問題和案例驅(qū)動的C 語言課程教學(xué)改革探索

延安大學(xué)計算機學(xué)院 李竹林

延安大學(xué)教務(wù)處 武忠遠

C 語言程序設(shè)計是高校軟件工程、計算機等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是講授如何將自然語言轉(zhuǎn)換為計算機語言，如何利用計算機幫助人們解決實際問題的計算機語言課程。而計算機語言是用于人與計算機之間通訊的語言，是人與計算機之間傳遞信息的媒介，因此通常安排在計算機類專業(yè)學(xué)生入學(xué)后的第一學(xué)期。它是計算機語言入門課，也是后續(xù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C++、Java 語言程序設(shè)計等課程的基礎(chǔ)課程。然而，對于沒有一點計算機語言基礎(chǔ)的新生來說，C 語言概念抽象、知識點繁多、語句要符合規(guī)則、使用又非常靈活，致使學(xué)生不容易理解概念，程序很容易出錯，而更大的難題是編寫程序的解決。早在1940年，哈佛大學(xué)商學(xué)院Charles L.Gragg 就提出，聰明才智不是教出來的，而是干出來的。Gragg 認為，教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生將其所學(xué)付諸行動。可見，我們應(yīng)該傳授學(xué)生知識，更應(yīng)該教學(xué)生利用所學(xué)知識解決問題的方法。因此，如何使教好該門課程，使學(xué)生較快入門，并學(xué)會用模塊化的思想解決較大問題是教師面臨的問題。作者根據(jù)課程理論性難、實踐性強且具有工程性的特點，并結(jié)合多年的教學(xué)探索與實踐，認為問題與案例驅(qū)動的教學(xué)方法，是提高C 語言程序設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。

一、C 語言課程教學(xué)中遇到的問題

該門課程在教學(xué)過程中的問題是兩方面的。一方面來自學(xué)生，另一方面來源于教師。

1.新生的學(xué)習(xí)能力和動手能力有較大差別。高等教育從“精英型”轉(zhuǎn)變到“大眾型”，同一年入學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手能力確實有較大差別。他們大致可分為三個層次：第一層次學(xué)生已有計算機語言的入門基礎(chǔ)，該層次學(xué)生可以通過課堂教師的引導(dǎo)快速完成語法框架的學(xué)習(xí)，迅速進入深入學(xué)習(xí)算法、解決問題的階段。第二層次學(xué)生具有一定的計算機基礎(chǔ)，但對語言沒有接觸過。這個層次的學(xué)生，憑著對計算機的了解，雖然沒有程序設(shè)計的基礎(chǔ)，但有濃厚的興趣，所以入門相對較快。第三層次的學(xué)生，對計算機幾乎沒有接觸，因此大腦中對計算機幾乎沒有認知，學(xué)習(xí)時放不開思想，操作時放不開手腳。由于學(xué)生參差不齊，要求教師第一要因材施教，第二要選擇引起學(xué)生興趣、調(diào)動其主動性的教學(xué)方法。

2.學(xué)生從自然語言到計算機語言過渡慢、入門難。對于新生來說，學(xué)習(xí)方式仍停留在高中階段，對大學(xué)每一節(jié)課的大信息量授課方式很難適應(yīng)。對于C 語言課程來說，學(xué)生還要從思維上轉(zhuǎn)變，將自然語言要轉(zhuǎn)變成計算機語言。這需要一個過渡階段，因為計算機語言有不同于人類自然語言的語法、結(jié)構(gòu)框架，而且知識點很多。因此，初學(xué)者普遍認為，該門課抽象、難理解。上課好像聽懂了，但課后要學(xué)生獨立完成編程或解決實際問題時，卻是錯誤百出，有的學(xué)生甚至無從下手，特別是對函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)以及文件知識的應(yīng)用。

3.照本宣讀的教學(xué)方式不適合C 語言課程。 傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上是按課本知識照本宣讀。這種模式下，老師是主動的，學(xué)生是被動的，學(xué)生的積極性很難調(diào)動，學(xué)習(xí)興趣很難培養(yǎng)，學(xué)習(xí)的目標(biāo)不太明確。特別是近些年，教師基本上用多媒體授課方式，C 語言的語法、知識點以及程序全部寫在幻燈片上，一屏一屏地播放給學(xué)生，學(xué)生失去了與老師一起編程的過程，從而也很難培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。漸漸地，學(xué)生會感到老師上課枯燥乏味，知識抽象難懂，編寫程序更是無從下手。

4.驗證型小實驗不利于學(xué)生綜合編程能力的提高。目前，C 語言理論課與實驗課的教學(xué)課時比例為64:36，從上課的第3周起隨同理論課按比例跟進，大部分老師也按章節(jié)知識的進度，為學(xué)生安排了章節(jié)知識的驗證型小實驗。而實際上，C 語言是一門實踐性很強、應(yīng)用性很廣的課程，理論與實際脫離的教學(xué)方式必然導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)知識的系統(tǒng)性理解不夠，綜合編程能力得不到鍛煉，不能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，使得后續(xù)課程的學(xué)習(xí)變得越來越吃力。

針對上述問題，在理論課上，我們采取了問題與案例驅(qū)動的教學(xué)方法；實驗課教學(xué)上，采取了在驗證型小實驗的基礎(chǔ)上，增加緊密聯(lián)系實際的綜合性大題目的設(shè)計與實現(xiàn)，取得了很好的成效。

二、問題與案例驅(qū)動的教學(xué)改革方法

1.問題驅(qū)動的教學(xué)方法。問題驅(qū)動教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體，以切合實際的、專業(yè)的、合理的問題為導(dǎo)引，引起學(xué)生注意、明確學(xué)習(xí)目的，通過課堂交流、討論的互動方式，促使學(xué)生尋求解決問題的方法。在問題驅(qū)動的教學(xué)方法中，每門課程、每個章節(jié)的問題不是信手拈來，也不是隨意堆砌，而需要精心構(gòu)思與設(shè)計。課程組認為，問題設(shè)計必須遵循以下原則：

第一，設(shè)計的問題必須緊密聯(lián)系實際。一般來說，將來源于現(xiàn)實的問題根據(jù)章節(jié)知識的情況，進行簡化或?qū)⒋髥栴}分解成小問題。只有用這樣的問題驅(qū)動，才能引起學(xué)生的興趣，明確學(xué)習(xí)的目的。

第二，為課程的各章節(jié)設(shè)計的問題不是獨立的，而是前后有聯(lián)系的。這樣，一個個有聯(lián)系的小問題，隨著課程的講解進度，逐漸形成一個現(xiàn)實中存在的大問題。

第三，每個問題基本上都可以用本章節(jié)的知識或再加上以前的知識很好的解決，當(dāng)課程知識講授完畢，一個實際的大問題也得到了解決，學(xué)生解決問題的能力得到了鍛煉。

第四，由小問題形成的大問題，其實就是一個案例或簡化版的案例，因此為案例驅(qū)動教學(xué)法和課程設(shè)計打下了很好的基礎(chǔ)。

表1所示的是為C 語言程序設(shè)計課程設(shè)計的章節(jié)問題，主要圍繞學(xué)生熟知的學(xué)生成績管理系統(tǒng)展開的，雖然每個章節(jié)解決的是一個小問題，但是等課程知識全部講解后，一個大的問題就能通過一個學(xué)期的知識學(xué)習(xí)來系統(tǒng)地解決了，而且利用計算機語言還可解決人工計算復(fù)雜、易出錯或不易解決的問題，如計算n!、漢諾塔遞歸問題等。

表1 《C語言程序設(shè)計》課堂教學(xué)章節(jié)問題設(shè)計

采用這種問題驅(qū)動的課堂教學(xué)方法，學(xué)生的積極性、主動性很容易被調(diào)動，課堂上主動思考，熱烈參與討論；課后積極查閱相關(guān)資料，力求最佳解決問題的方法。

2.案例驅(qū)動的教學(xué)方法。所謂“案例驅(qū)動的教學(xué)方法”是指為某課程設(shè)計一個或兩個案例，貫穿課程教學(xué)的全過程。設(shè)計案例時必須遵循下列原則：

第一，案例必須來源于實際問題或項目，根據(jù)課程的需要對問題進行適當(dāng)?shù)暮喕?/p>

第二，精心構(gòu)思與設(shè)計，使其大小合適，所涉及到的技術(shù)基本上能覆蓋課本的所有知識，且要有代表性。

第三，用解決案例的方法將本課程的知識系統(tǒng)化與綜合應(yīng)用。這種章節(jié)之間知識面有機聯(lián)系的學(xué)習(xí)方式對知識鞏固、理解以及應(yīng)用能力有很大的幫助。

第四，設(shè)計的案例不是孤立的，每個章節(jié)設(shè)計的問題就盡可能來源該案例，也是實踐課教學(xué)中課程設(shè)計的典型題目。因此，對綜合性的大實驗或課程設(shè)計均具有指導(dǎo)意義。

在C 語言課程教學(xué)中，用的是“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”的設(shè)計與實現(xiàn)。隨著全書章節(jié)知識的學(xué)習(xí)，將案例中的數(shù)據(jù)逐步抽象出來，由上到下、逐步細化成一個要解決的大問題，實際上，系統(tǒng)化完成了一個案例的分析與實現(xiàn)。通過典型案例學(xué)習(xí)后，再遇到同類問題，就能透過表象，抽取數(shù)據(jù)，最終歸納到典型案例的解決方法中。教學(xué)實踐證明，案例驅(qū)動的方法能夠行之有效得提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實踐課程中的大實驗或課程設(shè)計順利開展打下扎實的基礎(chǔ)。

3.綜合性大題目的設(shè)計與實現(xiàn)。為了讓學(xué)生將所學(xué)知識系統(tǒng)化且得到綜合應(yīng)用，在驗證型小實驗的基礎(chǔ)上，給學(xué)生安排一次綜合性的大實驗。大實驗的題目來源于實際項目，但通常會給學(xué)生進行一定的簡化，與理論課中所用案例的問題本質(zhì)基本相同。形式上采取2-3人分工合作的模式進行。提交時除了調(diào)試運行正確的程序源代碼，還要提交文檔，文檔內(nèi)容包括：設(shè)計、實現(xiàn)、測試數(shù)據(jù)、運行結(jié)果、過程中遇到的問題與解決方法及學(xué)習(xí)體會等內(nèi)容。

C 語言大實驗題目有：學(xué)生檔案管理、圖書登記管理、小型通訊錄管理、小型商品管理系統(tǒng)、小型工資管理系統(tǒng)等。這些題目從表象看，與上課用的案例“學(xué)生管理系統(tǒng)”大不一樣，其實通過抽象與分析，將數(shù)據(jù)抽取出來，解決問題的方法大同小異。因此，學(xué)生不會束手無策。

為了能保證每個學(xué)生積極參與到大實驗中，完成好自己的工作，我們制定了大實驗的考核辦法，如表2所示。

表2 大實驗考核方式

通過綜合性大實驗的完成，不僅鞏固了所學(xué)知識，提高了學(xué)生的編程能力，而且培養(yǎng)了查閱資料的習(xí)慣，學(xué)生間的相互交流、溝通與合作的能力，撰寫文檔的思維與方式，也為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、數(shù)學(xué)建模等環(huán)節(jié)打下堅實的基礎(chǔ)。

三、效果分析

通過對我校軟件工程專業(yè)的一些重要專業(yè)課程，如數(shù)據(jù)庫原理等課程進行積極地改革與探索，摸索出行之有效的一些方法，形成了自己的課程特色，并取得了一些成效。

1.C 語言程序設(shè)計課程特色。在教學(xué)過程中，經(jīng)過不斷的探索與實踐，C 語言程序設(shè)計課程已形成自己的特色，主要體現(xiàn)為一個目標(biāo)、三個教學(xué)支撐以及兩種教學(xué)模式的綜合體系。

（1）一個目標(biāo)。整個教學(xué)活動，圍繞以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)工科課程學(xué)習(xí)方式和提高綜合編程能力為目標(biāo)展開。

（2）三個教學(xué)支撐。問題支撐教學(xué)、案例支撐教學(xué)以及實際項目支撐教學(xué)，將教學(xué)與問題的解決緊密結(jié)合。對專業(yè)主干課而言，問題是引導(dǎo)學(xué)生入門的鑰匙，案例是提高教學(xué)質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，實際項目的開發(fā)是提高教學(xué)質(zhì)量的必由之路。在理論課堂上主動學(xué)習(xí)，在實踐教學(xué)中解決實際問題，形成學(xué)習(xí)—實踐—再學(xué)習(xí)—再實踐的良性循環(huán)，對于學(xué)生能力的提高是一種有效的途徑。

（3）兩種學(xué)習(xí)模式。“問題與案例驅(qū)動”的理論課學(xué)習(xí)模式和“做中學(xué)”的實踐課學(xué)習(xí)模式能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生深入探研，同時使學(xué)生學(xué)會協(xié)作。尤其在團隊中學(xué)會交流與協(xié)作、團結(jié)與奮進，懂得責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，為以后的學(xué)習(xí)和工作培養(yǎng)了良好的專業(yè)素質(zhì)。

2.問卷調(diào)查分析.為了實時掌握對課程教學(xué)改革的效果并做出合理的改進，對軟件工程專業(yè)與計算機專業(yè)的軟件方向的3個班168名學(xué)生進行問卷跟蹤調(diào)查，調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果如表3與表4所示。

表3 C語言課程教學(xué)方法滿意度調(diào)查問卷統(tǒng)計

表4 C語言教學(xué)方法對學(xué)生能力培養(yǎng)調(diào)查問卷整理結(jié)果

從表3和表4可以看出，學(xué)生對問題與案例驅(qū)動的教學(xué)方法是認可的，對學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)與提高達到了教學(xué)目的，取得的效果是顯著的。

四、結(jié)束語

問題與案例驅(qū)動的教學(xué)方法，在C 語言課程中探索與實踐，取得了很好的教學(xué)效果。繼而又在計算機、軟件工程等工科的一些專業(yè)核心課程，如數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及軟件工程等課程教學(xué)過程中進行了推廣應(yīng)用，也取得了較好的教學(xué)效果。信息化發(fā)展進入創(chuàng)新時代，計算機技術(shù)在日新月異，社會對人才的要求越來越高，如何傳授學(xué)生知識，提高學(xué)生能力，提升學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，是我們永遠思考與探索的問題。

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