面向工程實踐能力培養(yǎng)的C語言實踐教學(xué)改革

蘭麗+胡曉輝

摘 要： 針對工程教育認(rèn)證對計算機(jī)專業(yè)的工程實踐能力和創(chuàng)新要求，分析了目前C語言實踐教學(xué)中存在的問題，提出兩層C語言實踐教學(xué)體系和分階段考核方法。通過兩層增量式的分階段程序設(shè)計實踐及考核，讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握C語言語法及程序設(shè)計方法，明顯提高了學(xué)生的興趣和工程實踐能力，有效提升C程序設(shè)計課程的實驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 兩層實踐教學(xué)； 分階段考核方法； C語言程序設(shè)計； 實踐教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）11-80-03

Reform of C language practical teaching for engineering practice ability training

Lan Li， Hu Xiaohui

（School of Electronic and Information Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou， Gansu 730070， China）

Abstract： Aiming at the engineering practice ability and innovation of computer specialty required by Engineering Education Accreditation， this paper analyzes the problems existing in the current C language practical teaching， and puts forward the two-tier C language practical teaching system and assessment method. Through the two-tier incremental and phased programming practice and assessment， the student's interest and engineering practical ability are obviously improved， and the quality of experiment teaching of C programming course is effectively improved.

Key words： two-tier practical teaching； phased assessment method； C language programming； reform of practical teaching

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，旨在為相關(guān)工程人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證。對于計算機(jī)專業(yè)，工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)的學(xué)生，不僅具有扎實的專業(yè)素質(zhì)，更重要的是要有提出問題并動手解決問題的實踐能力[1]。C語言程序設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)的課程，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力是其核心目標(biāo)，僅靠教師講授是不能讓學(xué)生學(xué)好這門課程的，在實際操作中會通過大量的實踐環(huán)節(jié)來訓(xùn)練學(xué)生的程序設(shè)和工程實踐能力。但跟蹤調(diào)查近三年畢業(yè)生，反饋效果差強(qiáng)人意，難以完成工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，究其原因有以下幾點。

⑴ 實驗內(nèi)容無內(nèi)在邏輯性

實驗題目多以課程章節(jié)設(shè)置，實驗題目所涉及的知識點零散，題目之間無內(nèi)在邏輯聯(lián)系。由于C語言概念、規(guī)則細(xì)碎繁多，若采用無內(nèi)在邏輯聯(lián)系的實驗題目來不斷練習(xí)零散的知識點，看似練習(xí)了很多，但實際上卻導(dǎo)致學(xué)生“只見樹木不見森林，撿了芝麻丟了西瓜”，這樣的簡單練習(xí)無法幫助學(xué)生形成正確的計算思維。

⑵ 實驗類型單一

實驗題目設(shè)置驗證性實驗偏多。驗證類實驗主要是通過實驗驗證單個的知識點，其結(jié)果多為“是”或“否”，無法引導(dǎo)學(xué)生思考只是內(nèi)在聯(lián)系，將知識點融會貫通，從而獲取解決問題的能力。學(xué)生通過大量的驗證性實驗，難以使知識系統(tǒng)化，對培養(yǎng)學(xué)生思考解決問題能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)毫無裨益。

⑶ 考核方式陳舊，無法反映真實學(xué)習(xí)狀態(tài)

課程考核結(jié)果一般由平時成績、實驗成績和期末考試成績構(gòu)成，而往往期末考試成績?yōu)榱吮阌诹炕话銜捎霉P試的方式，實驗成績往往也是以實驗報告作為給分依據(jù)，但事實上用這種“紙上談兵”的筆試考核方式是無法真正掌握學(xué)生的編程能力的。

因此，筆者在C程序?qū)嵺`過程中針對以上三點，借助增量式任務(wù)驅(qū)動實踐題目將相關(guān)知識點象珠鏈一樣串聯(lián)起來，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地從熟悉單個知識點過度到規(guī)模逐漸加大的程序，著重培養(yǎng)學(xué)生無論以后在學(xué)習(xí)、工作中使用什么語言編程，都能靈活應(yīng)用這些思想和方法分析和解決實際問題的能力，使學(xué)生在實踐學(xué)習(xí)過程中獲取的能力更加符合于工程認(rèn)證的要求。同時引入以編程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的分階段考核，能夠盡可能的反映學(xué)生的真實水平，使考核結(jié)果更加科學(xué)客觀。

1 增量式項目驅(qū)動的分階段實踐教學(xué)設(shè)計

增量式項目實驗教學(xué)法的核心思想是“循序漸進(jìn)”[2]。按此思想，將整個C語言實踐過程分階段、遞進(jìn)地構(gòu)建為兩層“階梯式”實驗教學(xué)方案，實驗內(nèi)容也設(shè)計為逐層遞進(jìn)的實驗題目，實驗類型從模仿設(shè)計型實驗、基本設(shè)計型實驗，逐級過渡到綜合設(shè)計型實驗。

1.1 增量式項目實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

增量式項目實踐教學(xué)內(nèi)容通過設(shè)計兩層增量式C實驗教學(xué)體系來完成，如圖1所示。

在基礎(chǔ)層讓學(xué)生邊學(xué)邊做，掌握基礎(chǔ)語法；在應(yīng)用層進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練，達(dá)到知識的融會貫通，鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力，幫助學(xué)生提升工程實踐能力。

基礎(chǔ)層注重基本知識的掌握，實驗內(nèi)容主要涉及C基本語法、順序程序設(shè)計、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組。此過程的關(guān)鍵是，教師設(shè)計從實際問題出發(fā)的實驗項目，并將每個實驗項目分解成多個子項目，將學(xué)習(xí)的重點和難點分解在各個子項目中，學(xué)生通過所設(shè)計的增量式實驗項目鞏固所學(xué)相關(guān)知識點，有利于學(xué)生細(xì)嚼慢咽，溫故知新。endprint

應(yīng)用層重點是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計及軟件開發(fā)能力的訓(xùn)練，側(cè)重課程知識點的前后聯(lián)系，實驗內(nèi)容主要有函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體、文件。在這一階段，以綜合主題實驗項目為主，根據(jù)學(xué)生已掌握的背景知識，結(jié)合實際應(yīng)用，將該實驗設(shè)計為圖書信息管理系統(tǒng)，如圖2所示。

該系統(tǒng)根據(jù)課程內(nèi)容的深入，層次遞進(jìn)地設(shè)計為六個版本，將新的知識點漸進(jìn)的融入到每一個版本中，前一個版本是后一個版本的基礎(chǔ)，而后一個版本又是前一個版本的擴(kuò)展及深入，通過這六個增量式版本地訓(xùn)練，學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)鞏固新的知識點，每完成一個版本，都有新知識的獲取，而且每一次都有成就感的激勵，可以大大提高學(xué)生的興趣。在實際操作中，教師還可以根據(jù)應(yīng)用背景，設(shè)置多道綜合題目，讓學(xué)生分組完成，共同商討數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程方法和具體分工模塊，學(xué)生的團(tuán)隊能力、協(xié)作能力、自學(xué)能力也將得到很好的鍛煉。

按此思路，將整個學(xué)期C實踐內(nèi)容設(shè)計為10個增量式實驗，如表1所示。

1.2 增量式實踐類型設(shè)計

實驗項目類型不再拘泥于驗證型實驗，而是按照兩層增量式實踐教學(xué)體系，設(shè)計為基本驗證型和綜合設(shè)計型兩類。其中，基本驗證型實驗可以幫助學(xué)生熟練掌握C基本語法和理解面向過程的設(shè)計思路。基本驗證性實驗又漸進(jìn)地分為仿寫程序、改寫程序、基本驗證和基本設(shè)計四個步驟，有助于按照教學(xué)節(jié)奏安排學(xué)生練習(xí)。綜合設(shè)計性實驗可以幫助學(xué)生掌握C在現(xiàn)實問題中的應(yīng)用和理解C的某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相對于基本驗證型實驗而言，其綜合性、復(fù)雜性和應(yīng)用性更高，難度更大，有助于引導(dǎo)學(xué)生思考，加深理解計算思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

1.3 以編程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的分階段考核

C語言程序設(shè)計的核心目標(biāo)就是要使學(xué)生具有靈活應(yīng)用計算機(jī)分析和解決問題的思維方法來編寫程序解決實際問題，因此考核的重點應(yīng)該是看學(xué)生是否能達(dá)到此目標(biāo)。課程組按照階梯式的實踐體系，分階段分層次對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行過程化考核。

為了使考核過程更加可觀公正，課程組開發(fā)了上機(jī)考試系統(tǒng)，其中的題目完全按照兩層實踐教學(xué)體系設(shè)置，在每一階段的考核題目，課程組廣泛調(diào)研，共同探討，近兩年來每年都會都題庫題目補(bǔ)充、修訂，使之能夠更加全面的考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。除此之外，系統(tǒng)為了全面考察學(xué)生一學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，還設(shè)置了期末測試題庫。學(xué)生C語言程序設(shè)計實踐課程成績構(gòu)成如表2所示。

學(xué)生在上機(jī)考試系統(tǒng)上完成題目后提交系統(tǒng)，由計算機(jī)自動批閱給出成績等級。當(dāng)學(xué)生完成某一階段的實踐內(nèi)容之后，就利用上機(jī)考試來評價學(xué)生當(dāng)前階段完成的情況，這樣學(xué)生不用期末突擊學(xué)習(xí)，而是分階段完成各個知識點和考試任務(wù)，分階段取得相應(yīng)的成績，不僅降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，同時也有助于學(xué)生及時掌握自身編程的不足，調(diào)整學(xué)習(xí)重點，提高學(xué)習(xí)效率。由于采取的是上機(jī)現(xiàn)場編程的方法，也能最大程度的檢測學(xué)生的編程能力。

2 結(jié)束語

采用增量式的兩層程序設(shè)計實踐模式安排C語言實踐教學(xué)，以增量式案例驅(qū)動，循序漸進(jìn)、由淺入深，知識點與增量式項目相對應(yīng)的方式，將實驗任務(wù)進(jìn)行分解，使問題化繁為簡，充分尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的習(xí)慣和思維的特點。以編程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的過程化考核可以使學(xué)生對學(xué)習(xí)狀況有更加清晰的了解，便于老師調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，對提高學(xué)生編程實踐能力起到積極的作用。因此在2015和2016級學(xué)生教學(xué)改革實踐中，取得了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的肯定。實踐證明，C語言兩層實踐教學(xué)及分階段考核方式，讓教、學(xué)、考的過程化繁為簡，在激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識及培養(yǎng)工程實踐能力方面都大有裨益，會更加符合工程教育認(rèn)證的要求。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 曹陽，楊桃月，張大斌等.基于工程教育認(rèn)證要求初探機(jī)電一

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[2] 趙寧.基于遞進(jìn)式案例教學(xué)法的Java課程教學(xué)改革研究[J].

計算機(jī)教育，2013.23：73-76endprint