基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革的探索與研究

蘇 暢，郭樹強(qiáng)，姜萬昌，劉 迪

(東北電力大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，吉林 吉林 132012)

要建成一個(gè)創(chuàng)新型國家，要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國家的目標(biāo)必然要加強(qiáng)創(chuàng)新型技術(shù)人才的培養(yǎng)，而學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的缺乏也是高等教育教學(xué)改革面臨的問題。在高等教育的改革措施中已提出：“探索發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的途徑，支持學(xué)生參與科學(xué)研究，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)?！倍訌?qiáng)實(shí)踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，創(chuàng)新的根本在實(shí)踐。近年來，每年都有數(shù)以萬計(jì)的本科畢業(yè)生走向社會(huì)和工作崗位，但是往往表現(xiàn)出不能盡快適應(yīng)工作環(huán)境、實(shí)踐能力較弱的問題。因此，如何在新形勢下針對(duì)存在的問題，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，探索一種基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)改革方式，成為保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。

C語言程序設(shè)計(jì)課程是大多數(shù)高校學(xué)生的必修課，該課程主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來解決實(shí)際問題的能力。與傳統(tǒng)課程的重理論性相比，C語言程序設(shè)計(jì)課程具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，要求學(xué)生既要掌握理論知識(shí)，又要掌握操作技能，并能在實(shí)際中熟練應(yīng)用。在研讀大量相關(guān)資料[1-6]以及對(duì)多年實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行分析思考總結(jié)后，探索研究基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革，將理論與實(shí)踐密切聯(lián)系，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的主要問題

(一) 學(xué)生語言基礎(chǔ)不同

通過課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查和課上對(duì)學(xué)生聽課狀態(tài)的觀察及學(xué)習(xí)效果的詢問，以及課下與課題組老師交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生程序設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)不同，參差不齊。所有學(xué)生的語言基礎(chǔ)分為以下幾種情況：很小一部分學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之前就接觸和學(xué)習(xí)過程序設(shè)計(jì)語言并獨(dú)自研究和編寫過程序；個(gè)別學(xué)生大學(xué)入學(xué)后在學(xué)習(xí)本門課程之前就自學(xué)了程序設(shè)計(jì)語言，有了一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；而大部分學(xué)生沒有任何程序設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)。前兩種學(xué)生上課時(shí)能跟住老師授課節(jié)奏，上課期間師生交流好，課下也能及時(shí)和老師溝通，學(xué)習(xí)效果很好。毫無基礎(chǔ)的學(xué)生也分為兩類，一類學(xué)生課前能按計(jì)劃提前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，課上就能跟住老師教授的學(xué)習(xí)內(nèi)容，另一類學(xué)生課前不預(yù)習(xí)課后不復(fù)習(xí)，課上就需要緊跟老師授課進(jìn)度，部分學(xué)生表現(xiàn)出很吃力的狀態(tài)。

(二) 實(shí)踐環(huán)節(jié)重視程度不夠

雖然現(xiàn)在教學(xué)是以學(xué)生為主體，但還是以老師為中心。大部分教師課上期間仍然占據(jù)課堂的主體位置，課上的大多數(shù)時(shí)間還是用在講授理論知識(shí)上，實(shí)踐操作時(shí)間少，還是把關(guān)注點(diǎn)放在學(xué)生理論知識(shí)的掌握上，學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)被忽視，導(dǎo)致學(xué)生由主體變?yōu)榭腕w，只能被動(dòng)接受知識(shí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力被消磨，師生之間的交流互動(dòng)少，課堂氣氛不活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)的興趣受到嚴(yán)重影響。

(三) 教師教學(xué)方法不靈活

教師授課過程中，大多數(shù)使用多媒體和板書結(jié)合，多媒體為主，板書為輔，但板書很少，多媒體上以文字為主，內(nèi)容量大，圖片動(dòng)畫少，枯燥乏味，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課上，老師基本是灌輸知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的案例少，實(shí)際操作演示少，老師中很少有通過項(xiàng)目或任務(wù)等方式將整門課程知識(shí)貫穿起來的，不同的知識(shí)點(diǎn)之間處于相互獨(dú)立狀態(tài)，學(xué)生自己很難建立知識(shí)之間的聯(lián)系。教師上課時(shí)很少根據(jù)不同的知識(shí)設(shè)置疑問或設(shè)置啟發(fā)性的問題，沒有很好地引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、研究問題，進(jìn)而解決問題，調(diào)動(dòng)不起來學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最終導(dǎo)致學(xué)生課上參與度低，聽課情緒低落，有些學(xué)生存在的問題多，自己還不知道從哪個(gè)問題問起，導(dǎo)致跟不上授課進(jìn)度，課上就玩手機(jī)或睡覺，學(xué)習(xí)狀態(tài)極差，最后成績非常不好。

二、C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

針對(duì)以上教學(xué)中存在的主要問題，基于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)及課程考核方式等方面進(jìn)行探索和研究，對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。

(一) 理論教學(xué)

合理科學(xué)的理論教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，極大地提高教學(xué)的質(zhì)量。

1.合理安排理論教學(xué)內(nèi)容

授課教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實(shí)際知識(shí)基礎(chǔ)合理安排組織教學(xué)。課前，教師就把語法知識(shí)點(diǎn)布置給學(xué)生，讓學(xué)生在課外進(jìn)行學(xué)習(xí)；對(duì)于自學(xué)就能會(huì)的淺顯易懂的知識(shí)點(diǎn)，老師課上就用簡潔概括性的語言講解總結(jié)概括。對(duì)于重難點(diǎn)難懂的知識(shí)，老師盡量化難為易，首先統(tǒng)一講解重難點(diǎn)知識(shí)及學(xué)生普遍存在的問題，通過通俗易懂的實(shí)際例子把知識(shí)講解明白，然后分配綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生小組討論協(xié)作開發(fā)，針對(duì)學(xué)生討論及開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，一步步引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新解題思路。例如：讓學(xué)生在線學(xué)習(xí)如何定義、初始化數(shù)組，以及如何引用數(shù)組元素等，課上教學(xué)過程中，重點(diǎn)講解數(shù)組語法規(guī)則中的注意事項(xiàng)并傳授編程方法及技巧，組織學(xué)生通過小組團(tuán)體協(xié)作，設(shè)計(jì)、編寫并實(shí)現(xiàn)一種排序算法，讓學(xué)生在實(shí)踐操作中不斷地鞏固基礎(chǔ)知識(shí)和語法，老師一步步引導(dǎo)學(xué)生尋求多種不同的解決方案，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

2.寓教于樂

目前，很多高校中，學(xué)生都存在不同程度的缺勤或課上睡覺、玩手機(jī)，原因不同，重要的一點(diǎn)就是學(xué)生把學(xué)習(xí)當(dāng)成任務(wù)，甚至是負(fù)擔(dān)，從學(xué)習(xí)中找不到快樂，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性都不高，對(duì)學(xué)習(xí)沒有興趣[7]。面對(duì)沒有生氣的課堂，老師教的不快樂，也只是完成任務(wù)似的完成教學(xué)。想要讓學(xué)生學(xué)得好，必須要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生在快樂中學(xué)，不是把學(xué)習(xí)當(dāng)成任務(wù)，而是享受。這就要求教師在教學(xué)過程中調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，積極與學(xué)生交流互動(dòng)。課堂氣氛活躍了，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來了，學(xué)生學(xué)的快樂了，老師教的也快樂了，教學(xué)效果事半功倍。

3.混合式教學(xué)方法

(1)問題教學(xué)法

教學(xué)過程中，如果只是教師一直在講，學(xué)生就會(huì)逐漸失去學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。所以，教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)計(jì)劃及學(xué)生所掌握的知識(shí)，把每個(gè)知識(shí)分解為幾個(gè)涵蓋本知識(shí)點(diǎn)的小的問題[8]，讓學(xué)生來分析，研究，解決，給出詳細(xì)的方案，教師根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行表揚(yáng)及肯定。這樣的教學(xué)方法，可以帶動(dòng)學(xué)生，讓他們能積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中，對(duì)知識(shí)的掌握理解有極大的好處。

(2)案例教學(xué)法

在實(shí)際教學(xué)過程中，教師依據(jù)要講授的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置對(duì)應(yīng)案例，通過案例將不同的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方式將知識(shí)傳授給學(xué)生。例如：在學(xué)習(xí)二維數(shù)組時(shí)，教師可設(shè)置一個(gè)案例，求每行數(shù)組元素的平均值，就可以聯(lián)系實(shí)際去解決這個(gè)問題，這個(gè)問題類似于要求不同班級(jí)一門課程各自的平均分，思考怎么利用現(xiàn)在所學(xué)的二維數(shù)組的知識(shí)去解決，解決問題的思路清晰后，就可以用程序語句編寫出來，然后上機(jī)運(yùn)行調(diào)試，引導(dǎo)學(xué)生使用不同的方法解決，再思考如何按列求均值，逐步引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。案例教學(xué)法使用得當(dāng)，可以實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果，學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，既能促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，又能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。

(3)啟發(fā)式教學(xué)法

教師在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的過程中，通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拓展，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，學(xué)生在遇到問題時(shí)，很自然地就會(huì)對(duì)問題進(jìn)行分析，考慮解決方法，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，又掌握了程序設(shè)計(jì)的思維和方法。在教學(xué)時(shí)，利用知識(shí)之間的聯(lián)系設(shè)置深淺難易不同的，具有啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生通過分析，研究，解決；或者教師可以在操作演示時(shí)設(shè)置不同類型的錯(cuò)誤，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而去分析解決；或給出一個(gè)題目，通過對(duì)題目的分析，引領(lǐng)學(xué)生逐步獨(dú)立完成，在學(xué)生解決問題的過程中，教師根據(jù)學(xué)生進(jìn)度提出不同的啟發(fā)性問題，對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行有針對(duì)性的分析指導(dǎo)。通過師生之間對(duì)問題的交流分析研究，既能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)分析解決問題的能力，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,以及創(chuàng)新能力。

(二) 實(shí)踐教學(xué)

在實(shí)踐教學(xué)的講授環(huán)節(jié)[9]，學(xué)生占據(jù)課堂的主體地位，教師占主導(dǎo)地位。教師在講授知識(shí)的時(shí)候，不是“授人以魚”，而是注重“授人以漁”。教師重點(diǎn)講授知識(shí)中的重難點(diǎn)內(nèi)容，在講解知識(shí)的過程中，傳授學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，教授學(xué)生程序設(shè)計(jì)的思維和方法，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性的能力。

每次實(shí)踐教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)[10]分三個(gè)階段完成，第一階段學(xué)生按照老師提供的實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行實(shí)際上機(jī)編程；第二階段老師根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)課知識(shí)要求提出新的問題，學(xué)生根據(jù)老師提出的問題，對(duì)問題進(jìn)行分析、理解和解決，本階段培養(yǎng)學(xué)生問題分析、算法分析及獨(dú)立編寫程序的能力；第三階段學(xué)生登錄考試系統(tǒng)進(jìn)行知識(shí)測試，本階段學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)題目及已給部分程序段將程序進(jìn)行完善，從而解決問題。通過本階段的實(shí)踐，既覆蓋了所有的理論知識(shí)點(diǎn)，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新思維。每次實(shí)踐教學(xué)都是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的理解和掌握的檢驗(yàn)。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生的算法分析能力、創(chuàng)新的程序設(shè)計(jì)思維和程序設(shè)計(jì)能力都得到了極大的提高。

(三) 課程考核方式

經(jīng)過對(duì)課程的探索與研究，本課程采用過程化的考核方式，期末總成績由課程實(shí)驗(yàn)成績、上機(jī)考試成績和期末筆試成績?nèi)糠纸M成。

課程實(shí)驗(yàn)和上機(jī)考試環(huán)節(jié)重點(diǎn)考核學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)際操作的結(jié)合。教師通過對(duì)課程實(shí)驗(yàn)和上機(jī)考試中不同問題的理解、分析、研究、算法設(shè)計(jì)及程序編寫實(shí)現(xiàn)等過程的引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及積極性，學(xué)生能研究出不同的算法及各種簡潔高效的程序，在整個(gè)過程中很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。期末筆試環(huán)節(jié)重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解和掌握程度，以及學(xué)以致用的能力。學(xué)生通過解決一個(gè)個(gè)新的問題，既加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，又培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力及創(chuàng)新能力。

通過對(duì)課程考核方式進(jìn)行改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣被激發(fā)起來，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性得到了提高，學(xué)生的理論知識(shí)掌握得更好，程序設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力得到了很好的鍛煉和培養(yǎng)。

三、結(jié) 語

C語言程序設(shè)計(jì)課程建設(shè)經(jīng)過本次教學(xué)改革取得了明顯成效，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到極大激發(fā)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、程序設(shè)計(jì)能力、綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性都得到了明顯的提高。學(xué)生參與ACM、挑戰(zhàn)杯及全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽等各種競賽的人數(shù)和獲獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)顯著增多，獲獎(jiǎng)等級(jí)明顯上升。參賽人數(shù)由原來的幾人增加到現(xiàn)在的幾十人，獲獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)由原來的幾項(xiàng)到現(xiàn)在的幾十項(xiàng)，獲獎(jiǎng)等級(jí)原來最高省級(jí)一等獎(jiǎng)，現(xiàn)在最高國家一等獎(jiǎng)。在近兩年的全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試中，學(xué)生的過級(jí)率也明顯提高。隨著科技的迅猛發(fā)展，每個(gè)人只有不斷提高計(jì)算機(jī)技能，才能跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。因此，對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的探索與研究，還需持續(xù)進(jìn)行下去。