“C語言程序設(shè)計”課程教學(xué)改革與實踐

靳小燕 魏慧琴 周圍

摘 要 C語言程序設(shè)計課程是大學(xué)理工科各專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生計算機應(yīng)用能力的一門重要的基礎(chǔ)課程，也是我校理工類學(xué)生選課人數(shù)最多的一門編程類課程。針對目前C語言程序設(shè)計課程教學(xué)中存在的問題進行教學(xué)改革與實踐。通過C語言程序設(shè)計的課程改革，建立高效的在線程序自動批改系統(tǒng)，進行題庫資源建設(shè)，融合專業(yè)特色，對不同專業(yè)的學(xué)生，可以結(jié)合其專業(yè)特點，講解一些和專業(yè)知識相關(guān)的案例，并進行實踐;培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計課的興趣，提高編程能力。

關(guān)鍵詞 C語言程序設(shè)計 教學(xué)改革 在線批改 題庫 專業(yè)特色

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.03.055

Teaching Reform and Practice of "C Language Programming"

JIN Xiaoyan， WEI Huiqin， ZHOU Wei

（School of Computer and Information Technology， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044）

Abstract C language programming is an important technical basic course for cultivating students' computer application ability in various majors of university science and engineering. Programming ability is one of the most demanding vocational skills in today's society. In view of the problems existing in the teaching of C language programming course， the teaching reform and practice are carried out. Through the curriculum reform of C language programming， an efficient online program automatic correction system is established， the resources of the question bank are constructed， and the professional characteristics are integrated. For students of different majors， some cases related to professional knowledge can be explained and practiced according to their professional characteristics; Cultivate students' interest in learning programming and improve their programming ability.

Keywords C language programming; teaching reform; online correction; question bank; professional characteristics

C語言是一種應(yīng)用較為廣泛的面向過程的計算機高級語言，很多高等院校都開設(shè)了這門課。在我校，尤其是通信專業(yè)，電氣專業(yè)等本科生必選的計算機基礎(chǔ)課程，也是給其他理工科專業(yè)推薦的公共基礎(chǔ)課。主要是培養(yǎng)各個專業(yè)的學(xué)生掌握用計算機解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，為后續(xù)的計算機課程或相關(guān)的專業(yè)課打下良好的基礎(chǔ)，比如學(xué)完C語言程序設(shè)計課，可以再學(xué)習(xí)C++程序設(shè)計;或者電氣學(xué)院的學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)單片機課，其中的案例也是用C語言編寫的。由此我們可以說，C語言程序設(shè)計課程的教學(xué)質(zhì)量的好壞會影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。

C語言程序設(shè)計課程是我校開設(shè)的全校性限選課，共48學(xué)時，每年選課人數(shù)超過兩千人。

1 本課程教學(xué)中的問題分析

首先，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性不夠;C語言程序課程的學(xué)習(xí)有其自身的特點，就是要通過大量具體的上機實驗訓(xùn)練，在實踐中提高編程的基本能力，并將程序設(shè)計的思想逐步理解和應(yīng)用。尤其對于非計算機專業(yè)的學(xué)生，似乎不是太明白學(xué)習(xí)一門編程語言有什么用，也不太清楚此課程對他們自己的專業(yè)有什么樣的幫助。因此，在教學(xué)的過程中為學(xué)生建立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)是非常重要的。

其次，在實踐教學(xué)中，由于缺乏高效的課程交流平臺，教師無法及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果。學(xué)生自己在課下的上機環(huán)節(jié)不能得到老師的及時輔導(dǎo)，通常遇到問題容易放棄，并且存在作業(yè)拷貝現(xiàn)象。隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通過電子郵件來完成和傳統(tǒng)的作業(yè)批改方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的發(fā)展需要。

第三，目前這門課的教學(xué)基于同一個教學(xué)大綱，教師講授的內(nèi)容范圍一致，沒有按不同專業(yè)分類。通過調(diào)查，了解到多數(shù)學(xué)生希望在進行綜合程序設(shè)計中能做和自己專業(yè)相近的項目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得良好的教學(xué)效果，為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。例如：電氣學(xué)院后續(xù)專業(yè)課程“單片機”，需要用C語言編程。而平時我們對這一塊的訓(xùn)練幾乎沒有。如何將C程序設(shè)計課程和學(xué)生專業(yè)相結(jié)合，建設(shè)適合不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)資源，是課程改革研究的重點。

2 課程教學(xué)改革與實踐

計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)上學(xué)習(xí)提供了可能和保障。本課題首先研究了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點，結(jié)合C語言課程的教學(xué)大綱，規(guī)劃和設(shè)計出相應(yīng)的知識模塊，圍繞這些知識模塊開發(fā)制作了本課程所需要的教學(xué)資源，比如PPT、各種題型的題目和難度各異的題目以及適用于不同專業(yè)的題目，并應(yīng)用于教學(xué)中。

2.1 自動批改系統(tǒng)的實現(xiàn)

通過書面、電子郵件來完成程序?qū)嵺`作業(yè)的方式和傳統(tǒng)的程序作業(yè)批改方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足該課程的實踐環(huán)節(jié)的需要，依托現(xiàn)有平臺，建立了自己的題庫，實現(xiàn)了C語言程序設(shè)計課程的遠(yuǎn)程作業(yè)提交自動批改，平臺系統(tǒng)具有對源代碼進行編譯和執(zhí)行的功能，并通過測試數(shù)據(jù)（一般為5組或5組以下）來檢驗程序運行是否正確，每道題都有評判結(jié)果，可以比較被測程序的輸出數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)答案的情況，然后進行打分，學(xué)生也能及時看到自己設(shè)計的程序是否正確。

2.2 融合專業(yè)特色的C語言程序設(shè)計課程

在C語言程序設(shè)計課程的教學(xué)過程中，除了基本的C語言基本語法知識的介紹，程序設(shè)計方法的建立，將數(shù)學(xué)領(lǐng)域一些有趣的問題引入課堂中，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，例如，針對數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生可以增加如下專題——數(shù)學(xué)黑洞問題，比如6174問題，任何不同的四位數(shù)（四位都一樣的除外），通過從大到小和從小到大的排列，得到差后再重復(fù)上述運算，至多7次，得到的答案都是6174。

算法可以分為以下幾個步驟：（1）分離整數(shù)中的各位數(shù)字;（2） 將各位數(shù)字重新排列成可能的最小數(shù); （3）將各位數(shù)字重新排列成可能的最大數(shù)。要將各位數(shù)字重新排列成可能的最小數(shù)，這就涉及排序問題，排序算法非常重要，應(yīng)用廣泛，從這一點，可以引導(dǎo)學(xué)生對排序問題進行研究，弄清楚有哪些排序算法，每種算法的思路和實現(xiàn)過程，開拓思路，尋找更好的算法。

對于電信學(xué)院的學(xué)生，增加如下案例，計算漢明距離，漢明距離是以理查德·衛(wèi)斯里·漢明的名字命名的。漢明距離是指兩個字符串（等長）對應(yīng)位置上的不同字符的總個數(shù)。也就是說，將一個字符串變成另一個字符串所需要換掉的字符個數(shù)。例如1011101 與 1001001 之間的漢明距離是 2。2143896 與 2233796 之間的漢明距離是 3。在一個有多個編碼的集合中，任何兩個編碼之間的漢明距離的最小值，我們稱它為最小漢明距離，這個值越大，碼組的抗干擾能力就越強，參考程序如下：

#include

int hamdist（char *a， char *b）

{

int dist = 0;

while （*a && *b） {

dist += （*a ！= *b） ？ 1 ： 0;

*a++;

*b++;

}

return dist;

}

int main（）

{

char a[100]， b[100];

fgets（a，100，stdin）;

fgets（b，100，stdin）;

int dist = hamdist（a， b）;

printf（"%d＼n"， dist）;

return 0;

}

在程序中，可以定義數(shù)組，指針和函數(shù)，并學(xué)會使用fgets函數(shù)和函數(shù)調(diào)用等知識和編程小技巧。

在教學(xué)過程中，對于每個小問題都給出多種解決方案，讓學(xué)生體會在程序設(shè)計過程中可以在多種算法中靈活選擇，這樣就可以調(diào)動學(xué)生進行主動思維的積極性，課可以讓學(xué)生對所學(xué)的內(nèi)容進行更好地理解。

2.3 學(xué)習(xí)資源的建設(shè)

首先將不同專業(yè)學(xué)習(xí)的共同內(nèi)容按照知識點組織學(xué)習(xí)資源庫，然后再按專業(yè)組織不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容和案例，設(shè)計按專業(yè)分類的訓(xùn)練題目。數(shù)字資源表現(xiàn)形式多樣性;注重資源建設(shè)和學(xué)生的交互性。有利于整體提高學(xué)生的實際編程能力，取得好的學(xué)習(xí)效果。題庫中的題目如圖1、2、3所示。

圖1

課程資源初步建成后，大部分C語言代課老師使用題庫中的題給學(xué)生布置作業(yè)，編程題和改錯題放在C平臺上，300多道選擇題放在教務(wù)處課程平臺上，供校內(nèi)非計算機專業(yè)的學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的學(xué)生練習(xí)。通過對題庫的使用，以適合的方式讓學(xué)生進行試用，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高編程能力，取得了較好的教學(xué)效果。下一步將對反饋意見進行分析，更好地進行教學(xué)改革。

3 展望

將專業(yè)特色融合到計算機程序設(shè)計課程中，不但可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以提高學(xué)生的編程能力和自信心。經(jīng)過教師們這幾年的教學(xué)實踐，我們看到教學(xué)效果還是比較好的。同時，對老師們提出了更高更嚴(yán)格的要求，需要花費更多的時間精力來備課，在課堂上需要額外講解與專業(yè)相關(guān)的案例，給平臺題庫補充更多的與專業(yè)相關(guān)的題目，不斷豐富課程資源，學(xué)習(xí)各專業(yè)的一些基本知識，課后及時對學(xué)生的問題進行答疑和解決。

對于目前C語言程序設(shè)計教學(xué)過程中存在的一些問題和不足之處，本文希望能夠理論與實踐相結(jié)合，探索C語言程序設(shè)計課的改革思路，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和資源，重視基礎(chǔ)教學(xué)的同時，融合專業(yè)特色，提高學(xué)生的編程能力。

參考文獻

[1] 蘇小紅，王甜甜，張羽.基于大班翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式探索與實踐.中國大學(xué)教學(xué)，2017（7）：54-62.

[2] 何欽銘，顏輝，蘇小紅，等.“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)實施方案[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（5）：62-65.

[3] 賴曉晨.程序設(shè)計課程創(chuàng)新教學(xué)模式探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2008（7）：42-44.