“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)體系和模式探討

摘要:本文針對(duì)“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題，探討“C程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)體系和模式，強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力在“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中的重要性。

關(guān)鍵詞:C程序設(shè)計(jì);教學(xué)體系;教學(xué)模式

面向電子類專業(yè)大一新生開設(shè)的“C程序設(shè)計(jì)”是大學(xué)生入學(xué)后學(xué)習(xí)的第一門程序設(shè)計(jì)課程，它將對(duì)學(xué)生一生的程序設(shè)計(jì)技術(shù)、能力、風(fēng)格和習(xí)慣產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。然而，通過多年的教學(xué)實(shí)踐和調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生在學(xué)完“C程序設(shè)計(jì)”課程后，不能用C語言獨(dú)立編程解決實(shí)際問題，不能有效地將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。因此，在對(duì)“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)體系和模式進(jìn)行深入探討后，我們強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力在“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中的重要性。

1以程序設(shè)計(jì)為主，語言知識(shí)為輔貫穿整個(gè)教學(xué)過程

以往的“C程序設(shè)計(jì)”課程實(shí)際上是C語言課程。其教學(xué)重點(diǎn)在C語言本身，而非C程序設(shè)計(jì)。這樣的教學(xué)有悖于學(xué)習(xí)規(guī)律，因此，我們改革C程序設(shè)計(jì)教學(xué)，把授課重點(diǎn)從講授C語言規(guī)范轉(zhuǎn)移到講授C程序設(shè)計(jì)思想、方法和算法，注重學(xué)生形象思維訓(xùn)練，在整個(gè)教學(xué)過程中，注重學(xué)生C程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。這才是“授之以漁”[1]的教學(xué)方法。以下結(jié)合在數(shù)組教學(xué)中的一個(gè)實(shí)例闡述授課思路。

例如，輸入某班30名同學(xué)的身高，輸出最大值。

經(jīng)驗(yàn)豐富的軟件設(shè)計(jì)者都知道程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于找到解決問題的方法，即算法。根據(jù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想，當(dāng)拿到一個(gè)任務(wù)時(shí)，首先應(yīng)將這個(gè)問題自頂向下逐步細(xì)化[2]，逐層向下分解，直到滿足每一個(gè)要求為止。為了讓學(xué)生初步體會(huì)和理解這一思維方式，對(duì)程序設(shè)計(jì)有一個(gè)直觀的印象，授課時(shí)教師要從問題分析入手，逐步找出各個(gè)求解步驟的算法，并用N-S流圖描述，最后編出程序。

對(duì)于以上問題，通過初步分析可知求解過程需要經(jīng)過三個(gè)步驟，得到第一層的N-S流圖(如圖1所示)。然后分別求精各個(gè)部分，在求精某一部分時(shí)，完全可以不必顧忌其他部分。

圖1求學(xué)生身高的最大值

求精步驟1:輸入30個(gè)學(xué)生的身高，需要定義一個(gè)一維數(shù)組h[31]，并用一個(gè)循環(huán)來控制輸入。N-S流圖如圖2所示。

圖2輸入學(xué)生的身高

求精步驟2:求30個(gè)學(xué)生身高的最大值，可采用類似于打擂臺(tái)的方法，即先取第一個(gè)數(shù)，把它設(shè)為最大值max，然后再逐一與其余的數(shù)比較大小。N-S流圖如圖3所示。

繼續(xù)求精圖3中的“比較”:問題可描述為若h[i]>max，則用h[i]值更新max，否則max保持原來的值不變。N-S流圖如圖4所示。

圖3求出最大值圖4max與h[i]比較

步驟3只需一個(gè)輸出語句，不用繼續(xù)求精。至此，求最大值問題的算法求精工作全部完成。將上述各個(gè)N-S流圖綜合整理在一起，得到如圖5所示的綜合算法N-S流圖。根據(jù)該N-S流圖可以直接編寫程序。

圖5求學(xué)生身高的最大值

從上面的例子可以看出，在講授“C程序設(shè)計(jì)”課程時(shí)不是單純地講解程序的語法細(xì)節(jié)、解釋程序、給出運(yùn)行結(jié)果，而是講述一個(gè)問題的解決過程。在求解過程中講述C程序設(shè)計(jì)和C語言，讓學(xué)生不僅掌握C語言規(guī)范，也能夠解決實(shí)際問題，掌握C程序設(shè)計(jì)的思想、方法和算法。當(dāng)學(xué)生遇到新問題或使用其他語言編寫程序時(shí)能很快適應(yīng)，因?yàn)樗麄兯莆盏氖蔷幊棠芰Χ皇菃渭兊腃語言。

2采用基于問題的啟發(fā)、引導(dǎo)教學(xué)方式

大家都知道，問題是最好的老師，是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，沒有問題就沒有深入[3]。在“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)，即提出問題，留給學(xué)生時(shí)間思考、討論、解決問題，從而更深入地展開學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極型和主動(dòng)性。

例如，在講解C語言的數(shù)據(jù)類型概念時(shí)，為了讓學(xué)生切身感受一般整型數(shù)據(jù)、長(zhǎng)整型數(shù)據(jù)、單精度數(shù)據(jù)、雙精度數(shù)據(jù)所能保存數(shù)據(jù)范圍的不同，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的教學(xué)過程。

(1) 首先讓學(xué)生模仿求1到100之間所有自然數(shù)之和的方法來計(jì)算5!，并把求階乘變量s定義為短整型，學(xué)生很快得出正確結(jié)果。

(2) 然后改為計(jì)算8!，這時(shí)很多學(xué)生迅速將循環(huán)變量的終值改為8，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屏幕上沒有出現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果，而是為一個(gè)負(fù)數(shù)-25216，這個(gè)結(jié)果表示出現(xiàn)了“數(shù)據(jù)溢出”現(xiàn)象。學(xué)生對(duì)此結(jié)果非常困惑，提示學(xué)生將程序作一點(diǎn)修改，即把求階乘變量s定義為長(zhǎng)整型，試試看運(yùn)行情況如何，計(jì)算機(jī)給出了正確結(jié)果。

(3) 進(jìn)一步要求學(xué)生對(duì)程序稍作修改求20!，運(yùn)行后又發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)“數(shù)據(jù)溢出”現(xiàn)象。這時(shí)學(xué)生都猜測(cè)到問題可能又是出在變量所定義的數(shù)據(jù)類型上，提示學(xué)生查看教材，把s定義為單精度變量后，再運(yùn)行，問題解決。

(4) 繼續(xù)要求學(xué)生修改程序求40!，運(yùn)行后又發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)“數(shù)據(jù)溢出”現(xiàn)象，把s定義為雙精度變量后，再運(yùn)行，問題解決。到此為止，教師的教學(xué)目標(biāo)已基本達(dá)到。

在本例中，程序整體變化不大，占用時(shí)間也不多，但通過如此一個(gè)操作過程，學(xué)生對(duì)一般整型數(shù)據(jù)、長(zhǎng)整型數(shù)據(jù)、單精度實(shí)型數(shù)據(jù)和雙精度實(shí)型數(shù)據(jù)之間的區(qū)別和用法一目了然。另外，自己動(dòng)手動(dòng)腦設(shè)計(jì)調(diào)動(dòng)了學(xué)生在操作過程中探究和解決問題的積極性和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。這樣做不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生問題求解和編程能力，也培養(yǎng)了其探索和創(chuàng)新能力。

3加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題能力

“C程序設(shè)計(jì)”課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生只聽不練根本達(dá)不到學(xué)習(xí)該課程的目的。曾有學(xué)生問:“學(xué)習(xí)C語言有什么用?”這說明學(xué)生對(duì)“C程序設(shè)計(jì)”課程認(rèn)識(shí)不足，還不能充分理解課程的目標(biāo)與意義。因此，在理論教學(xué)的同時(shí)，還要加強(qiáng)上機(jī)實(shí)踐教學(xué)，將上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿于課程教學(xué)的全過程[4]。值得注意的是，在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中要采取與理論教學(xué)不同的方法，即以學(xué)生為主，教師為輔，通過必要的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)題的選擇上，要充分考慮實(shí)驗(yàn)題和理論教學(xué)的銜接以及實(shí)驗(yàn)題的綜合可操作性、趣味性和適當(dāng)?shù)碾y度。這樣使得所學(xué)理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證和應(yīng)用，學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)的成就感，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了實(shí)際動(dòng)手編程和調(diào)試程序的能力。

除了在教學(xué)過程中開設(shè)各種上機(jī)實(shí)驗(yàn)，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，教師還需在整個(gè)“C程序設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容學(xué)習(xí)完后加入C課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于大一新生沒有學(xué)習(xí)過軟件工程等課程，缺乏開發(fā)軟件的經(jīng)驗(yàn)，因此，課程設(shè)計(jì)的選題要難度適中，工作量適當(dāng)，能夠激發(fā)學(xué)生興趣。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)題目要達(dá)到理論和實(shí)際相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的目的。因此課程設(shè)計(jì)選題主要分兩大類。一類是選擇接近生活、學(xué)生熟悉的題目，如學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)、學(xué)生食堂管理系統(tǒng)和自動(dòng)販賣機(jī)系統(tǒng)等。另一類選擇邏輯性、趣味性較強(qiáng)的智巧類題目，如猜數(shù)游戲、萬年歷和五子棋等。

為了給學(xué)生提供比較寬松的實(shí)踐環(huán)境，在課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，應(yīng)以學(xué)生為主體，教師只需加強(qiáng)整體的組織和提供必要的輔導(dǎo)。對(duì)于各類設(shè)計(jì)題，學(xué)生可以以小組為單位(2～3人)，共同圍繞要解決的問題，進(jìn)行分析和研究，查閱、自學(xué)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，確定技術(shù)路線和實(shí)施方案，組內(nèi)分工，合作完成，最后分組答辯評(píng)分。這樣的模擬實(shí)際軟件開發(fā)演練，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從根本上提高了其程序設(shè)計(jì)能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

4合理利用校園資源，創(chuàng)建優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境

C程序設(shè)計(jì)課程可用的資源之一是校園網(wǎng)絡(luò)，為

此，我們專門設(shè)計(jì)和開發(fā)了基于校園網(wǎng)的“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)網(wǎng)站。本網(wǎng)站免費(fèi)向?qū)W校內(nèi)所有正在學(xué)習(xí)或已學(xué)過“C程序設(shè)計(jì)”課程的學(xué)生開放。網(wǎng)站包含的主要功能有用戶管理、教學(xué)資源管理、作業(yè)管理、題庫管理、考試管理、師生交流等。

用戶管理模塊主要用于用戶的權(quán)限分配和管理。教學(xué)資源管理模塊主要是發(fā)布和管理各種教學(xué)資源，如課件、教學(xué)視頻、教材、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范庫、參考資料等。作業(yè)管理模塊主要是教師在網(wǎng)上發(fā)布作業(yè)，學(xué)生提交作業(yè)，教師批改作業(yè)等。題庫管理模塊則主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上考試試卷的制定和維護(hù)。考試管理模塊主要實(shí)現(xiàn)學(xué)生在線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和評(píng)卷。師生交流模塊主要是為教師和學(xué)生提供網(wǎng)上交流和討論的平臺(tái)，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)向教師提問，教師在網(wǎng)上回答學(xué)生提出的各種問題，所有學(xué)生都可以瀏覽并參與討論。“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的使用，擴(kuò)展了課堂教學(xué)與學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合應(yīng)用技能。

5結(jié)語

“C程序設(shè)計(jì)”課程在本科教學(xué)中占有重要地位。我們針對(duì)該課程存在的問題進(jìn)行了一系列探討和改革。教學(xué)是一門藝術(shù)，它是教師創(chuàng)造性、能動(dòng)性、表演才能和科學(xué)水平的綜合體現(xiàn)，它的作用就是要將教學(xué)對(duì)象的內(nèi)在積極性與潛能充分激發(fā)出來，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

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Research on Teaching System and Teaching Model of “C Programming” Course

XIANG Yan

(College of Information Science Engineering， Jiangsu Polytechnic University， Changzhou 213164， China)

Abstract: In the paper for some of the problems of “C programming” course teaching， we research into teaching system and teaching model of “C programming” course， stressed the importance of developing students ability to analyze problems， problem-solving ability and innovative ability in “C programming” course teaching.

Key words: C Programming; teaching system; teaching model

(編輯:郭小明)