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非計算機專(zhuān)業(yè)C語(yǔ)言教學(xué)模式分析
目前國內各個(gè)高校大多在非計算機專(zhuān)業(yè)開(kāi)設了計算機語(yǔ)言課程,C語(yǔ)言作為一種廣泛流行的結構化程序設計語(yǔ)言,成為了大多數高校非計算機專(zhuān)業(yè)計算機語(yǔ)言課程的教學(xué)語(yǔ)言.下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：針對目前為非計算機專(zhuān)業(yè)開(kāi)設的C語(yǔ)言程序設計課程教學(xué)現狀，提出一種與專(zhuān)業(yè)相結合的S&C(Specialized&ComputationalThinking)式C語(yǔ)言程序設計教學(xué)模式，在培養學(xué)生計算思維的同時(shí)，為后續專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習打下良好基礎。
關(guān)鍵詞：C語(yǔ)言;專(zhuān)業(yè)相結合;計算思維
一、引言
目前很多高校都在推行為非計算機專(zhuān)業(yè)開(kāi)設的程序設計類(lèi)課程改革，研究如何全面提高教學(xué)效果。將計算思維融入程序設計是當前課程教學(xué)的研究熱點(diǎn)[1];很多教育專(zhuān)家和一線(xiàn)教師都提出了以培養計算思維為目標的程序設計類(lèi)課程教學(xué)改革方案[2，3]。C語(yǔ)言程序設計屬于此類(lèi)課程，在注重培養計算思維的同時(shí)，更重要的是將教學(xué)內容與學(xué)生本專(zhuān)業(yè)相結合。因此，提出一種融入計算思維、與專(zhuān)業(yè)相結合(以下簡(jiǎn)稱(chēng)S&C)的C語(yǔ)言程序設計教學(xué)模式。
二、計算思維的專(zhuān)業(yè)化培養
計算思維是信息時(shí)代中的每個(gè)人都應當具備的一種思維方式，培養計算思維能力已成為計算機基礎教學(xué)的核心任務(wù)[4]。程序設計類(lèi)課程屬于計算機基礎課程體系，但是學(xué)習的內容和要求是相對的，對不同的人群應該有不同的要求[5]。對非計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，程序設計語(yǔ)言更像是一個(gè)工具，是其在從事本專(zhuān)業(yè)工作中可以使用的一個(gè)工具。因此，任課教師應考慮到專(zhuān)業(yè)需求，將計算思維與專(zhuān)業(yè)應用進(jìn)行融合，讓學(xué)生感受到利用計算思維求解問(wèn)題過(guò)程中的魅力[4]。計算思維教育的目的是培養一種思維習慣，一種像計算機科學(xué)家思考問(wèn)題那樣的習慣[6]，雖然計算本身也是一門(mén)學(xué)科，但是其具有促進(jìn)其他學(xué)科發(fā)展的作用，不應該將計算思維局限于此，而是應用于各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。
三、C語(yǔ)言程序設計與專(zhuān)業(yè)相結合
為非計算機專(zhuān)業(yè)開(kāi)設的C語(yǔ)言程序設計課程，授課深度和廣度有別于計算機專(zhuān)業(yè)，很多高校將它作為一門(mén)通識課程，使用同一個(gè)教學(xué)大綱，難以與專(zhuān)業(yè)課程緊密銜接。實(shí)際上，隨著(zhù)計算機的普及，程序設計語(yǔ)言的使用不再是IT人的專(zhuān)利，很多行業(yè)都會(huì )涉及到軟件開(kāi)發(fā)、編寫(xiě)應用程序。如單片機等智能芯片的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言就是以C語(yǔ)言為主[7]，學(xué)生程序設計水平高低可能直接影響他們的就業(yè)和職業(yè)發(fā)展[8]。因此，有高校教師提出自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的C語(yǔ)言程序設計課程改由自動(dòng)化教研室承擔[9]。但這種做法是否有違開(kāi)設C語(yǔ)言程序設計課程的初衷?C語(yǔ)言是程序設計的入門(mén)語(yǔ)言，最重要的是建立C語(yǔ)言與專(zhuān)業(yè)的關(guān)聯(lián)，培養一種獨特的處理問(wèn)題的思維方式，更適合由計算機專(zhuān)業(yè)教師授課，在后續專(zhuān)業(yè)課程中再由專(zhuān)業(yè)課教師進(jìn)一步引導學(xué)生的應用實(shí)踐。但教學(xué)內容要向專(zhuān)業(yè)靠攏，能夠認識到專(zhuān)業(yè)課程和C語(yǔ)言之間的聯(lián)系點(diǎn)在哪里，并由此制定出相對獨立的教學(xué)大綱和專(zhuān)業(yè)化教學(xué)方案。
四、S&C式C語(yǔ)言教學(xué)模式
(一)課程設置
雖然學(xué)習C語(yǔ)言不需要什么必須的先修課程，但經(jīng)過(guò)授課教師分析[8]，與計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生不同，非計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生只是孤立地學(xué)習C語(yǔ)言，建議將C語(yǔ)言與相關(guān)課程配套開(kāi)設，以自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例，在同一學(xué)期內，先開(kāi)設C語(yǔ)言程序設計，在課程中后期再開(kāi)設單片機課程，這樣既可以加強學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，又使學(xué)生對C語(yǔ)言的學(xué)習目的和從業(yè)方向更加明確。
(二)教學(xué)目標和教學(xué)內容
C語(yǔ)言程序設計的教學(xué)目標應體現基礎性與專(zhuān)業(yè)性�；A性是針對后續課程來(lái)講的，學(xué)生通過(guò)該門(mén)課程的學(xué)習掌握一定的算法和常用子程序，學(xué)會(huì )用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，為后續課程打下堅實(shí)的基礎;專(zhuān)業(yè)性是指學(xué)生在掌握C語(yǔ)言的各種語(yǔ)法與程序結構的基礎上，不僅能夠根據實(shí)際問(wèn)題設計算法、編寫(xiě)出解決問(wèn)題的程序，還可以運用計算思維解決生活中或專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的問(wèn)題。計算思維主要不是靠講課得來(lái)的，而是在學(xué)習和應用計算機過(guò)程中培養的[5]，但理論依然是實(shí)踐的基礎。因此，應將思維訓練融入到教學(xué)內容中，并將計算思維具體化為對以下幾項能力的培養。
1.抽象。從本質(zhì)上講，程序設計語(yǔ)言是對人類(lèi)問(wèn)題求解過(guò)程的抽象，例如，數據與數據類(lèi)型、表達式、流程控制、函數等都是數據抽象、計算、邏輯推理以及問(wèn)題約簡(jiǎn)等人類(lèi)問(wèn)題求解思維方法的物化[10]。使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設計的過(guò)程就是利用計算的手段求解問(wèn)題的過(guò)程，這一過(guò)程中對問(wèn)題定義和形式化，以及建立問(wèn)題的邏輯模型就是對問(wèn)題的抽象過(guò)程，而抽象是計算思維的基本方法。
2.多樣性思維。C語(yǔ)言中變量的使用是編程的基礎，也是最基本的概念。C語(yǔ)言提供了多種數據類(lèi)型，如整型、浮點(diǎn)型、字符型、數組、指針、結構體及枚舉型等。在求解實(shí)際問(wèn)題時(shí)，會(huì )涉及到各種各樣的數據，如整數、小數、字符，還有一些復雜的對象，如學(xué)生個(gè)人信息、考試成績(jì)等，為處理這些不同類(lèi)型的數據，除了要分析數據的對象特征，還要了解各種數據類(lèi)型之間的差異及其使用方法，通過(guò)大量練習掌握并靈活應用這些數據類(lèi)型，這對于訓練學(xué)生多樣性思維有極大幫助。
3.問(wèn)題分解。C語(yǔ)言是一門(mén)模塊化程序設計語(yǔ)言，在求解一個(gè)復雜問(wèn)題時(shí)，一般采用逐步分解、分而治之的方法，即將一個(gè)大問(wèn)題分解成若干相對較易求解的小問(wèn)題，再分別進(jìn)行求解。C語(yǔ)言的函數就是程序的基本組成單位，在編寫(xiě)一個(gè)復雜程序時(shí)，將整個(gè)程序的功能劃分為若干功能較為單一的程序模塊，即用函數實(shí)現每個(gè)單一功能，然后再將所有函數像搭積木一般，組合起來(lái)。函數有其獨立性，即要保證高內聚，低耦合;但卻不是孤立的，使學(xué)生理解調用函數和被調用函數的相關(guān)知識和二者之間的相關(guān)性。
4.算法。算法是解決問(wèn)題的方法和求解問(wèn)題的步驟。解決同一問(wèn)題會(huì )有不同算法，算法設計是C語(yǔ)言程序設計的核心。引導學(xué)生學(xué)會(huì )利用已有知識，學(xué)會(huì )從多個(gè)角度分析問(wèn)題，采用不同的類(lèi)型、結構都能解決問(wèn)題;同時(shí)，引導學(xué)生進(jìn)一步分析各算法的差異，不僅可以鞏固知識點(diǎn)，還能加深學(xué)生對不同數據類(lèi)型、程序結構化的認識。在教學(xué)內容中設置一些與專(zhuān)業(yè)應用相關(guān)的案例，增加趣味性的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，增強與本專(zhuān)業(yè)的聯(lián)系。
5.遞歸。遞歸就是用自身定義自身的方法。C語(yǔ)言允許使用遞歸，以應用遞歸求解的問(wèn)題為例，使學(xué)生理解遞歸的工作原理。例如，利用公式n!=n×(n-1)!求一個(gè)自然數的階乘，可以用以下函數進(jìn)行計算。intfact(intn){if(n<=1)return1;elsereturnn*fact(n-1);}跟蹤i=fact(3)這條語(yǔ)句的執行過(guò)程，從中了解遞歸函數逐層調用和展開(kāi)的過(guò)程。
6.程序。程序是為實(shí)現特定目標或解決特定問(wèn)題而用計算機語(yǔ)言編寫(xiě)的命令序列的集合，在系統的IPO模型中，程序是算法的實(shí)現。C語(yǔ)言以順序結構、選擇結構和循環(huán)結構作為基本的程序結構。學(xué)生在求解問(wèn)題時(shí)選取合適的程序結構，練習使用相應結構的語(yǔ)句，訓練其結構化思維;編程過(guò)程中，為了實(shí)現程序的整體性功能，要考慮如何協(xié)調各類(lèi)函數，從而強化一體性思維;任何程序，無(wú)論是簡(jiǎn)單的還是復雜的，都按照一定秩序有序執行，為解決不同問(wèn)題要采用不同要素、結構組成程序，這可以強化學(xué)生的有序性思維。7.動(dòng)態(tài)性思維。C語(yǔ)言中很多知識點(diǎn)的運用都體現了動(dòng)態(tài)思維。例如，根據計算對象的類(lèi)型使用不同類(lèi)型的變量，在多種類(lèi)型數值進(jìn)行混合運算時(shí)，其結果又能根據精度要求動(dòng)態(tài)地向高精度類(lèi)型轉換;循環(huán)結構中，循環(huán)變量值的變化是程序動(dòng)態(tài)性的最佳體現，在單步調試時(shí)，能夠清楚地觀(guān)察到循環(huán)變量及相關(guān)變量值的每一步變化;在函數定義中形參的設定也是訓練動(dòng)態(tài)性思維的重要知識點(diǎn)，每次調用函數時(shí)，函數所接收到的實(shí)參都是不同的，只有具有動(dòng)態(tài)性思維，才能真正理解函數實(shí)參和形參的概念。
(3)教學(xué)方法
在課程教學(xué)中，教師應具有不同的角色，課程前期，教師是講授者、主導者，以講授法為主，通過(guò)對比記憶等方法幫助學(xué)生接受C語(yǔ)言各種定義的方式和語(yǔ)法結構;課程中后期，教師是協(xié)助者、引導者，采用翻轉課堂教學(xué)法，讓學(xué)生成為課堂主體。教師應設計好課前任務(wù)，及時(shí)獲得反饋以調整課上活動(dòng);課上進(jìn)行分組討論和以專(zhuān)業(yè)性案例為主的任務(wù)拓展，引導學(xué)生舉一反三，研究規律，掌握方法，讓學(xué)生認識到C語(yǔ)言程序設計與專(zhuān)業(yè)學(xué)科的密切關(guān)系。翻轉課堂的有效實(shí)施需要一個(gè)過(guò)程，既是學(xué)生接受、適應和主動(dòng)參與的過(guò)程，也是教師根據不同課程班逐步調整實(shí)施方案的過(guò)程。教學(xué)方法的有效性以學(xué)生的學(xué)習自主性為前提，而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習動(dòng)機似乎一直是教師與學(xué)生之間的較力。C語(yǔ)言與專(zhuān)業(yè)相結合可以在一定程度上提高學(xué)生學(xué)習興趣，因為大多數學(xué)生是依據自身興趣選擇專(zhuān)業(yè)的，但這還不夠。依據ARCS模型，增強學(xué)習者動(dòng)機的四個(gè)要素：Attention、Relevance、Confidence和Sat-isfaction。在教學(xué)開(kāi)始階段，引入一個(gè)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)案例吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生想進(jìn)一步探究的好奇心;進(jìn)而建立C語(yǔ)言與專(zhuān)業(yè)學(xué)科的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生清楚教學(xué)目標和學(xué)習內容的價(jià)值;在課前任務(wù)中布置一些較簡(jiǎn)單的任務(wù)，以此增強學(xué)生的學(xué)習信心，課堂上進(jìn)行任務(wù)拓展時(shí)提供一些有些難度而學(xué)生又能解決的問(wèn)題，讓他們感覺(jué)到自己的能力“非凡”，最后讓學(xué)生明確自己取得的成果是自己具有能力并付出努力的成果;在實(shí)踐環(huán)節布置的項目任務(wù)為學(xué)生提供了在一種真實(shí)或模擬的情境中運用知識的機會(huì )，感受到學(xué)習的價(jià)值、學(xué)習的快樂(lè )，從中獲得滿(mǎn)足;對學(xué)生的學(xué)習結果提供反饋，如對課堂表現好的學(xué)生給予口頭表?yè)P，維持后續的學(xué)習動(dòng)機，面對全班公布考核方式的評分標準，讓學(xué)生感受到教師評價(jià)的公平性。
(4)實(shí)踐環(huán)節
為了鼓勵學(xué)生積極進(jìn)行實(shí)踐，應該不斷加強C語(yǔ)言實(shí)驗平臺建設，在校內使用OJ(OnlineJudge)系統[11]。但要使OJ系統更好地發(fā)揮效用，教師必須對題目進(jìn)行正確描述和引導，以及對測試用例考慮充分，增加與專(zhuān)業(yè)聯(lián)系密切的實(shí)驗內容，減少驗證性實(shí)驗內容;布置合作式項目任務(wù)，并以此作為大學(xué)生研究性學(xué)習和創(chuàng )新性項目，訓練學(xué)生在實(shí)際工作中協(xié)調、合作和創(chuàng )造能力。學(xué)生還可以利用OJ系統進(jìn)行階段性測試，促進(jìn)自主性學(xué)習。
(5)考核方式
課程的考核方式?jīng)Q定著(zhù)教師如何教這門(mén)課，也決定著(zhù)學(xué)生如何學(xué)習。目前C語(yǔ)言程序設計課程的考核方式為“平時(shí)表現+期末考試”的形式，期末考試采用無(wú)紙化上機考試，是評定學(xué)生成績(jì)的主要方面，排除了考試各環(huán)節中人為因素的影響。試題庫涵蓋教學(xué)大綱規定的所有知識點(diǎn)，難度適宜、重點(diǎn)突出。但全面考核學(xué)生的程序設計能力不能僅依賴(lài)于期末考試，應重視平時(shí)課堂和實(shí)踐環(huán)節的考核，采用作業(yè)自評和同伴互評的評分機制。自評是學(xué)生比對評分標準自查;同伴互評是學(xué)生通過(guò)相互批改作業(yè)相互學(xué)習，是形成性評價(jià)的有效手段，能夠幫助學(xué)生更積極主動(dòng)地參與課程學(xué)習，增加了再次回顧知識、溫習知識和總結自身所得的機會(huì )，促進(jìn)更深層次的思考。為了使這一評分機制能有效開(kāi)展，教師要制定一個(gè)好的評分標準，不同的“評委”依據這個(gè)評分標準對同一個(gè)作業(yè)進(jìn)行評判應得出同樣的判斷;考慮到同伴互評中可能出現的問(wèn)題，如學(xué)生不遵照評分標準打分等，做出相應的對策，使學(xué)生能夠自覺(jué)以評分標準為指導，高質(zhì)量地完成作業(yè)，然后根據評語(yǔ)對照評分標準修改完善自己的作業(yè)。
五、結語(yǔ)
應用型大學(xué)非計算機專(zhuān)業(yè)的計算機應用教育，應以能力為導向，使學(xué)生具備在各個(gè)領(lǐng)域應用計算機的能力。作為應用性較強的專(zhuān)業(yè)基礎課，C語(yǔ)言程序設計能否學(xué)好關(guān)乎到后期專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習的效果。根據專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，采取與專(zhuān)業(yè)相結合的C語(yǔ)言教學(xué)模式，培養學(xué)生將計算機處理問(wèn)題的思維方式運用于本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的能力，為各學(xué)科問(wèn)題求解帶來(lái)一種思想、策略、方法和手段上的變化，促進(jìn)各學(xué)科的突破性發(fā)展。
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