(xué)改革顯得尤其重要。具體來看問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1） 學(xué)習(xí)目的不明確

在開始上課時，很多學(xué)生并不知道C語言能用來做什么，為什么要學(xué)習(xí)C語言。我們做任何事情，只有知道其意義，我們才會去做，也才會做好。C語言應(yīng)用廣泛，程序員考試、計算機等級考試等需要用到C語言只是學(xué)習(xí)C語言的表面原因，通過C語言的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力來解決實際問題才是核心目的。如果學(xué)生沒有明確學(xué)習(xí)目的，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） 教學(xué)內(nèi)容缺乏實用性與趣味性

由于C語言涉及的概念比較復(fù)雜，規(guī)則繁多。隨著課程的深入，相對難以理解、使用中容易出錯的內(nèi)容會比較多，因此會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。此時如果在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上缺乏實用性與趣味性，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，通過每個單元內(nèi)容的講解讓學(xué)生掌握相關(guān)知識點，再通過布置練習(xí)讓學(xué)生實踐中體會和理解有關(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。也會使學(xué)生無法將所學(xué)知識點應(yīng)用于具體實際項目來解決實際問題，同時也會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中過分注重語法規(guī)則而忽略了編程的本質(zhì)。

因此，在C語言程序設(shè)計的教學(xué)改革中以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力為導(dǎo)向，強調(diào)思維方式的養(yǎng)成，以應(yīng)用為背景，加深學(xué)生對C語言的理解與運用能力，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 基于計算思維能力的培養(yǎng)對C語言程序設(shè)計課程進行改革

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(rèn)識：

1） 基于計算思維理念，針對學(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)計能力，能夠應(yīng)用計算機解決問題，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)計的核心目的在于掌握解決實際問題的技能。因此，應(yīng)以所學(xué)知識能夠提高學(xué)生邏輯思維能力為原則，對課程標(biāo)準(zhǔn)進行科學(xué)的調(diào)整，突出C語言學(xué)習(xí)中計算思維理念的養(yǎng)成。

2） 基于計算思維，對C語言教學(xué)內(nèi)容組織進行改革

針對目前教學(xué)內(nèi)容組織上只注重知識點講授而未體現(xiàn)出程序設(shè)計理念的現(xiàn)狀，在教學(xué)內(nèi)容組織上要更強調(diào)計算思維的培養(yǎng)，強化學(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語言教學(xué)過程中， 應(yīng)采用數(shù)個與真實生活場景密切相關(guān)的項目，如打字游戲、猜牌游戲、學(xué)員成績管理系統(tǒng)、投票系統(tǒng)、競賽選手打分排序等多個項目，教師通過模擬的真實生活場景講解引出技術(shù)內(nèi)容。項目選擇考慮到實用性，趣味性，從而幫助學(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。

3） 基于計算思維，對C語言教學(xué)方法進行改革

在教學(xué)方法上，強調(diào)任務(wù)驅(qū)動，即設(shè)置多個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境作為一個單獨的任務(wù)，而每個學(xué)習(xí)情境映射為c語言中最重要的知識點，所有學(xué)習(xí)情境聯(lián)系起來成為一個完整的項目。在整個教學(xué)過程中，體現(xiàn)出項目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動，教學(xué)做一體化，逐層分解相關(guān)知識點，引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力。在此過程中可以結(jié)合多種教學(xué)方法：

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

（2） 基于計算思維的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。教師通過任務(wù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，學(xué)生通過完成任務(wù)，采用計算思維解決問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。比如在學(xué)習(xí)“冒泡排序”時，將學(xué)生分組。讓每個組的學(xué)生隨機站成一排，然后按身高排序。學(xué)生在完成這個任務(wù)的過程中就會思考如何進行排序的問題。既培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力，又增強了他們的學(xué)習(xí)自主性。

又比如在講解“移位”運算時，可以讓某一排同學(xué)起立依次向前移動一個座位，這樣學(xué)生對移位運算過程中的溢出與補位就會有更清晰的理解了。

（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，上課時通過答疑，討論等形式鞏固學(xué)生對相關(guān)知識的掌握，這樣既發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，又提高了學(xué)習(xí)的興趣與信心。

4 結(jié)束語

綜上，計算思維教育著眼于思維方式的養(yǎng)成，與傳統(tǒng)教育強調(diào)知識的系統(tǒng)性、整體性不同，計算思維要求明確將思維方式講出來，培養(yǎng)學(xué)生有意識的采用計算思維解決復(fù)雜問題。C語言作為大一新生入學(xué)接觸到第一門程序設(shè)計課程，采用計算思維方法進行教學(xué)設(shè)計，強調(diào)思維方式的養(yǎng)成，對學(xué)生今后的專業(yè)知識學(xué)習(xí)是很有意義的。

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[通聯(lián)編輯：王力]