新工科背景下C語言層進式教學過程探討

賈文晶 肖理慶

摘 ?要：在新工科教育背景下，針對傳統(tǒng)教學過程中存在的不足，從學生角度出發(fā)，將理論教學與上機練習相結合，將課堂講授與編程應用探討相結合，以函數(shù)編程為例，開展C語言層進式課程教學設計研究。教學實踐表明，本文提出的C語言層進式教學設過程計能夠有效提高課堂教學效果，增加師生互動環(huán)節(jié)，在提高學生自主學習能力和培養(yǎng)學術技術底蘊方面得到了較好的反饋。

關鍵詞：C語言;層進式;新工科

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1 引言

新工科背景下不斷推進創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)模式，目標是為新時代培養(yǎng)具有專業(yè)能力的高素質人才。隨著計算機技術的日益成熟，計算機產(chǎn)品的功能也越加強大，生活中的各行各業(yè)都跟計算機技術息息相關，計算機技術的應用日益廣泛。伴隨著社會的進步，企業(yè)對從業(yè)人員的要求不僅僅在知識層面，還要有較強的計算機操作能力。既要能熟練應用各計算機產(chǎn)品的本領，又要有創(chuàng)新開發(fā)計算機產(chǎn)品的能力，所以熟練掌握一門計算機語言是當今企業(yè)的就業(yè)需求[1]。

C語言是人與計算機交流的語言，也是編程愛好者學習編程的一門入門語言。作為一名計算機語言任課教師，已經(jīng)多年從事計算機語言工作任務。和大多數(shù)人一樣，接觸的第一個計算機語言就是C語言，眾多計算機語言為什么選擇它作為計算機的入門語言呢？經(jīng)過多年的任教和學習，也終于懂得C語言雖然簡單，作為高級語言的入門語言，但是其功能非常之強大。它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在代碼量小、運行速度快和可以訪問硬件等方面，所以目前操作系統(tǒng)就只能用C語言來寫[2]。對于工科專業(yè)的大學生來說，在學習初期同學們學習興趣的建立和學習過程中同學們自主編程能力的培養(yǎng)是至關重要的。從學生角度出發(fā)，需要將理論教學與工程案例相結合，將課堂講授與編程應用相結合，增加實踐教學的比重，讓同學們能夠參與到教學環(huán)節(jié)中去，從C語言學習中找到樂趣，才能愛上C語言去。除了建立學生對C語言課程的學習興趣，還要鍛煉同學們的自主編程能力，如何鍛煉同學們的自主編程能力呢？讓學生不再只依賴于課本例題，能夠利用網(wǎng)絡資源，多去讀一些經(jīng)典例題，做到舉一反三，遇到問題能自己解決。

2 ?C語言程序設計教學方法反思與課程教學內(nèi)容、教學目標整合

目前國內(nèi)很多高校如合肥工業(yè)大學、西南交通大學、阜陽師范學院等均建立了C語言程序設計（實驗）教學平臺，用C程序編程演示代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板書，活躍了課堂氣氛，增加學生與老師之間的互動，讓學生更好的參與到課堂中，有效提高了學生學習C語言的積極性以及C語言程序設計課堂（實驗）教學質量[3]。但在新工科的背景下，對就業(yè)人員C語言編程能力的要求也逐步提高針對傳統(tǒng)教學過程中存在的不足，本文提出以下幾點反思：（1）C語言數(shù)據(jù)類型多、知識點復雜，學生容易產(chǎn)生厭學情緒。學生計算機語言基礎薄弱，在興趣的激發(fā)下，初期大多數(shù)同學C語言學習動力較足，后期隨著課程難度增加多數(shù)同學心有余而力不足，導致最終只有極少數(shù)同學掌握C程序編程能力;（2）學生對理論知識的掌握沒有在C編程實戰(zhàn)中得到演練。理論知識點在教師的講解下多數(shù)同學都能理解吸收，實驗課在教師的帶領下也能編寫簡單的程序，但課時有限，很少有同學會在課后練習C程序編程，這就導致很多同學知識點都學會了，并不知道怎么用;（3）學生慣性思維嚴重，解題思路不夠靈活。C語言功能十分強大，語法自由，只要思路清晰，程序員可以用C語言寫出任何程序，但現(xiàn)在學生思維不夠主動，編程方法受課本例題的束縛，出現(xiàn)錯誤依賴老師去解決，即使掌握C程序編程能力也不能精通。根據(jù)以上情況，筆者結合本專業(yè)C語言教學情況，制定了C語言層進式教學過程設計，主要的教學目的為：

（1）讓同學們能夠駕馭C語言自主編程，熟練掌握C語言的三大語法結構順序、選擇和循環(huán)，熟練運用數(shù)組、函數(shù)和指針來解決問題;

（2）讓喜歡C語言編程的同學能夠精通掌握它，分析解讀經(jīng)典C程序，將優(yōu)秀程序員的編程思維學為己用。

3 ?C語言層進式教學過程設計

近幾年人工智能和大數(shù)據(jù)技術得到越來越多學者的關注，C語言作為大學生進入大學校園的第一門計算機語言課，如何讓學生喜歡上C語言，提高學生們的編程能力變得尤為重要[4]。為達成以上教學目標，本文提出C語言層進式教學過程設計，本設計包括五個階段，興趣激發(fā)，功能特點分析，經(jīng)典例題引入，知識點剖析，和編程應用探討。以下本文以C程序編程的函數(shù)知識點切入，詳細介紹層進式教學過程設計的主要方法，使學生們能夠主動學習，提高自主編程能力，能逐步掌握函數(shù)定義的語法結構，能熟練運用函數(shù)去解決C編程中遇到的問題。

3.1 興趣激發(fā)

國外某知名教育家曾經(jīng)提到“成功的教育不在于強制，而在于鼓勵學生自主學習。”C語言作為計算機語言，其學習內(nèi)容和語言結構對比自然語言的學習，給同學們打開了一個嶄新的大門。自然語言是人與人之間溝通的語言，戰(zhàn)國策出“夫市之無虎，但是三人言而成虎。”自然語言在表達上其主觀性更強，容易產(chǎn)生歧義。C語言其作為機器語言要求準確性極高，不能存在模棱兩可。這使得C語言的學習變得枯燥乏味，增加了學生們的學習難度，現(xiàn)在本文以C語言函數(shù)知識點切入，講解怎樣激起同學們學習C語言的興味[5]。

在學習函數(shù)之前首先要上學生明白為什么要學函數(shù)，在課堂開始先引入這樣一段歷史典故，很多看過《三國演義》書和電視劇的肯定對以下描述并不陌生。司馬懿曰“諸葛孔明食少事煩，其能久乎！”司馬懿說完這段話沒多久，諸葛亮就去世了。“事無巨細，事必躬親”，諸葛亮的這種行為在管理學中是不被認可的，管理學講究分工合作，以一人之力完成所有工作顯然大大降低了工作效率。對于C語言而言，簡單的累加求和、比較大小等算法程序只有幾行或幾十行，但當C語言用來編寫計算機系統(tǒng)或大型游戲時，其程序可能是上千行或者上萬行。如果把這些上千行或者上萬行的程序作為一個C程序源文件，首先對于程序員來說從編寫到維護難度都非常大。上千行的C程序作為產(chǎn)品到讀者手中，閱讀起來也是非常困難的。每個程序完成各自的功能，這就是C程序函數(shù)的來源[6]。

3.2 功能特點分析

一個程序包括算法和數(shù)據(jù)兩部分，算法是一個C語言程序中最重要的部分，算法的好壞決定了程序的質量，數(shù)據(jù)是程序的操作內(nèi)容。但是一個好的程序除了算法和數(shù)據(jù)之外，還需要程序結構化設計，程序結構化設計的藝術就是將程序進行模塊化的設計。函數(shù)是C語言進行模塊化設計必不可少的一部分。如果把C語言的編寫過程比作生產(chǎn)線汽車組裝過程，函數(shù)相當于汽車的零件，在汽車組裝過程中，每個零件都需要設計、調試和檢測無誤后在安裝到汽車上。汽車的零件可以是自己設計研發(fā)，也可以進口國外產(chǎn)品。自己設計研發(fā)的“零件”對應的是自定義函數(shù)，是由編程人員自己編寫完成，進口產(chǎn)品對應的是庫函數(shù)，是由別人寫好的一些經(jīng)典源程序，編程人員在設計程序是可以直接調用[7]。

C程序結構圖如圖1所示，由此可知，一個復雜的計算機程序由多個函數(shù)構成，這個函數(shù)可以是編程人員親自定義的函數(shù)，也可以他人定義好的庫函數(shù)。

3.3 經(jīng)典例題引入

下面本文通過重復輸出“*”號和文字的案例來講解函數(shù)的定義。題目要求：輸出一行*****，再輸出一行文字，再輸出一行*****，用函數(shù)調用來實現(xiàn)。題目解析：在輸出的文字的上下方分別要求輸出一行“*”號，顯然不必重復設計輸出“*”的這段代碼，定義一個子函數(shù)p_s來實現(xiàn)輸出一行“*”號的功能，定義一個p_m的子函數(shù)來輸出中間一行文字，用主函數(shù)分別調用兩個子函數(shù)來完成以上功能。

3.4 知識點剖析

題目中要求輸出兩行“*”號和一行文字，就需要定義兩個函數(shù)，一個用來輸出“*”號，一個用來輸出文字。首先用主函數(shù)調用輸出“*”號的函數(shù)，程序即可完成輸出一行“*”號的功能，然后主函數(shù)調用輸出一行文字的函數(shù)，程序即可完成輸出一行文字的功能，最后主函數(shù)再次調用輸出“*”號的函數(shù)，程序即可完成輸出一行“*”號的功能。由此函數(shù)的功能可以看出，可以用一個調用語句直接調用定義好的函數(shù)來完成此函數(shù)的功能，如果函數(shù)包括上百條語句，而且函數(shù)段在程序中多次出現(xiàn)，就可以用調用語句多次調用來完成，大大化簡了程序的復雜程度[8]。

定義p_s 和p_m的知識點相似，下面本文從p_m函數(shù)的定義來講解。p_m函數(shù)的功能是輸出" My name is Jia Wenjing？"這行文字，要使計算機完成此功能，必須按照C語言規(guī)范對它進行定義。p_m函數(shù)的類型為void類型，void類型的函數(shù)沒有ruturn語句，所以p_m函數(shù)沒有返回值。定義函數(shù)名字p_m，通過p_m名字來調用p_m函數(shù)，出現(xiàn)函數(shù)名字即調用，調用此函數(shù)就會跳到此函數(shù)執(zhí)行此函數(shù)，完成此函數(shù)的功能。定義參數(shù)的個數(shù)與類型，此函數(shù)屬于無參函數(shù)，所以參數(shù)個數(shù)為零，參數(shù)列表括號為空。定義函數(shù)的功能，printf（"My name is Jia Wenjing！＼n"），此函數(shù)珂完成輸出"My name is Jia Wenjing！"一行文字的功能。

3.5 編程應用探討

（1）案例應用，層進深化。上機實踐，由經(jīng)典例題引入學生進行自主編程，利用所學的知識對函數(shù)進行定義，并利用VS2010軟件進行編程調試。主函數(shù)的功能是分別調用p_s和p_m兩個子函數(shù)。語句p_s（）;為調用p_s函數(shù)，語句功能為由主函數(shù)跳轉到p_s函數(shù)，語句p_m;為調用p_m函數(shù)，語句功能為由主函數(shù)跳轉到p_m函數(shù)。子函數(shù)void p_s（）完成輸出一行“*”號的功能，子函數(shù)void p_m（）完成輸出一行文字的功能。主函數(shù)要稍微特殊一點，所有的程序只能包括一個主函數(shù)和多個子函數(shù)，程序只能從主函數(shù)開始，如果過程中調用其他子函數(shù)，調用后要返回主函數(shù)結束運行[9]。

（2）由無參到有參，推廣練習。本例題所設計到的是無參函數(shù)的定義，例如void p_m（），括號里面沒有參數(shù)類型和參數(shù)個數(shù)，所以此函數(shù)為無參函數(shù)，無參函數(shù)被調用時不需要向主調函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)。那當主調函數(shù)需要向被調函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)時，有參函數(shù)又該如何定義呢？在課堂最后設置練習環(huán)節(jié)，由無參函數(shù)到有參函數(shù)擴展，由同學們用已學知識自行完成有參函數(shù)的定義，以促進從理論學習到知識運用層面的深化。

4 結語

針對傳統(tǒng)工科教學中C語言課程存在的不足，以函數(shù)編程為例，從科學有效的教學目標出發(fā)，采用五階段層進式教學設計，使學生由興趣激發(fā)，到函數(shù)功能特點分析，再到經(jīng)典例題引入，逐步掌握功能特點與函數(shù)定義的知識點剖析，最后編程應用探討將理論與案例相結合，提高編程技術底蘊和工程素養(yǎng)。經(jīng)過多次教學實踐證明，該教學設計過程能夠有效引導學生自主學習，主動思考，促進教學互動，從而取得良好教學效果。

參考文獻

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[9]李建華，許芝卉.基于人工評分思路的C語言自動評分算法研究[J].山西大同大學學報（自然科學版），2020，36（02）：25-27.

作者簡介：賈文晶，女，助教，1991.06，碩士，目前主要從事圖像處理和故障診斷等方面研究。

基金項目：2019年安徽省省級重點教學研究項目（2019jyxm0366），淮南師范學院一般教研項目（2019hsjy59）。