新工科背景下《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)改革與探討

任小燕

一、引言

在以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正驅(qū)動(dòng)著新經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展的大背景下，我國(guó)的企業(yè)迫切需要新型的工科人才，高等工程教育改革也受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注。2017年上半年教育部先后以《復(fù)旦共識(shí)》、《天大行動(dòng)》、《北京指南》等文件為標(biāo)志，提出新工科的概念并啟動(dòng)了我國(guó)工程教育改革的人才培養(yǎng)計(jì)劃。

我校的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程面向的是大一理工專業(yè)的學(xué)生，其前驅(qū)課程是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，該課程屬于計(jì)算機(jī)通識(shí)類課程，其理論知識(shí)覆蓋了計(jì)算機(jī)信息編碼、算法、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全、計(jì)算機(jī)新技術(shù)等;授課內(nèi)容比較寬泛，只能簡(jiǎn)單的介紹入門級(jí)的知識(shí)，受限于學(xué)時(shí)限制無(wú)法深入展開。大部分學(xué)生通過(guò)該前驅(qū)課學(xué)習(xí)后有了計(jì)算機(jī)的基本概念，但是沒(méi)有系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)和計(jì)算思維理念，在學(xué)習(xí)C語(yǔ)言這門課程時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)受困于語(yǔ)法細(xì)節(jié)，忙于調(diào)試各種語(yǔ)法錯(cuò)誤，在該課程推進(jìn)的過(guò)程中會(huì)有同學(xué)漸漸產(chǎn)生受挫感，進(jìn)而喪失學(xué)習(xí)興趣。

二、改革具體措施

為了更好的培養(yǎng)出符合“新工科”需求的工科人才，按照“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的要求，經(jīng)過(guò)和各個(gè)工科專業(yè)專家請(qǐng)教、資深教師討論以及往屆學(xué)生的回訪等方式方法，針對(duì)C語(yǔ)言課程教學(xué)過(guò)程中存在的不足，我校對(duì)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》這門課程進(jìn)行了以下改革措施。

（一）教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

傳統(tǒng)的C語(yǔ)言教學(xué)內(nèi)容是按照教材的順序以概述、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)計(jì)算、順序選擇循環(huán)三大結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體等組織教學(xué)。而事實(shí)上，從編程調(diào)試第一個(gè)hello world程序開始，學(xué)生就開始接觸到各種系統(tǒng)庫(kù)函數(shù)，但是按照傳統(tǒng)的進(jìn)度學(xué)生在前半個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)中會(huì)花大量的精力去理解零散的語(yǔ)法、錯(cuò)誤調(diào)試等，沒(méi)有形成模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，等到課程后期接觸到函數(shù)時(shí)就很難對(duì)函數(shù)整體認(rèn)知，甚或有部分學(xué)生雖然以高分修完了課程，但是完全不能理解結(jié)構(gòu)化自頂向下的程序設(shè)計(jì)理念，更不論與人合作解決復(fù)雜問(wèn)題參與可能性。為了突破學(xué)生教科書代碼式學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)生項(xiàng)目合作能力，經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究論證，我們將C語(yǔ)言的課程教學(xué)內(nèi)容順序做了調(diào)整，將函數(shù)提前至三大結(jié)構(gòu);即學(xué)生了解了C語(yǔ)言本身支持的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)計(jì)算后，借助于學(xué)生的已有的知識(shí)背景引入函數(shù)概念。比如通過(guò)一個(gè)教務(wù)管理系統(tǒng)作為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何自頂向下實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)？這個(gè)時(shí)候，學(xué)生基本沒(méi)有復(fù)雜的語(yǔ)法概念，教師盡可能地從功能結(jié)構(gòu)劃分的角度引導(dǎo)學(xué)生將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)化整為零，劃分成幾個(gè)教師管理、學(xué)生管理、課程管理、成績(jī)管理等子系統(tǒng)，然后將這些子系統(tǒng)逐步求精，細(xì)化成若干個(gè)功能邏輯功能相對(duì)集中、易于實(shí)現(xiàn)的模塊。在激發(fā)了學(xué)生求解問(wèn)題的興趣后，教師可以趁熱打鐵告知學(xué)生函數(shù)的益處是代碼重用、共享性性等，并且本課程后面的章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)會(huì)圍繞這個(gè)教務(wù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。后面講述三大結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以結(jié)合函數(shù)知識(shí)點(diǎn)模擬編寫相關(guān)的子模塊。比如在實(shí)現(xiàn)一個(gè)原型的教師管理子模塊的時(shí)，就可以結(jié)合順序結(jié)構(gòu)，按照數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)輸出的傳統(tǒng)的處理順序，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的程序編寫。在此原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上逐步求精，譬如當(dāng)需要輸入、存儲(chǔ)和管理的數(shù)據(jù)量比較多時(shí)，就可以適時(shí)的引入循環(huán)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)體數(shù)組等概念，啟發(fā)學(xué)生完善相關(guān)子模塊。在優(yōu)化系統(tǒng)的同時(shí)，繼續(xù)強(qiáng)化函數(shù)的具體應(yīng)用，從函數(shù)名稱命名、函數(shù)的參數(shù)傳遞、返回值等細(xì)節(jié)著手，加深理解函數(shù)的作用。

將函數(shù)教學(xué)內(nèi)容前置后，其后的三大結(jié)構(gòu)、數(shù)組、文件、指針等教學(xué)內(nèi)容可以繼續(xù)滲透強(qiáng)化函數(shù)的知識(shí)點(diǎn)，便于將函數(shù)的思想貫穿于整個(gè)教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)。這種教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整一方面可以更好地幫助學(xué)生理解并有更多的機(jī)會(huì)去應(yīng)用模塊化編程的思想;另外也更利于培養(yǎng)學(xué)生算法的認(rèn)知實(shí)踐能力、項(xiàng)目合作能力和計(jì)算思維能力。

（二）教學(xué)模式革新

傳統(tǒng)的語(yǔ)言類課程教學(xué)采用的是教師理論課主講學(xué)生模擬代碼編寫實(shí)踐的模式，作為一門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，面對(duì)尚不具備編程能力和計(jì)算思維能力的初學(xué)者，面對(duì)嚴(yán)苛晦澀難懂、易錯(cuò)的語(yǔ)法對(duì)學(xué)生是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好的循序漸進(jìn)地掌握課程知識(shí)點(diǎn)，在綜合調(diào)研了各種教學(xué)模式和教研室研討的基礎(chǔ)上，我校最終將該課程的教學(xué)模式革新為基于CDIO的工程教育模式 ，將一個(gè)具體的項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施作為本課程的整個(gè)知識(shí)點(diǎn)的大背景。其優(yōu)勢(shì)是一方面充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外也可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、激發(fā)學(xué)習(xí)潛能。在理論教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)中，盡可能的引導(dǎo)學(xué)生利用已知的知識(shí)背景構(gòu)建相關(guān)的場(chǎng)景解決問(wèn)題，可以盡可能的把課堂的話語(yǔ)權(quán)交給學(xué)生，通過(guò)學(xué)生的討論、講解教師點(diǎn)評(píng)的方式推進(jìn)課程的教學(xué)。比如，在介紹數(shù)據(jù)類型知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，任課教師可以拋出構(gòu)建教師實(shí)體模型需要采集哪些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以什么樣的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)等問(wèn)題，請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)講出自己的思想并給出基本的結(jié)構(gòu)，然后教師針對(duì)學(xué)生的答案進(jìn)行講評(píng)。

（三）教學(xué)輔助手段的增加

教學(xué)內(nèi)容的改革避免了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中注重全面的知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)不突出的缺陷，教學(xué)模式的革新融入了項(xiàng)目、軟件工程的思想，為了更好的實(shí)現(xiàn)新工科培養(yǎng)目標(biāo)，我校在C語(yǔ)言課程改革中充分利用教學(xué)輔助手段輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。首先，依托校內(nèi)資源創(chuàng)條件，利用我校已有的求索學(xué)堂網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，結(jié)合多媒體技術(shù)、視頻剪輯技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建立了課程互動(dòng)網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)資源的發(fā)布、微課的發(fā)布、作業(yè)發(fā)布和部分作業(yè)的自動(dòng)批閱、師生的互動(dòng)等。其次，充分引入微課、中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了一種可能。這些輔助手段為學(xué)生課余的自主學(xué)習(xí)提供了更多的途徑，掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，同時(shí)也讓學(xué)生能更好的專注于主動(dòng)的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。

（四）教學(xué)考核模式的改革

由于單一的考核方式難以體現(xiàn)新工科體系下對(duì)學(xué)生多個(gè)維度的要求，也為更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，我校對(duì)本課程的考核方式做了調(diào)整，將期末考試成績(jī)分為機(jī)試和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分，分值各占60%和40%。機(jī)試考查學(xué)生課程知識(shí)點(diǎn)的掌握度，包括基本的語(yǔ)法、代碼閱讀能力、實(shí)際編程能力等。實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要考核學(xué)生每一個(gè)小項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)及代碼編寫能力，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的創(chuàng)新、溝通合作能力也納入考核范疇。

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