新工科背景下《C語言程序設(shè)計》教學(xué)改革與探討

1、    新工科背景下c語言程序設(shè)計教學(xué)改革與探討    任小燕一、引言在以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正驅(qū)動著新經(jīng)濟的迅猛發(fā)展的大背景下，我國的企業(yè)迫切需要新型的工科人才，高等工程教育改革也受到了社會各界的高度關(guān)注。2017年上半年教育部先后以復(fù)旦共識、天大行動、北京指南等文件為標(biāo)志，提出新工科的概念并啟動了我國工程教育改革的人才培養(yǎng)計劃。我校的c語言程序設(shè)計課程面向的是大一理工專業(yè)的學(xué)生，其前驅(qū)課程是大學(xué)計算機基礎(chǔ)，該課程屬于計算機通識類課程，其理論知識覆蓋了計算機信息編碼、算法、計算機硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全、計算機新技

2、術(shù)等;授課內(nèi)容比較寬泛，只能簡單的介紹入門級的知識，受限于學(xué)時限制無法深入展開。大部分學(xué)生通過該前驅(qū)課學(xué)習(xí)后有了計算機的基本概念，但是沒有系統(tǒng)的程序設(shè)計和計算思維理念，在學(xué)習(xí)c語言這門課程時往往會出現(xiàn)受困于語法細(xì)節(jié)，忙于調(diào)試各種語法錯誤，在該課程推進的過程中會有同學(xué)漸漸產(chǎn)生受挫感，進而喪失學(xué)習(xí)興趣。二、改革具體措施為了更好的培養(yǎng)出符合“新工科”需求的工科人才，按照“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的要求，經(jīng)過和各個工科專業(yè)專家請教、資深教師討論以及往屆學(xué)生的回訪等方式方法，針對c語言課程教學(xué)過程中存在的不足，我校對c語言程序設(shè)計這門課程進行了以下改革措施。（一）教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整傳統(tǒng)的c語言教學(xué)內(nèi)容是按照教材的

3、順序以概述、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)計算、順序選擇循環(huán)三大結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體等組織教學(xué)。而事實上，從編程調(diào)試第一個hello world程序開始，學(xué)生就開始接觸到各種系統(tǒng)庫函數(shù)，但是按照傳統(tǒng)的進度學(xué)生在前半個學(xué)期學(xué)習(xí)中會花大量的精力去理解零散的語法、錯誤調(diào)試等，沒有形成模塊化程序設(shè)計的思想，等到課程后期接觸到函數(shù)時就很難對函數(shù)整體認(rèn)知，甚或有部分學(xué)生雖然以高分修完了課程，但是完全不能理解結(jié)構(gòu)化自頂向下的程序設(shè)計理念，更不論與人合作解決復(fù)雜問題參與可能性。為了突破學(xué)生教科書代碼式學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)生項目合作能力，經(jīng)過反復(fù)的研究論證，我們將c語言的課程教學(xué)內(nèi)容順序做了調(diào)整，將函數(shù)提前至三大結(jié)構(gòu);即

4、學(xué)生了解了c語言本身支持的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)計算后，借助于學(xué)生的已有的知識背景引入函數(shù)概念。比如通過一個教務(wù)管理系統(tǒng)作為切入點，引導(dǎo)學(xué)生思考如何自頂向下實現(xiàn)一個復(fù)雜系統(tǒng)？這個時候，學(xué)生基本沒有復(fù)雜的語法概念，教師盡可能地從功能結(jié)構(gòu)劃分的角度引導(dǎo)學(xué)生將一個復(fù)雜的系統(tǒng)化整為零，劃分成幾個教師管理、學(xué)生管理、課程管理、成績管理等子系統(tǒng)，然后將這些子系統(tǒng)逐步求精，細(xì)化成若干個功能邏輯功能相對集中、易于實現(xiàn)的模塊。在激發(fā)了學(xué)生求解問題的興趣后，教師可以趁熱打鐵告知學(xué)生函數(shù)的益處是代碼重用、共享性性等，并且本課程后面的章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)會圍繞這個教務(wù)管理系統(tǒng)來進行。后面講述三大結(jié)構(gòu)的知識點時，可以結(jié)合函數(shù)知識點模

5、擬編寫相關(guān)的子模塊。比如在實現(xiàn)一個原型的教師管理子模塊的時，就可以結(jié)合順序結(jié)構(gòu)，按照數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)輸出的傳統(tǒng)的處理順序，實現(xiàn)簡單的程序編寫。在此原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上逐步求精，譬如當(dāng)需要輸入、存儲和管理的數(shù)據(jù)量比較多時，就可以適時的引入循環(huán)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)體數(shù)組等概念，啟發(fā)學(xué)生完善相關(guān)子模塊。在優(yōu)化系統(tǒng)的同時，繼續(xù)強化函數(shù)的具體應(yīng)用，從函數(shù)名稱命名、函數(shù)的參數(shù)傳遞、返回值等細(xì)節(jié)著手，加深理解函數(shù)的作用。將函數(shù)教學(xué)內(nèi)容前置后，其后的三大結(jié)構(gòu)、數(shù)組、文件、指針等教學(xué)內(nèi)容可以繼續(xù)滲透強化函數(shù)的知識點，便于將函數(shù)的思想貫穿于整個教學(xué)、項目實踐環(huán)節(jié)。這種教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整一方面可以更好地幫助學(xué)生理解并有更多的

6、機會去應(yīng)用模塊化編程的思想;另外也更利于培養(yǎng)學(xué)生算法的認(rèn)知實踐能力、項目合作能力和計算思維能力。（二）教學(xué)模式革新傳統(tǒng)的語言類課程教學(xué)采用的是教師理論課主講學(xué)生模擬代碼編寫實踐的模式，作為一門實踐性比較強的課程，面對尚不具備編程能力和計算思維能力的初學(xué)者，面對嚴(yán)苛晦澀難懂、易錯的語法對學(xué)生是一個巨大的挑戰(zhàn)。為了更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好的循序漸進地掌握課程知識點，在綜合調(diào)研了各種教學(xué)模式和教研室研討的基礎(chǔ)上，我校最終將該課程的教學(xué)模式革新為基于cdio的工程教育模式 ，將一個具體的項目的構(gòu)思、設(shè)計、實施作為本課程的整個知識點的大背景。其優(yōu)勢是一方面充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外也可以引導(dǎo)學(xué)

7、生主動思考、激發(fā)學(xué)習(xí)潛能。在理論教學(xué)實施環(huán)節(jié)中，盡可能的引導(dǎo)學(xué)生利用已知的知識背景構(gòu)建相關(guān)的場景解決問題，可以盡可能的把課堂的話語權(quán)交給學(xué)生，通過學(xué)生的討論、講解教師點評的方式推進課程的教學(xué)。比如，在介紹數(shù)據(jù)類型知識點的時候，任課教師可以拋出構(gòu)建教師實體模型需要采集哪些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以什么樣的結(jié)構(gòu)存儲等問題，請學(xué)生上臺講出自己的思想并給出基本的結(jié)構(gòu)，然后教師針對學(xué)生的答案進行講評。（三）教學(xué)輔助手段的增加教學(xué)內(nèi)容的改革避免了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中注重全面的知識點重點不突出的缺陷，教學(xué)模式的革新融入了項目、軟件工程的思想，為了更好的實現(xiàn)新工科培養(yǎng)目標(biāo)，我校在c語言課程改革中充分利用教學(xué)輔助手段輔助學(xué)生學(xué)

8、習(xí)。首先，依托校內(nèi)資源創(chuàng)條件，利用我校已有的求索學(xué)堂網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，結(jié)合多媒體技術(shù)、視頻剪輯技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建立了課程互動網(wǎng)站，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)資源的發(fā)布、微課的發(fā)布、作業(yè)發(fā)布和部分作業(yè)的自動批閱、師生的互動等。其次，充分引入微課、中國大學(xué)mooc平臺等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了一種可能。這些輔助手段為學(xué)生課余的自主學(xué)習(xí)提供了更多的途徑，掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，同時也讓學(xué)生能更好的專注于主動的基于項目的學(xué)習(xí)。（四）教學(xué)考核模式的改革由于單一的考核方式難以體現(xiàn)新工科體系下對學(xué)生多個維度的要求，也為更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，我校對本課程的考核方式做了調(diào)整，將期末考試成績分為機試和實驗兩個部分，分值各占60%和40%。機試考查學(xué)生課程知識點的掌握度，包括基本的語法、代碼閱讀能力、實際編程能力等。實驗成績主要考核學(xué)生每一個小項目的構(gòu)思、設(shè)計及代碼編寫能力，對學(xué)生在實驗過程中的創(chuàng)新、溝通合作能力也納入考核