C語言程序設(shè)計課程的改革與實踐

1、C語言程序設(shè)計課程的改革與實踐    C語言程序設(shè)計課程足以C語言為平臺，使學生全面了解程序設(shè)計的總體思路、程序沒計的基本算法、C語言的語法規(guī)則以及使用C語言進行構(gòu)化程序沒計的方法，并具有一定的程序設(shè)計和程序調(diào)試的能力，為今后使用C語言解決實際問題打下良好的基礎(chǔ)由于C語言涉及的概念比較復(fù)雜，規(guī)則繁多，使用靈活，容易出錯，同時該課程又是學生首先接觸的第一門程序沒計課程，所以很多學生學習起來都感到困難和吃力.并不同程度產(chǎn)生畏懼心理。 在C語言程序設(shè)計的教學工作中，我們發(fā)現(xiàn)，學生的學習熱情不高，更談不上綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)與提高。我們C語言課程教學組通

2、過對我校C語言程序設(shè)計課程教學現(xiàn)狀的調(diào)查分析，總結(jié)出了教學效果較差的主要原因，并從教材內(nèi)容、教學方法、教學手段和、上機實踐和考核評價體系五個方面進行了大膽的改革與實踐，并取得了較好的教學效果。 一、C語言程序設(shè)計課程教學現(xiàn)狀分析 為了實時掌握學生的真實學習情況，任課教師對學生進行了問卷調(diào)查。根據(jù)問卷結(jié)果及各位教師的教學經(jīng)驗，總結(jié)出我校C語言程序設(shè)計課程教學效果較差的主要原因有以下幾點。 （1）內(nèi)容抽象、枯燥，學生學習興趣度低。相比第一學期已經(jīng)或多或少有所接觸并有一定基礎(chǔ)的大學計算機課程而言，第二學期開設(shè)的程序設(shè)計課程是一種截然不同的全新的課程，出現(xiàn)了大量的新概念、

3、新名詞和新方法。上機時好不容易敲上了一個程序，一運行就會出現(xiàn)一堆錯誤。62.4%的學生看不懂錯誤提示，84.76%的同學不會使用單步跟蹤、Watch窗口等基本調(diào)試工具，22.3%的同學竟然根本不知道這些調(diào)試工具。于是學生對該課程的學習舉步維艱，學習的熱情急速降溫。 （2）實用性不強。近80%的同學認為C語言的語法知識學了一大堆，但不知道學這些語法有什么用，和自己的專業(yè)知識有什么聯(lián)系。因此，多年積累下來，對C語言程序設(shè)計課程的普遍看法是：這是一門無用的公共課，混混過去就算了。于是，很多同學上課不聽講、下課不預(yù)習、不復(fù)習，周而復(fù)始，形成惡性循環(huán)。 （3）進度過于緩慢。C語言程序

4、設(shè)計每周4學時，其中，2學時多媒體教室的課堂教學，2學時計算中心機房的上機實踐。計算中心機房為多個班級公用，且無屏幕轉(zhuǎn)播設(shè)施，因此教師的教學僅限于2學時的課堂教學。課時太少，加上學生興趣度低，往往一學期下來指針剛講了基本概念就結(jié)束了。有些為參加全國計算機等級二級c語言考試而努力學習的同學也因為指針內(nèi)容學習太少而難以過關(guān)。 針對上述C語言程序設(shè)計教學效果差的原因，我中心C語言課程組的各位教師認真研讀了“研究式學習”、“CDIO教學模式”、“計算思維”等理論及各種教學方法和實踐方式，借鑒了哈工大全國精品課程“C語言程序設(shè)計”課程的先進教學經(jīng)驗，并結(jié)合各位教師多年的教學經(jīng)驗，制定了C語言程

5、序設(shè)汁課程教學體系的改革方案。該教學體系改革方案從教材內(nèi)容、教學方法、教學手段、上機實踐和考核評價體系五個方面展開。 二、編寫優(yōu)質(zhì)配套教材，實施教材改革 我們按照研究性學習的內(nèi)涵編寫了研究式學習C語言程序設(shè)計教材，目前正在進行面向“計算思維”的新版教材的編寫。該系列教材具備以下特點： （1） 編寫理念科學性強 整套教材的編寫以“研究式學習”理念為指導(dǎo)，研究性學習是一種建構(gòu)性的、追求協(xié)商的、尊重個性的、以人為本的“體驗式學習”。在2006年的國家精品課程評估指標中新增了一條指標：“重視研究性學習、探究性學習、協(xié)作學習等現(xiàn)代教育理念在教學中的應(yīng)用；能夠根據(jù)課

6、程內(nèi)容和學生特征，對教學方法和教學評價進行設(shè)計?！彼匝芯啃詫W習是以人為本的高等教育價值觀的體現(xiàn)，是社會變革和教育發(fā)展的要求，也是精品課程的要求。研究性學習的關(guān)鍵是要在學習的各個階段提出適當?shù)难芯繂栴}，以便在學習過程中為學生創(chuàng)造能親臨體驗地進行研究學習的平臺，問題的提出貫穿在課堂教學、實驗教學、課后作業(yè)、綜合性作業(yè)以及評價的整個教學過程中。我們自2004年開始就致力于打造C語言程序設(shè)計精品課程，所有的教學和改革都圍繞該指導(dǎo)思想進行。2007年以C語言程序設(shè)計為主體的“程序設(shè)計與計算機語言”被評為省級精品課程，2010年由教材主編主持申報到了省級質(zhì)量工程教改項目“Inquiry Learning

7、體系在程序設(shè)計課程中的運用”研究。這一系列的改革和研究都是以學生為主體，以培養(yǎng)和提高學生的計算機素養(yǎng)為最終目的而制定的。在教學過程中我們經(jīng)常與學生座談和交流，了解學生的需求，完善我們的教學，使我們的教材和教學模式能與時俱進，保持很好的前瞻性和科學性。 （2） 內(nèi)容組織創(chuàng)新性強 本教材用“提出問題分析問題給出相關(guān)知識舉一反三”的研究式學習方式來組織“C語言程序設(shè)計”這門課程，在注重語言知識培養(yǎng)的同時，更注重邏輯思維能力、程序設(shè)計能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。內(nèi)容組織方式新穎，符合認識規(guī)律，富有啟發(fā)性，便于學習，有利于激發(fā)學生學習興趣及各種能力的培養(yǎng)。本教材每章都通過4個步驟來完成學習

8、： 第1步，通過提出問題、分析問題來激發(fā)學生的興趣，引起學生的思考。 第2步，通過問題的解決、相關(guān)知識點的跟進，使學生能逐步提升程序設(shè)計的能力，掌握C語言的知識，引導(dǎo)學生深入思考。 第3步，用一定數(shù)量的編程實例使學生深入理解和掌握所學知識，用具有趣味性的綜合應(yīng)用編程實例培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和編程能力，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。第4步，對每部分的知識進行小結(jié)，以便學生進一步鞏固應(yīng)掌握的知識。 每章后面都有“綜合應(yīng)用”部分，讓學生對所學知識的具體運用有明確的認識，并能在此基礎(chǔ)上進一步鞏固和提升。 三、采取多樣性方法，實施教學方法的改革 （1）

9、任務(wù)驅(qū)動教學方法 大多數(shù)學生反映C語言概念眾多，許多知識點抽象且難以理解，學生不能將理論和實際應(yīng)用結(jié)合起米， 任務(wù)驅(qū)動教學法是一種建立在建構(gòu)主義學習理論基礎(chǔ)上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維巨動式的教學理念；將再現(xiàn)式教學轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W習，使學生處于積極的學習狀態(tài)，每一位學生都能根據(jù)自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經(jīng)驗提出方案、解決問題。在c語言程寧沒計課中.體現(xiàn)“任務(wù)驅(qū)動”就是讓學生在一個個典型的程序“任務(wù)”驅(qū)動下，教師引導(dǎo)幫助學生完成一系列程序“任務(wù)”，把知識的學習和知識的應(yīng)用有機地融合在一起，讓學生達到融會貫通、

10、一點帶面的效果。例如，在講授C語言循環(huán)語句的教學時，按任務(wù)驅(qū)動教學模式不是孤立地介紹格式、作用和使用方法，而是將這一知識點設(shè)計為“計算1+2+3+1 00=？”這一具體的任務(wù)。首先，教師通過提出“任務(wù)”讓學生把握教學內(nèi)容，同學們會想象怎么完成這個任務(wù)，頭腦里對前而的所學內(nèi)容進行回顧，但前面學過的知識沒法完成這種任務(wù)。接下來教師再講解如何使用循環(huán)語句等具體操作方法，這樣教學，學生學得快、學得牢。通過實踐發(fā)現(xiàn)“任務(wù)驅(qū)動”法有利于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的分析問題、解決問題的能力，提高學生自主學習及與他人協(xié)作的能力，縮短了學習周期。 （2） 項目教學法 很多學生在學完C語言程

11、序沒汁課程后，其結(jié)果是聽得懂、卻編不出程序來。針對這一情況，我們在教學過程中采用項目教學法。項目教學法是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，其目的是在課堂教學中把理論與實踐有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。在課程初期.主要是進行單項的編程練習，重在掌握C語言的基本數(shù)據(jù)類型、語句與程序結(jié)構(gòu)等。在進入函數(shù)、數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體和文件內(nèi)容教學時，開始綜合實訓(xùn)項日的編程設(shè)計，每一個實訓(xùn)項日都呵以用前一個實訓(xùn)項目為基礎(chǔ)。通過一個項目的層層遞進，引入課程內(nèi)容，使得學生的學習循序漸進，螺旋式地上升，效果很好，開闊學生的思維，使得學生在課堂上真正地成為“主體”，教師則扮

12、演“主導(dǎo)”角色。該教學方法使學生積極參與到教學過程中，變被動為主動，有效地調(diào)動了學生學習的積極性，深受學生好評。 （3）比較教學法 C語言中的概念比較復(fù)雜，規(guī)則繁多.而且內(nèi)容前后聯(lián)系緊密，教學過程中教師通過對比的方式對相關(guān)的概念或類似的程序代碼進行比較，進而明確差異，然后進行歸納總結(jié)，方便學生理解，將會收到事半功倍的效果例如，C語言中的指針是教學中的一個難點.這一部分涉及的概念較多，如指向變量的指針、指向數(shù)組的指針、指向字符串的指針、指向函數(shù)的指針等。這些概念很容易混淆，但是將這些概念對比起來講解，學生就很容易理解了。這些概念的共性都是指針，那么它們不同的地方在哪呢？關(guān)鍵在

13、于指針變量的指向不同，指針所指向變量的數(shù)據(jù)類型決定了指針變量的用法。通過這樣的講解，概念的定義就很容易理解，概念的用法也就可以統(tǒng)一了。再如，數(shù)據(jù)的排序問題有多種算法，典型的有冒泡排序、選擇排序、插入排序等，求解方程的根的算法也有多種，有迭代法、牛頓迭代法、二分法和弦截法等。這些算法之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，講清楚了算法的聯(lián)系和區(qū)別，也就解決了整個問題。 （4）啟發(fā)式教學法 啟發(fā)式教學法就是通過教師的啟發(fā)教學充分調(diào)動學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)學生主動學習。例如，在學習printf（）和scanf（）函數(shù)時，通過比較式啟發(fā)方法講解兩函數(shù)的功能、格式、使用特性等方面的異同，通

14、過比較使學生更好地把握兩函數(shù)的特征。在學習選擇排序算法時，使用模擬式啟發(fā)方法，讓l0個學生隨機坐在相鄰的l0個位子上，然后現(xiàn)場模擬排序過程；在學習數(shù)據(jù)交換算法時，使用比喻式和問題式啟發(fā)方法，將兩個變量比喻成兩個瓶子，將里面存放的數(shù)據(jù)比喻成醋和醬油，然后提問：如果將兩個瓶子中的醋和醬油交換一下，應(yīng)如何操作。 （5）“魚漁兼授式”教學方法。C語言只是一種表述工具，如果只有扎實的語法知識，沒有程序設(shè)計思想，根本就不可能寫出程序；而如果有程序設(shè)計思想，但語法知識不扎實，勢必在程序的編寫、運行過程中遇到一系列的問題，從而影響學生的學習熱情。而“魚漁兼授式”教學方法可以在基礎(chǔ)語法知識和程序設(shè)計方

15、法之問找到一個平衡點，使之相輔相成。例如，在講解數(shù)據(jù)類型時著重講解為什么數(shù)據(jù)要分不同的數(shù)據(jù)類型，需要從哪幾個角度學習不同數(shù)據(jù)類型的特性；講解具體算法時著重講解遇到類似問題時應(yīng)從哪些角度分析問題，用什么方法進行程序設(shè)計從而解決問題；在課前精心設(shè)計一些錯誤，尤其是邏輯錯誤，然后講解遇到錯誤可以采用什么手段去剖析、定位錯誤。 四、建立立體化教學體系，實施教學手段的改革 我們從2006年就開始了立體化教學體系的建設(shè)，我們建立了精品課程網(wǎng)站，實現(xiàn)了“在線教育”，現(xiàn)在我們課程的課件、課堂教學錄像、軟件、二級等考及相關(guān)閱讀等教學資源都放在了網(wǎng)絡(luò)上，作業(yè)也通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)布置、提交和批閱。師

16、生之間可以通過教學郵箱和課程論壇進行交流，任課教師可以自己定制調(diào)查問卷，隨時了解學生的動態(tài)和需求，還可以隨時進行在線測試，課程考試已經(jīng)完全實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)無紙化模式。學生可根據(jù)自身的情況進行課后自主學習、自測學習、互相學習或下載資料、上交作業(yè)，有助于學生的個性化發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。設(shè)計出包含驗證型、引導(dǎo)型、擴充型和設(shè)計型等多種類型的實驗，在實踐中充分體現(xiàn)學生的自主性，有目的、分層次地培養(yǎng)學生的實踐能力，使學生學會從實驗過程中獲取知識，積累經(jīng)驗。通過綜合設(shè)計，為學生自己構(gòu)建、發(fā)展并完善自己的知識體系創(chuàng)造機會，使學生具備獲取知識和應(yīng)用知識的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生的團隊精神和協(xié)作能力，全面提

17、高學生的實踐能力。教學實踐證明：學生在課程網(wǎng)站上作業(yè)及報告的提交率達到98%以上，問卷調(diào)查的訪問量達到了85%以上，優(yōu)秀設(shè)計作業(yè)的訪問率達到90%以上，其他資料的訪問率也高于60%。由此可見，立體化教學體系很好的實現(xiàn)了不受時間、地點限制的開放式教學。 五、上機環(huán)節(jié)的改革與實踐 上機環(huán)節(jié)是教學活動的重要環(huán)節(jié)，是對學生進行基本技能訓(xùn)練、增強學生實踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的重要手段。本科實踐教學的目的是優(yōu)化學生的素質(zhì)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和知識結(jié)構(gòu)，讓其具備獲取知識、應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新能力。對于程序設(shè)計與計算機語言課程，以往的實踐教學內(nèi)容和題目以驗證型和設(shè)計型為主。驗證型的

18、題目只要求學生按照書本上的指示，輸入程序，填寫結(jié)果即可，學生處于被動接受的地位，學生覺得無趣，毫無創(chuàng)意；設(shè)計型的題目對于非計算機專業(yè)學生來說，難度太大，學生無從下手。為了全面提高學生的實踐能力和應(yīng)用能力，使實踐教學能滿足不同層次學生自主學習的需求，我們制定并實施了以下改革措施： （1）改革上機實踐的教學模式：將以理論教學為主的教學模式改為由理論教學和實踐教學相互聯(lián)系、相互交叉、彼此滲透、有機結(jié)合、同步發(fā)展的教學模式，確立了實踐教學在程序設(shè)計基礎(chǔ)課程中的重要地位。 （2）設(shè)計多種類型的實驗題目：針對學生存在基礎(chǔ)不同、接受能力不同、個性有差異等問題，設(shè)計出包含驗證型、引導(dǎo)型、擴

19、充型和設(shè)計型共四種類型的實驗，題目盡可能做到覆蓋知識點，切合實際、生動有趣。通過完成不同類型的實驗，有目的、分層次地培養(yǎng)學生的實踐能力，使學生學會從實驗過程中獲取知識，積累經(jīng)驗。 （3）在實踐中充分體現(xiàn)學生的自主性：實驗課的實驗任務(wù)由規(guī)定實驗內(nèi)容和自主實驗內(nèi)容兩部分組成。學生在完成規(guī)定的實驗任務(wù)后，可根據(jù)自己的興趣和愛好，自主設(shè)計一些實驗任務(wù)，在教師的指導(dǎo)和幫助下加以完成和實現(xiàn)。通過自主學習和自主設(shè)計，能有效地培養(yǎng)學生應(yīng)用知識的能力和探索精神，極大地激發(fā)學生的學習主動性。 （4） 啟發(fā)引導(dǎo)學生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神：本課程要求學生以小組（35人）為單位進行綜合性程

20、序設(shè)計，設(shè)計題目主要由學生自己按綜合設(shè)計要求來確定，每個小組推選出一名小組長，負責協(xié)調(diào)程序的開發(fā)、與教師和組員的聯(lián)系、提交總的設(shè)計報告和完整的源程序等工作。在綜合設(shè)計過程中，學生處于主導(dǎo)地位，是核心。學習小組的組建，綜合設(shè)計題目的選擇或確定，各組員任務(wù)的分配與協(xié)調(diào)，任務(wù)完成后的總結(jié)與成績的自評等，主要是按學生的意愿來進行。教師只負責宏觀指導(dǎo)和一些條件支持。當學生的選題不符合要求或系統(tǒng)功能設(shè)計不合理時，教師會立即指出，并幫助他們修改和完善；當學生調(diào)不通程序或程序中有錯誤時，教師會向他們介紹調(diào)試方法和查錯方法，教會他們調(diào)試程序。對學習好、能力強的優(yōu)秀學生，教師會注重開擴他們的思路，啟發(fā)他們的思維，

21、引導(dǎo)他們?nèi)カ@取新知識、去探索新問題，激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望，使他們能完成高水平的綜合設(shè)計。通過綜合設(shè)計，可充分體現(xiàn)以學生為中心的教學方法，為學生自己構(gòu)建、發(fā)展并完善自己的知識體系創(chuàng)造機會，使學生具備獲取知識和應(yīng)用知識的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生的團隊精神和協(xié)作能力，全面提高學生的實踐能力，從而有效地提高程序設(shè)計與計算機語言課程的教學質(zhì)量。 六、考核評價體系的改革 我校C語言程序設(shè)計課程的成績分為理論和實踐兩個分數(shù)，各2個學分，兩項成績都合格即可獲得該課程的4個學分。其中： 理論課綜合成績（百分制）=平時（百分制）*（50%）+末考（百分制）*50%； 上機實踐綜合成績（百分制）=平時（百分制）*（60%）+綜合設(shè)計（百分制）*40%；理論成績由平時成績和末考成績組成。其中：平時成績由上課考勤、作業(yè)提交、階段性實驗報告組成，占總成績的50%；末考指的是期末閉卷無紙化考試，末考側(cè)重于基礎(chǔ)知識測試，考核學生對基本概念的掌握。題型包括：判斷題、選擇題、填空題和編程題，判斷題題型重點考察學生對基本知識點的掌握程度，選擇題和填空題重點考察學生對程序的閱讀、理解和分析能力，編程題則重點考察學生編寫程序的能力。 無紙化考試采用的是我們