以解決本專業(yè)問題為導向的C語言程序設計課程教學探索

　　摘 要 針對C語言程序設計課程在計算機及其相關(guān)專業(yè)中存在的“狹義工具論”的教學現(xiàn)狀，本著“以應用能力培養(yǎng)為目標、以計算思維為手段”的原則進行知識選取和教學內(nèi)容、教學案例、教學方法的設計，提出“基于專業(yè)內(nèi)容，以解決本專業(yè)問題為導向”的項目驅(qū)動、螺旋式上升、過程監(jiān)控等多種手段相結(jié)合的立體化教學方式。通過將計算機基礎教育與專業(yè)技術(shù)相融合，從計算思維能力與創(chuàng)新人才培養(yǎng)相結(jié)合的視角，提高專業(yè)化教育過程中的創(chuàng)新培養(yǎng)層次，建設培養(yǎng)復合型拔尖人才的課程體系和教學平臺，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供新思路和新途徑。
　　關(guān)鍵詞 C語言程序設計；過程監(jiān)控；螺旋式上升
　　中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：B
　　文章編號：1671-489X（2017）06-0084-03
　　1 引言
　　C語言程序設計是理工科專業(yè)（如電子信息與科學、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應用數(shù)學等）的基礎課程，嵌入式系統(tǒng)中的單片機與DSP程序設計，采用C語言編寫應用程序比匯編語言可讀性更強，且更易于維護[1]。該課程的學習目標是不僅要使學生學習程序設計的基本概念和基礎方法，學習編程規(guī)則，還要培養(yǎng)學生的計算思維能力、理論與實踐相結(jié)合的解決專業(yè)領(lǐng)域問題的應用能力，提高專業(yè)化教育過程中的創(chuàng)新培養(yǎng)層次。
　　然而絕大多數(shù)學生在剛開始接觸C語言程序設計這門課時，對計算機語言、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知之甚少，更不具備抽象建模、程序設計技巧的相應知識[2]。加上這是第一門程序設計課，大量的新概念、新名詞讓學生感覺應接不暇，在剛剛接觸編寫程序時毫無頭緒，只能仿照現(xiàn)成的例子照貓畫虎，進行淺層次的驗證性實驗，根本掌握不到程序設計的精髓，更達不到計算思維能力的培養(yǎng)，以致該門課程教學質(zhì)量普遍不高。
　　為了解決這些問題，筆者在長期教學實踐中總結(jié)教學經(jīng)驗、探索教學方法，提出“基于專業(yè)內(nèi)容，以解決本專業(yè)問題為導向，以計算機圍繞專業(yè)問題服務為原則，促進學生個體發(fā)展，增強學生創(chuàng)新意識，產(chǎn)生創(chuàng)新能力”的教學思想。針對C語言程序設計課程特點，從教學理念、考核形式、教學方法、課程內(nèi)容等方面做了大膽的改革與創(chuàng)新，采取多種教學方法和教學手段相結(jié)合，提高學生學習興趣，取得良好的教學效果。
　　2 精心設計以解決本專業(yè)問題為導向的教學案例
　　在以往的教學活動中，大部分學生的基礎知識雖然掌握得不錯，但在靈活解決實際問題方面，還是有不小距離的。他們雖然心中有一些解決問題的模糊思路，但不會將想法轉(zhuǎn)換成程序，甚至還有一些學生直到最后也不會把實際問題變換成算法設計。針對上述問題，課程組教師在教學內(nèi)容的安排上注重在C語言教學中緊密結(jié)合本專業(yè)特點，本著“精講多練，重實用，重算法”的原則，結(jié)合專業(yè)方向?qū)�C語言程序設計課程教學內(nèi)容的差異化要求，確定分專業(yè)分層次的教學內(nèi)容，制度詳細的教學任務，選擇各專業(yè)的經(jīng)典問題作為課堂教學案例。以專業(yè)知識為基礎，以解決專業(yè)問題為目標，采取任務驅(qū)動、因材施教的方式，創(chuàng)建多元化的教學體系，能夠激發(fā)學生的學習興趣。
　　將單純的C語言程序設計教學與專業(yè)領(lǐng)域應用相結(jié)合，把計算機程序設計作為解決專業(yè)問題的工具，有利于學生了解C語言程序設計作為“專業(yè)工具”的作用，便于學生對C語言精髓的掌握，能夠培養(yǎng)學生的計算思維能力、邏輯思維能力和邏輯推理能力，以及利用計算機解決本專業(yè)問題的能力，提高學生學習本課程的主動性、積極性，促進學生個體充分自由地發(fā)展，培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力。
　　3 項目遞進驅(qū)動教學法
　　在實驗教學過程中，制定各專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)實訓項目，以由易到難、循序漸進為主線，采取多層次的項目拓展訓練、遞進式的螺旋式教學方法，讓學生整體提高程序設計能力。整個教學設計分為三個階段。
　　編程基礎準備階段 本階段的教學內(nèi)容主要是以本專業(yè)的經(jīng)典問題作為課堂教學案例，引出本課程單元基礎知識。在這一部分教學中通過教師對教學案例的講解，學生通過實訓項目的上機操作，會出現(xiàn)輸入、編寫等問題，通過解決實訓時出現(xiàn)的問題加強對語法、編程規(guī)則的掌握。本著“精講多練，重實用，重算法”的原則，用大量典型案例進行實訓，起到拓展學生編程思維的作用。如在為數(shù)學專業(yè)設計程序三大基本結(jié)構(gòu)項目時，本階段的教學案例分別為分支結(jié)構(gòu)為分段函數(shù)的計算、循環(huán)結(jié)構(gòu)為求1到10之間的自然數(shù)的和。
　　項目拓展階段 通過基礎階段的訓練，學生已經(jīng)初步對程序設計有感性認識，并有一定的計算思維基礎，本階段的任務設計上以第一階段的任務為基礎，將與此相近、相關(guān)的案例進行總結(jié)，主要是通過實訓項目的形式來鞏固基礎階段的訓練成果，養(yǎng)成良好的編程習慣。如在為教學數(shù)學專業(yè)設計程序的三大基本結(jié)構(gòu)項目時，本階段讓學生完成的項目有：求1到100之間自然數(shù)的和、判斷某數(shù)是否為素數(shù)、求1到100之間的素數(shù)、打印楊輝三角形、輸出各種形式的九九乘法表等。實訓題目按類別設計，同類的實訓項目一般設計多個，每個題目又根據(jù)難易程度設置不同的分值（方便后期的多元立體化評價），學生可根據(jù)自己對知識掌握的情況和自己的興趣愛好選擇一部分題目來練習。但不管是容易的題目還是難度較大的題目，都必須嚴格按照要求提交相關(guān)文檔以及編寫的程序代碼。
　　項目遞進階段 本階段讓學生自由組合成3～5人的互助式小組，以大作業(yè)的方式對整個學習階段的效果進行鞏固，同時進行測試和驗收。由于任務量比較大，所以該階段主要在課下完成。在本階段中，教改組成員在對不同專業(yè)做了詳細調(diào)研的基礎上，精心設計若干個與大學生各類競賽緊密結(jié)合的、貫穿整個教學過程的大項目作為本階段的任務。教改組成員為數(shù)學專業(yè)學生設計的課程大項目是學生成績管理、分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)用到大量的數(shù)學分析函數(shù)來實現(xiàn)對學生成績的統(tǒng)計分析，要求學生盡量自己編寫這些數(shù)學分析函數(shù)，然后和系統(tǒng)提供的函數(shù)做出比較。為電子信息科學與技術(shù)專業(yè)學生設計的課程大項目是汽車導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)用到硬件之間的通信和C語言基礎編程，讓學生看到原來C語言還可以做出如此高級的產(chǎn)品。這一階段主要以學生自主完成作業(yè)、教師負責答疑的形式進行，教師對學生提出的問題并不直接給出答案，僅僅給予學生一定的指引，引導學生通過各種途徑查找資料，促使學生自覺利用互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)、圖書館、BBS教學網(wǎng)站系統(tǒng)來輔助本課程的學習，幫助學生學會文獻檢索的技能，為學生在以后的學習和工作中保持繼續(xù)學習打下堅實的基礎。在這一階段中，要求學生必須提供完整的項目文檔并完成教師組織的簡單答辯。

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