基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的C語言探究式學(xué)習(xí)研究

王燕 王曉娜

摘 要： C語言作為一門程序設(shè)計(jì)類課程，具有概念多、用法活和知識點(diǎn)難度大等特點(diǎn)。針對創(chuàng)新班教學(xué)，從教學(xué)模式、學(xué)生考核和課外延伸等各方面進(jìn)行了一系列的探討和改進(jìn)，提出一種基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探究式學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題能力，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究基本功訓(xùn)練，加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，在考核方式上注重形成性評價，促進(jìn)學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 創(chuàng)新人才； C語言； 探究式學(xué)習(xí)； 形成性評價

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）06-84-03

Research on the inquiry learning of C language to train innovative talent

Wan Yan， Wang Xiaona

（College of Geophysics and Information Engineering， China University of Petroleum， Beijing 102249， China）

Abstract： As a programming course， C language has a lot of characteristics， such as many of concepts， flexible of usage and difficult of knowledge. Aiming at the teaching of innovation class， a series of discussion and improvement are carried out in the teaching mode， student assessment and extracurricular extension etc.， and a inquiry learning model to train the innovative talent is put forward to cultivate students' ability to analyze and solve problems by comprehensively using what they have learned， to train students' basic skills in scientific research and to strengthen the training of practical and innovative abilities. At the same time， more attention is paid to formative evaluation in the assessment， to promote the cultivation of students' good learning habits， improve learning efficiency and promote the all-round development of students.

Key words： innovative talent； C language； inquiry learning； formative assessment

0 引言

C語言程序設(shè)計(jì)是高等院校理工科本科生普遍開設(shè)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程，很多院校都將C語言作為大學(xué)新生的第一門程序設(shè)計(jì)課程。學(xué)生普遍反映C語言概念多、用法活，知識點(diǎn)難度較大。針對C語言的課程特點(diǎn)和創(chuàng)新班教學(xué)具體情況，從教學(xué)模式、學(xué)生考核和課外延伸等各方面進(jìn)行了一系列的探討和改進(jìn)，提出一種基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探究式學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，增強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 創(chuàng)新人才培養(yǎng)

2010年7月公布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中指出高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)重點(diǎn)放在著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識豐富、本領(lǐng)過硬的高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才[1]。

2015年5月4日國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見中指出“到2020年建立健全課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實(shí)踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升，學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力明顯增強(qiáng)，投身創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的學(xué)生顯著增加[2]?！?/p>

創(chuàng)新人才培養(yǎng)主要包括素質(zhì)結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)等三方面。其中素質(zhì)結(jié)構(gòu)主要是要求學(xué)生具有高尚人格、遠(yuǎn)大的理想、開闊的視野和堅(jiān)定的人生目標(biāo)；具有良好的科學(xué)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作精神。知識結(jié)構(gòu)要求學(xué)生具有扎實(shí)的公共基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)堅(jiān)實(shí)地掌握本學(xué)科的基本理論、基本技能和方法。能力結(jié)構(gòu)要求學(xué)生具有熟練的實(shí)踐動手技巧、要有創(chuàng)新能力和自主研究性學(xué)習(xí)能力。

1.2 探究式學(xué)習(xí)

探究式學(xué)習(xí)是指學(xué)生圍繞一定的問題、文本或材料，在教師的幫助和支持下，自主尋求或自主建構(gòu)答案、意義、理解或信息的活動或過程[3]。探究式學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)與建構(gòu)主義理論。美國當(dāng)代著名心理學(xué)家和教育家布魯納提出發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法，認(rèn)為學(xué)生在教師的認(rèn)真指導(dǎo)下，能像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣，通過自己的探索和學(xué)習(xí)，“發(fā)現(xiàn)”事物變化的因果關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系。建構(gòu)主義主要觀點(diǎn)認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程不是學(xué)習(xí)者被動地接受知識，而是積極主動地建構(gòu)知識的過程。通過學(xué)生的主動探究、合作學(xué)習(xí)等方式，教學(xué)的最終目的是使學(xué)生成為知識的主動學(xué)者和終身學(xué)習(xí)者。

2 教學(xué)實(shí)踐

2.1 素質(zhì)結(jié)構(gòu)

C語言一般作為大一新生的第一門程序設(shè)計(jì)類課程。與高中階段的學(xué)習(xí)不同，大學(xué)學(xué)習(xí)具有專業(yè)性、自主性、探索性和多樣性，這使很多大一新生在短時間內(nèi)很難適應(yīng)這種變化，入學(xué)后他們便會出現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)動機(jī)缺失、學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)情趣不足，學(xué)習(xí)的計(jì)劃性和主動性較差等現(xiàn)象[4]。在課堂上教師適當(dāng)加強(qiáng)對學(xué)生價值取向、人文精神和創(chuàng)新思維等各種素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。然而，C語言在對學(xué)生進(jìn)行價值觀方面的培養(yǎng)并不占優(yōu)勢，這就要求通過教師的言傳身教，如對教學(xué)科研工作的敬業(yè)，對同學(xué)的熱情友善等行為傳遞積極向上的價值理念，結(jié)合當(dāng)前社會熱點(diǎn)，篩選適合的例子引導(dǎo)學(xué)生。如對于2017年10月Alpha Zero完勝AlphaGo，教師可以介紹DeepMind的創(chuàng)始人Demis Hassabis 因?yàn)榕d趣而努力并取得成功，鼓勵學(xué)生找到自己的興趣并為之奮斗。還有，對于同學(xué)都關(guān)注的NBA比賽，給大家介紹科比“凌晨四點(diǎn)的洛杉磯”，激勵同學(xué)為了自己的夢想堅(jiān)持努力。同時，給學(xué)生提供一些國內(nèi)外優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)資源比如TED和網(wǎng)易公開課等，學(xué)生通過多聽多看優(yōu)秀的視頻，不僅提高了英語水平、開闊視野，還有助于更好的定位自己。

2.2 探究式學(xué)習(xí)

探究式學(xué)習(xí)是C語言教學(xué)實(shí)踐中創(chuàng)新人才的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)培養(yǎng)的重要組成部分。結(jié)合C語言教學(xué)內(nèi)容和我校實(shí)際，將創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式主要分為三個部分進(jìn)行：一部分是課內(nèi)的探究式學(xué)習(xí)；另一部分是以學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新等形式開展的課外探究式學(xué)習(xí)；第三部分是在學(xué)生掌握一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)和研究能力之后的綜合探究式學(xué)習(xí)，即深入拓展研究課程在專業(yè)中的相關(guān)應(yīng)用。

2.2.1 課內(nèi)探究式學(xué)習(xí)

在教學(xué)實(shí)踐中，首先，教師引導(dǎo)學(xué)生逐漸喜歡C語言課程，通過網(wǎng)上搜索最新的TIOBE編程語言排行榜，讓學(xué)生了解C語言在實(shí)際編程中的應(yīng)用，演示C語言編寫的程序激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，展示往屆學(xué)生競賽獲獎、已發(fā)論文等等，讓學(xué)生有學(xué)習(xí)的目標(biāo)和動力。其次，教師為學(xué)生提供適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的方便有效的學(xué)習(xí)路線圖，先是最簡單的《啊哈C語言》，之后是浙江大學(xué)翁愷的一系列由簡到難的C語言視頻課程，然后是純英文的哈佛大學(xué)David J.Malan講授的計(jì)算機(jī)科學(xué)CS50。

教師合理設(shè)計(jì)授課教案，每個章節(jié)都設(shè)計(jì)難度逐漸加大的題目，如課前的知識點(diǎn)導(dǎo)入思考，課中的知識點(diǎn)鞏固編程和課后的多章節(jié)融合編程。課前的知識點(diǎn)導(dǎo)入思考題如上完順序程序設(shè)計(jì)之后，在講授選擇程序設(shè)計(jì)之前，先給同學(xué)一個題目“計(jì)算兩個數(shù)的四則運(yùn)算結(jié)果”。同學(xué)會根據(jù)編程的IPO模式（Input-Process-Output）首先考慮輸入Input為兩個數(shù)，輸出Output為這兩個數(shù)的運(yùn)算結(jié)果，處理Process則是加減乘除。按照順序程序設(shè)計(jì)的方法，學(xué)生大致采用一步一步計(jì)算出兩個數(shù)的運(yùn)算結(jié)果然后輸出。這時教師可以逐步啟發(fā)，如提出：“四種運(yùn)算處理方法完全一樣嗎；除法有沒有特殊規(guī)則（分母不能為零）；如何實(shí)現(xiàn)這個特殊規(guī)則”等一些問題。這樣就引入了選擇程序設(shè)計(jì)知識點(diǎn)，從而展開講解，利于學(xué)生學(xué)習(xí)接受新知識。在講解完if-else if的多分支編程后，課中的知識點(diǎn)鞏固編程題可以設(shè)計(jì)為輸入身高體重計(jì)算BMI指數(shù)輸出學(xué)生自身胖瘦程度以及鍛煉建議，這都是與我們的生活密切相關(guān)的例子。課后的多章節(jié)知識點(diǎn)融合編程一般設(shè)置為鏈表編程，如學(xué)生信息的增刪查改。由于學(xué)時限制，鏈表知識點(diǎn)內(nèi)容不能詳細(xì)展開，但是鏈表又是非常重要的知識點(diǎn)，這樣設(shè)計(jì)既有助于學(xué)生鞏固前面所學(xué)的知識，又促進(jìn)了同學(xué)自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的提高。

在整個學(xué)習(xí)過程中，教師設(shè)計(jì)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提供豐富教學(xué)參考資源，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鼓勵同學(xué)參與在線討論，引導(dǎo)學(xué)生自己建立有本專業(yè)特色的C語言程序例題庫等。

2.2.2 課外探究式學(xué)習(xí)

對于課外的探究式學(xué)習(xí)，主要是針對全國計(jì)算機(jī)等級考試二級C語言、“藍(lán)橋杯”和ACM大賽，教師鼓勵學(xué)生以小組的形式研究等級考試真題，自主總結(jié)知識點(diǎn)，完成相關(guān)試題解析，進(jìn)行算法總結(jié)，形成備考指南和應(yīng)試經(jīng)驗(yàn)并分享。一個學(xué)生小組自主申請了微信公眾號“科技路上那些事兒”，主要內(nèi)容為計(jì)算機(jī)等級考試二級C語言的資料整合，涉及知識點(diǎn)整理、題型解析、真題匯總等內(nèi)容。

對于一些學(xué)有余力的學(xué)生，為鼓勵學(xué)生參與比賽，學(xué)院選拔專業(yè)優(yōu)秀教師組成了競賽指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，組織學(xué)生參加“藍(lán)橋杯”和ACM大賽，以講座的形式對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，拓展思路，提高編程水平，幫助學(xué)生在大賽中取得更好的名次。

2.2.3 綜合探究式學(xué)習(xí)

對于綜合探究式學(xué)習(xí)，考慮到要掌握C語言課程全部知識點(diǎn)和學(xué)生不同的專業(yè)背景，一般要求學(xué)生學(xué)習(xí)了部分專業(yè)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行。依托學(xué)校的大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺，教師提供科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新。如：項(xiàng)目1應(yīng)用C語言編寫專業(yè)相關(guān)函數(shù)庫，主要形式為學(xué)生編寫解決專業(yè)相關(guān)問題的程序；項(xiàng)目2應(yīng)用C語言解決專業(yè)實(shí)際問題，主要形式為撰寫科技論文。學(xué)生可以自主報名選擇項(xiàng)目，但更鼓勵他們自主調(diào)研專業(yè)需求，提出問題，教師指導(dǎo)學(xué)生對該問題進(jìn)行探討研究。目前我校學(xué)生進(jìn)行C語言和專業(yè)結(jié)合的相關(guān)科技創(chuàng)新項(xiàng)目主要有環(huán)境監(jiān)測函數(shù)庫設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)、石油工程專業(yè)函數(shù)庫編寫和海底管道管理函數(shù)庫和相關(guān)科技論文的撰寫等。通過參加科技創(chuàng)新項(xiàng)目，同學(xué)們在自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、查閱文獻(xiàn)和科學(xué)研究等方面都得到了鍛煉和提高。

2.3 考核方式

2.3.1 課內(nèi)考核

考核方式是教學(xué)過程中重要的一環(huán)。對于課內(nèi)的探究式學(xué)習(xí)，注重對學(xué)生能力結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)，課程的考核方式也相應(yīng)調(diào)整，不再是以期末考試為主的總結(jié)性評價，而是注重過程的形成性評價。形成性評價不僅能改進(jìn)教師的教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)效果，更能挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，促進(jìn)學(xué)生的智能發(fā)展，提高學(xué)習(xí)效果[5]。

C語言課程基本上每16學(xué)時進(jìn)行一次基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的階段測試，學(xué)生通過手機(jī)下載教學(xué)平臺App，在規(guī)定的時間內(nèi)完成測試。測試主要考查學(xué)生對C語言的基本知識、基本理論、基本技能的掌握程度，題目類型主要為選擇題和填空題等。通過這種階段測試，對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程及結(jié)果進(jìn)行及時的評價，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高自主學(xué)習(xí)效率。

上機(jī)考核方式主要是在上機(jī)實(shí)踐課中采用隨堂測試的形式，讓學(xué)生以小組的方式完成一些指定的任務(wù)。小組的組織首先是學(xué)生自主結(jié)合，然后教師根據(jù)每位同學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行一定的協(xié)調(diào)。由于學(xué)生自主結(jié)合主要考慮同學(xué)間關(guān)系的好壞，而很少考慮涉及公平競爭等人員分配方面的因素，因此教師需要綜合考慮小組成員的能力、性別和個性等因素對小組成員進(jìn)行合理的組織協(xié)調(diào)。

小組成員課前共同分析題目要求，討論解決問題算法和代碼編寫；上機(jī)實(shí)踐時完成代碼編輯和測試；下課前選擇小組進(jìn)行演示講解，其他小組進(jìn)行評價。通過小組合作，學(xué)生的動手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力都得到一定提高。小組評價依據(jù)如表1所示。

C語言課程期末考試試題主要分為基本題（約占60-65%）、綜合題（約占25-30%）和提高題（約占10-20%），綜合性、提高性題目也是重點(diǎn)考察學(xué)生靈活應(yīng)用教學(xué)大綱要求的基本內(nèi)容。

學(xué)生最后的課程成績由階段測試、上機(jī)隨堂測試和期末考試按照一定權(quán)重組成。由于注重過程考核，學(xué)生改變了期末考試前才突擊看書復(fù)習(xí)的習(xí)慣，自覺加強(qiáng)平時學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)知識掌握的比較扎實(shí)。

2.3.2 課外考核

課外考核主要是參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的評價。學(xué)校建立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心，在成績評定上，允許一定的課程替代，允許一些有特長的學(xué)生，以創(chuàng)新性的成果（發(fā)表論文、發(fā)明專利、參與教師課題等）和獎項(xiàng)（國家級、省部級、校級、系部級）來獲得相應(yīng)學(xué)分。學(xué)生參與科技創(chuàng)新，根據(jù)學(xué)校設(shè)定的創(chuàng)新學(xué)分制度，通過答辯就可以獲得創(chuàng)新學(xué)分。

3 結(jié)束語

C語言探究式學(xué)習(xí)模式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，同時對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究基本功訓(xùn)練，有助于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提升，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。隨著課程改革的深入和社會需求的變化，項(xiàng)目組將進(jìn)一步探索個性化學(xué)習(xí)，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給出合理的干預(yù)。同時，由于在科技創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)行過程中，缺乏合理的監(jiān)控和管理，沒有建立起約束機(jī)制，致使部分學(xué)生中途放棄，學(xué)生流失率高，這是我們下一步工作的重點(diǎn)。

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