信計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程“以學(xué)生為中心”可持續(xù)性課程設(shè)計(jì)研究

尚寶欣　宮以赫

摘要 ：C語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)兩門重要的專業(yè)課，旨在提升學(xué)生利用編程解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本文從“以學(xué)生為中心”和可持續(xù)性兩個(gè)角度出發(fā)，將兩門課程的課程設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，將數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)作為C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)的一個(gè)延續(xù)與強(qiáng)化，以期提升實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心? 可持續(xù)性? 課程設(shè)計(jì)研究

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在社會(huì)生產(chǎn)、生活各個(gè)方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。公司、社會(huì)的發(fā)展對(duì)編程人才的需求迅速增加，這在一定程度上促使了社會(huì)對(duì)各行各業(yè)人才的計(jì)算機(jī)技能提出了更高的要求。

我院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的目標(biāo)之一是使學(xué)生通過(guò)4年的本科學(xué)習(xí)能夠具有使用計(jì)算機(jī)技能初步解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力。為此，學(xué)院開設(shè)了C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)等計(jì)算機(jī)特性明顯的課程。我們期望學(xué)生通過(guò)對(duì)這一系列計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，能夠提升對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)，能夠掌握基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言及相關(guān)的編程技巧，能夠掌握算法設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)而能夠設(shè)計(jì)一些數(shù)值算法和/或非數(shù)值算法來(lái)解決小規(guī)模問(wèn)題。

為了切實(shí)提升學(xué)生在計(jì)算機(jī)方面的實(shí)踐操作能力和利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，學(xué)院為上述每門課程配套了課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)一般是指在大學(xué)課程中，在課程臨近結(jié)束時(shí)，布置給學(xué)生的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一般會(huì)單獨(dú)計(jì)算成績(jī)，作為學(xué)生相應(yīng)課程實(shí)踐能力的一個(gè)評(píng)價(jià)。我們也是把課程設(shè)計(jì)作為一個(gè)獨(dú)立的課程來(lái)進(jìn)行的，會(huì)給學(xué)生單獨(dú)的課程設(shè)計(jì)成績(jī)，以此來(lái)引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)付出應(yīng)有的時(shí)間與精力。

《C語(yǔ)言》課程作為理學(xué)院大一學(xué)生的專業(yè)必修課，其宗旨在于傳授學(xué)生基本的編程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生基本的編程素養(yǎng)，為學(xué)生將來(lái)利用編程相關(guān)知識(shí)完成工作打下良好的基礎(chǔ)，為后續(xù)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的講授提供輔助。

《數(shù)據(jù)庫(kù)》是介紹數(shù)據(jù)管理和處理的一門綜合性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)類課程，其目的是幫助學(xué)生了解基本的數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)，掌握基本的數(shù)據(jù)庫(kù)編程原理與方法，為學(xué)生更好地理解和處理數(shù)據(jù)提供幫助。

本文考慮將《C語(yǔ)言》與《數(shù)據(jù)庫(kù)》的課程設(shè)計(jì)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，使后者的課程設(shè)計(jì)不僅能夠訓(xùn)練、鍛煉學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)解決小規(guī)模問(wèn)題，而且能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言知識(shí)的理解與運(yùn)用，最后使學(xué)生能夠較為牢固地掌握相關(guān)知識(shí)，較為深刻地理解使用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的好處。

2 “以學(xué)生為中心”課程設(shè)計(jì)的研究

為了讓學(xué)生能夠愿意、順利地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，能夠從課程設(shè)計(jì)中切實(shí)收獲知識(shí)與能力，我們從學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ)、編程能力、文檔編寫能力等方面進(jìn)行考量，在選題方面和課程設(shè)計(jì)成品方面進(jìn)行了思考，以期學(xué)生可以更好地完成課程設(shè)計(jì)。

2.1選題方面的思考

從學(xué)生愿意主動(dòng)去完成課程設(shè)計(jì)的角度來(lái)考量，我們的選題內(nèi)容盡量貼近生活，盡量具有趣味性、實(shí)用性，盡量讓每位同學(xué)都能對(duì)所選題目有一定程度的理解，能夠切實(shí)地地融入課程設(shè)計(jì)的過(guò)程。從而達(dá)到用興趣和功用去引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)的主觀能動(dòng)性的目的。

從學(xué)生現(xiàn)有能力的角度來(lái)考量，選題規(guī)模與功能具有短期可實(shí)現(xiàn)性。我們課程設(shè)計(jì)是課下分散進(jìn)行，從學(xué)生確定題目到最后上交文檔進(jìn)行答辯，一個(gè)周期一般是一個(gè)月的時(shí)間。若問(wèn)題的規(guī)模太小、涉及的知識(shí)過(guò)于基礎(chǔ)或較為單一，會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題對(duì)應(yīng)的程序太易實(shí)現(xiàn)，從而容易使學(xué)生產(chǎn)生該問(wèn)題缺乏挑戰(zhàn)性，可以不用十分努力去對(duì)待的輕敵思想和惰性思維，這樣會(huì)弱化課程設(shè)計(jì)的作用。若選題規(guī)模過(guò)大或功能過(guò)于繁雜，會(huì)使某些學(xué)生短期難以抓住問(wèn)題的關(guān)鍵，進(jìn)而產(chǎn)生畏難情緒，最終會(huì)影響課程設(shè)計(jì)的整體進(jìn)度。

從對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的角度來(lái)考量，選題不能過(guò)于簡(jiǎn)單，要有一定的難度，要留有讓學(xué)生自主、努力思考的空間，讓他們?cè)谝欢〞r(shí)間的思考下能較好的完成選題內(nèi)容要求。這里培養(yǎng)思維主要偏重于學(xué)生對(duì)所學(xué)的C語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和常用技巧的掌握與靈活運(yùn)用上，要讓學(xué)生做到學(xué)有所得、做有所得、思考有所得。

從對(duì)課程設(shè)計(jì)的目的與意義來(lái)考量，選題知識(shí)覆蓋面要足夠廣，要能覆蓋較為基礎(chǔ)、常用的知識(shí)點(diǎn)。我們的考慮是，在選題步驟中，要側(cè)重加入以后工作中可能會(huì)使用頻率較高的基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)生畢業(yè)之后融入現(xiàn)實(shí)工作提供基礎(chǔ)，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生在未來(lái)工作中相關(guān)知識(shí)方面的適應(yīng)能力。

2.2課程設(shè)計(jì)過(guò)程方面的思考

為了引導(dǎo)學(xué)生更好地完成課程設(shè)計(jì)中的程序設(shè)計(jì)及文檔編制工作，我們提出學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的主體目標(biāo)要求，便于學(xué)生作為參考，并在課設(shè)進(jìn)行過(guò)程中做好監(jiān)督與服務(wù)工作，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、總結(jié)。

程序設(shè)計(jì)方面。我們要求學(xué)生的程序需按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法去編寫，要努力做到所寫源代碼具有較強(qiáng)的層次性和模塊化，盡量提升程序的可讀性和可維護(hù)性，讓程序的讀者能夠較不費(fèi)力地看出程序各部分的功能，為后期程序的修改和維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

要求所設(shè)計(jì)的各模塊要有較強(qiáng)的內(nèi)聚性，盡量減少其與其他模塊之間的耦合性。盡量避免使用全局變量、局部函數(shù)，要努力使用指針、文件，使程序盡量真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，最大程度上具有通用性。

文檔編制方面。我們給學(xué)生提供了課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和課程設(shè)計(jì)報(bào)告的模板。任務(wù)書的目的是進(jìn)一步明確課程設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要使用語(yǔ)言知識(shí)、工具軟件及所完成課程設(shè)計(jì)的要求。課程設(shè)計(jì)報(bào)告的模板主要是在學(xué)院所發(fā)布的模板的基礎(chǔ)上，考慮課程的具體特性，進(jìn)一步細(xì)化模板，使得學(xué)生在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，更加容易的理解和遵照模板要求，以期引導(dǎo)學(xué)生按模板思考與執(zhí)行的能力。

3 可持續(xù)性課程設(shè)計(jì)研究

在往屆的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通常的做法是將每個(gè)班級(jí)同學(xué)分組，之后為每組同學(xué)提供一個(gè)類似于小項(xiàng)目的題目，要求學(xué)生按指定標(biāo)準(zhǔn)完成。之前，由于這兩門課程多數(shù)情況下是由不同的教師講授，從而經(jīng)常會(huì)選用不同的課程設(shè)計(jì)題目。這樣在進(jìn)行后一個(gè)課程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生幾乎不可能再去思考如果純粹從C語(yǔ)言的角度該如何解決該問(wèn)題;再用C語(yǔ)言重寫一遍的可能性就更小了。這樣，學(xué)生很難真切的體會(huì)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與便利，從而會(huì)失去一次回顧復(fù)習(xí)C語(yǔ)言和比較學(xué)習(xí)文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的機(jī)會(huì)。為了更好地保證學(xué)生學(xué)習(xí)的連貫性、系統(tǒng)性、全面性，為了能夠較好地提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、比較不同工具優(yōu)劣性的能力，我們期望選取一些合適的題目，它們同時(shí)適合作為《C語(yǔ)言》和《數(shù)據(jù)庫(kù)》的課程設(shè)計(jì)題目，從而“強(qiáng)制”地讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行比較分析，讓學(xué)生能夠更好地全面理解和掌握相關(guān)課程知識(shí)。

3.1選題中數(shù)據(jù)的考慮

課程設(shè)計(jì)的題目中要涉及需要存儲(chǔ)至外部文件中的格式化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在應(yīng)用中非常普遍，是學(xué)生學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言時(shí)必須掌握的能力，這有助于他們將來(lái)適應(yīng)真實(shí)的開發(fā)。這里我們主要考慮非數(shù)值性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在C語(yǔ)言課設(shè)中，要求學(xué)生用結(jié)構(gòu)體封裝數(shù)據(jù)，之后用結(jié)構(gòu)體數(shù)組或鏈表將數(shù)據(jù)組織起來(lái)，最后用文件操作對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。

在數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生選用一個(gè)具體DBMS，通過(guò)SQL語(yǔ)句建立數(shù)據(jù)庫(kù)模式，從而存儲(chǔ)題目中所涉及的數(shù)據(jù)，再使用SQL語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查增刪改等操作。與C語(yǔ)言相比，在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行這些操作是非常容易的，且不易出錯(cuò)，這樣就對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)有較為直觀的認(rèn)識(shí)。

3.2選題中功能的考慮

為了明確使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和使用文件系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的區(qū)別，我們?cè)贑語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)所選題目中要求的功能是一致的，并且要求這些功能在兩門課程設(shè)計(jì)過(guò)程中均以獨(dú)立的函數(shù)形式來(lái)體現(xiàn)。

題目一致并不意味著C語(yǔ)言課設(shè)中的源代碼不需要修改。實(shí)際上，在數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)中，我們需要添加或修改一些代碼，主要有以下三個(gè)方面：

（1）需要添加C語(yǔ)言連接DBMS的代碼，這一般可通過(guò)ODBC或直接用DBMS提供的動(dòng)態(tài)庫(kù)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該過(guò)程對(duì)學(xué)生來(lái)講是比較有挑戰(zhàn)性的，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)庫(kù)文件的處理對(duì)學(xué)生來(lái)講可能更難一些，因?yàn)樵贑語(yǔ)言的授課過(guò)程中，我們處理的都是頭文件，庫(kù)文件的連接是默認(rèn)的選項(xiàng)，而在數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)中，一切都需要手動(dòng)來(lái)完成。當(dāng)然，該過(guò)程對(duì)學(xué)生來(lái)講是一種絕好的鍛煉機(jī)會(huì)，會(huì)讓他們更深入的了解一些軟件的編制過(guò)程。

（2）需要將C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)中的涉及外部文件操作的函數(shù)體做相應(yīng)的修改。此時(shí)，一般需要將C語(yǔ)言課設(shè)中使用結(jié)構(gòu)體數(shù)組或單鏈表作為數(shù)據(jù)中間存儲(chǔ)單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的代碼改寫為使用DBMS提供的API及對(duì)應(yīng)的SQL語(yǔ)句來(lái)訪問(wèn)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的代碼。通過(guò)這些操作，學(xué)生應(yīng)該可以體會(huì)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用來(lái)組織、存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的便利性，也能感受到之前所寫C語(yǔ)言程序有許多可以改進(jìn)的地方。特別是數(shù)據(jù)庫(kù)中SQL語(yǔ)句的一些統(tǒng)計(jì)功能，排序功能等等，會(huì)讓學(xué)生真切地體會(huì)到在數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)時(shí)C語(yǔ)言代碼的減少量，能感受到只需要將精力集中在功能處理上的輕松感。

（3）另外，在數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)中也要強(qiáng)調(diào)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的安全性與完整性控制，以期體現(xiàn)DBMS管理數(shù)據(jù)的便利性與安全性。在C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)中，一般不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)有安全性的要求;對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)完整性的要求也比較低。這是因?yàn)橛肅語(yǔ)言直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全性對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)較難，也不現(xiàn)實(shí)。這能在側(cè)面體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面的優(yōu)勢(shì)。

保持題目一致、功能一致，而要求在不同的課程中采用不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的好處有：

（1）能突出C語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)各自的側(cè)重點(diǎn)。C語(yǔ)言課設(shè)側(cè)重于C語(yǔ)言基礎(chǔ)語(yǔ)法知識(shí)的理解與運(yùn)用。數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)側(cè)重于數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念、基本理論的理解及SQL語(yǔ)句的熟練運(yùn)用以及使用高級(jí)語(yǔ)言連接具體的DBMS。

（2）能夠較為充分的復(fù)用C語(yǔ)言課設(shè)中的源代碼，減輕數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)中的工作量，并使學(xué)生能集中精力于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。

（3）代碼的閱讀與修改的能力是衡量學(xué)生掌握知識(shí)程度的一個(gè)重要度量。在C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上去完成數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)，需要學(xué)生仔細(xì)閱讀原來(lái)的源代碼及準(zhǔn)確定位至需要修改的位置并進(jìn)行正確的修改。這有利于學(xué)生進(jìn)一步提升代碼的閱讀能力和修改能力。

4 結(jié)語(yǔ)

為了提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力和利用它們解決問(wèn)題的能力，我們切實(shí)從學(xué)生的角度出發(fā)，為《C語(yǔ)言》和《數(shù)據(jù)庫(kù)》選擇合適的相同的課程設(shè)計(jì)題目，將《數(shù)據(jù)庫(kù)》課程設(shè)計(jì)作為《C語(yǔ)言》課程設(shè)計(jì)的合理延續(xù)，從而激發(fā)學(xué)生積極思考不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目

本文系東北電力大學(xué)教改項(xiàng)目信計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程“以學(xué)生為中心”可持續(xù)性課程設(shè)計(jì)研究階段性成果[項(xiàng)目編號(hào)：J201939]。