非計算機專業Ｃ語言教學優化

【摘 要】針對目前非計算機專業C語言教學中存在的問題，提出注重計算思維培養、引入混合教學模式、精選教學內容和加強實驗實踐教學四項優化措施。

【關鍵詞】C語言教學;計算思維

【中圖分類號】G642 ? ? ? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）17-0017-01

一、引言

為了尊重學生個性與專業發展，培養符合新時代需求的有創新思維和創新能力的新型人材，早在2009年，教育部非計算機專業計算機基礎教學指導委員就提出了“1+X”模式教學改革的建議。所謂“1+X”課程體系，就是指大學計算機基礎課程+若干必修/選修課程。許多高校在必修/選修課程里，對于理工類專業都基本開設了有利于訓練學生思維能力的程序設計類課程。由于C語言具有易于理解、語法簡潔、既可以面向高層開發也可面向底層開發等優點，一直是各高校程序設計類課程的首選。但在目前互聯網+時代，如果還是按傳統方法教授：重語法，輕實踐;教學內容照本宣科，不進行精選調整;教學模式還是老師講授學生實踐驗證……那么隨著課程的推進，有的學生會逐漸感到枯燥無味，晦澀難懂，最后產生畏懼心理失去學習興趣，無法達到教學目標和教學效果。因此，有必要從教學目標、教學模式、教學內容和實驗實踐教學等方面進行改良和優化，以期讓學生能積極地投入到C語言的學習、思考和探究中來，達到思維能力和創新能力的培養。

二、C語言教學優化途徑

1.注重計算思維能力的培養。

2010年7月，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會發布《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》，標志著我國高等學校計算機基礎教育進入一個新的以計算思維為核心的計算機基礎教育階段。計算思維是指運用計算機科學的基礎概念求解問題、設計系統和理解人類行為的科學方法。在以往C語言的教學中，老師往往花費大量的時間講授語法知識，忽視了對學生計算思維能力的訓練，沒有實現知識技能傳授向思維能力培養的轉變。在C語言教學中，如果把握得當，其實是非常有利于培養學生的計算思維能力。具體體現在以下3個方面：

（1）解決問題的一般化思維訓練。

在每一章節簡明扼要地講解語法知識后，應花費更多的時間應用語法知識進行程序實例設計。一般采用案例教學法和任務驅動教學法。老師提出要解決的問題，引導學生全面分析問題，寫出解決問題的解答步驟，也即算法。算法出來后，程序也就呼之欲出，只要用C語言規范實現即可。程序是否正確，接下來進行調試和修正，直至得到正確結果。最后，啟發學生思考是否還有其它解決方案并進行對比，總結這一類問題的解題思路。發現問題，分析問題，明確解決問題步驟，解決問題，總結思路。通過大量的實例訓練，特別是一些經典核心算法的學習和使用，有助于學生形成解決問題的一般化思維。相信學生在以后求解工作或生活中的問題時，會做到積極思考、全面分析、條理清晰、多方權衡并找到最優解決方案。

（2）模塊化思維訓練。

C語言中對于復雜程序的處理采用了模塊化程序設計的概念。當一個程序功能復雜時，我們將分而治之，把復雜功能分解成許多小功能，逐層向下，直至能分別實現和解決它們。這些小功能，也就是模塊。模塊最終通過函數來實現。例如實現對一個數組的排序，并實現數據的插入和刪除，要求插入和刪除后數組還是有序的。如果將整個功能用一個main（）函數實現，解題思路龐雜，容易混亂，且代碼實現也繁冗拖沓，難度較大。我們用模塊化思維可以輕而易舉地將它分解為主程序、排序、插入和刪除幾個模塊，并分別用函數實現，增加了程序結構的清晰度，降低了程序實現的難度。這種模塊化思維訓練，對于學生以后解決復雜問題時，將會是很好的指導和方法。

（3）抽象思維訓練。

抽象思維是一項重要的思維能力，它有助于人們通過現象發現事物的共性和本質。在運用計算機編程時，程序是解決某一類問題的通用解法。因此，在問題分析階段，往往要通過大量的實例來進行抽象建模，實現個別到一般的思維提升。比如在講用數組實現菲波拉契數列時，菲波拉契數列前兩項是1，后面的數據項為它前兩項之和。你讓學生逐一寫出前20項，沒有任何問題。但讓他們用數組實現時，感到有難度。先申請數組int f[20]，賦初值f[0]=1;f[1]=1，其余項通過抽象通式即可寫出：for（i=0;i<=20;i++） ?{f[i]=f[i-1]+f[i-2];}。此外，數位分離類、尋找區間有特點的數、漢諾塔、冒泡排序、二分法查找等等，都可讓學生的抽象思維能力得到有效訓練。

2.引入混合式教學模式。

傳統C語言教學往往是老師課堂授課，實驗課學生做實驗實踐。

Mooc（Massive Open Online Course），又稱慕課的快速發展，對這一傳統的教學模式帶來了不小沖擊。Mooc教學資源豐富、不受時間空間限制、學生自主性較強、入學門檻低，受到了許多人的追捧。國內比較知名的Mooc平臺有中國大學Mooc—愛課程網、清華大學的學堂在線和上海交通大學的好大學網絡教學平臺。我校也正在積極建設和使用自己的Mooc平臺—湖南師范大學在線課程中心。這些Mooc平臺上都有制作精良的C語言教學課程。但Mooc教學存在很多弊病：師生、生生缺乏互動和情感交流，老師無法根據學生學習情況調整上課節奏和內容，對學生的約束力小，對學生的自覺性自律性要求高等。所以，教學實踐證明：Mooc教學無法取代傳統授課課堂，但可作為一種非常有效的補益。在C語言教學中，我們將兩種教學模式有機結合，充分發揮各自優勢。在學校在線課程中心，我們積極完善C語言課程資源，以各章節知識點為單位錄制微課視頻、上傳PPT課件、創建習題庫。課前，布置學生通過在線課程中心進行要講授知識的預習和自學;理論課堂中，根據平臺反饋和教學大綱要求對重點難點進行統一講解;實驗課堂中，布置相關習題指導學生進行針對性實踐;課后，對于沒弄清的知識點，鼓勵學生有選擇性地再觀看教學視頻和練習相關習題。這種混合教學模式，既可以讓老師有更多精力優化課堂教學，也便于學生課堂外進行自主學習。

3.精選授課內容。

目前，C語言課程教材編寫大多按C語言簡介、數據類型與表達式、三種基本程序結構、函數、數組與字符串、結構體與共用體、文件進行章節劃分，各章各節選取的程序實例相互獨立，幾乎沒有任何關聯。這導致學生在學習和理解各知識點時是脫節、片面、孤立的，無助于各章節知識的比較、關聯、融合。

所以老師在備課時，應該對教學內容進行精選和調整，做到各知識點在橫向和縱向上相互關聯，層層推進。比如在講循環結構、遞歸函數和數組時，我們都可以求解同一個問題：求菲波拉契數列。在講解循環結構時，我們采用三個變量空間迭代變換的方法實現;在講解遞歸函數時，我們采用函數自己調用自己的方法實現;在講解數組時，我們定義數組，用數組中各成員單獨存放菲波拉契數列各數據項的方法實現。同一個問題用前后所學的不同知識求解，讓學生更能清晰認識到各知識點的特點并建立起它們之間的對比和關聯，全面構建知識體系。就算是一個小節教學內容的編排，也要注意這個問題。例如在講函數時，學生感到漢諾塔問題很不好理解。我們先講簡單的，用兩個獨立簡單函數分別實現最大公約數和最小公倍數。弄清基本函數概念后，接著，引申到函數嵌套調用，在求最小公倍數函數定義中直接調用事先已經定義好的求最大公約數函數，也就是在函數定義時調用別的函數。再此基礎上，順利引出另一概念：遞歸調用，在函數定義時調用自己。通過講解幾個簡單的遞歸調用程序實例如階乘、累加求和、菲波拉契數列后，順勢講解漢諾塔遞歸求解，一切就水到渠成，迎刃而解。

此外，由于我們進行的是非計算機專業學生C語言教學，在教學內容難度上也要把握得當。不能盲目向專業學生看齊，內容求全求難，學生難于理解，產生畏懼心理，厭學棄學。應注重基礎核心內容，并注重程序實例的經典和趣味性，讓學生能學懂、感興趣，愿意思考和探究。

4.加強實驗實踐教學。

C語言課程是一門實踐性很強的課程。在C語言教學中既要重視語法知識傳授，更要重視學生的實驗實踐教學。只有通過大量規范的上機實踐，學生才能將繁雜的語法知識、常規算法和編程技巧做到領悟、理解和熟練運用，實踐能力和思維能力才能得到有效提升。

我校歷來重視計算機基礎課程的實驗實踐教學，除了在實驗課時上予以保證外，還開發了專門的在線實驗教學平臺。經過十幾年來的不斷完善與改進，目前該平臺達到了集教、學、練、測、評、分析等多功能于一體。在平臺上提供了所有計算機基礎必修課程的實驗教學，包括C語言。C語言課程根據各章節知識點分布設計了21個實驗任務，每個實驗都錄制了微課視頻供學生觀摩學習。任課老師也還可根據學生學習情況自主添加實驗任務，以加強某些知識點的訓練。在學生根據實驗要求做實驗時，老師在實驗室來回巡視，及時了解學生實驗完成狀況，對遇到問題的學生及時給予指導。學生提交實驗作業后，系統進行自動評分。如有錯誤，對錯誤原因逐一予以說明。學生根據錯誤提示可進行相應修改后再次提交，也可及時請教老師厘清相關知識。系統保留學生所有的提交作業數據和登錄信息，方便老師了解所有學生的實驗學習情況。對于完成情況欠佳的學生可個別進行提醒和督促。此外，系統還提供各章節的練習題和測試題，便于各章節知識的鞏固和加強。系統中還具有學生管理、考試及考試數據分析等功能，能全面規范地進行實驗教學。

三、結束語

通過注重計算思維能力培養、引入混合教學模式、精選教學內容和加強實驗實踐教學這些優化措施，相信會有更多的學生喜歡這門課，學好這門課。

參考文獻

[1]楊俊生.基于計算思維的“C程序設計”案例設計初探.工業與信息化教育，2013-6.

[2]張玉寧.基于計算思維的程序設計類課程教學實踐研究.現代電子技術，2017.12.

[3]戰德臣.“大學計算機”“Mooc+Spocs+翻轉課堂”混合教學改革實施計劃.計算機教育，2016-1.

作者簡介：鄧冬梅（1974-），湖南師范大學副教授，研究方向：計算機軟件。

項目支持：湖南師范大學校級教改項目《計算機基礎二》。