淺析基于計算思維的C語言程序設計教學

唐瑋嘉

摘要：C語言是計算機相關專業(yè)的必修基礎課程，在新工科背景下，將計算思維應用到C語言程序設計教學中，有助于培養(yǎng)學生的計算思維意識，提高學生的編程能力。本文分析了現(xiàn)如今C語言程序設計的教學現(xiàn)狀，從教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等方面提出了相關教學改革措施。

關鍵詞：計算思維;C語言;教學改革

中圖分類號：TP3? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）16-0145-02

C語言是計算機相關專業(yè)的必修基礎課程，是學生接觸的第一門程序設計語言課，也是數(shù)據(jù)結構、Java、數(shù)據(jù)庫等課程的前導課程，因此在計算機相關專業(yè)的整個課程體系結構中占有舉足輕重的作用。而計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[1]。教育是人類社會發(fā)展的永恒主題[2]，計算思維的概念一經(jīng)提出就備受國內(nèi)外教育界和科學界的關注。國內(nèi)外教育界都將計算思維推廣至普通教育課程中，在很大程度上已經(jīng)形成了以“計算思維”為培養(yǎng)目標的核心任務，以計算思維為導向進行的教學改革，自然應當將計算思維有效的融入我們的每一堂課中[3]。因此，將計算思維融于C語言程序設計教學中，有助于培養(yǎng)學生的計算思維意識，提高學生的編程能力。

1 C語言程序設計教學現(xiàn)狀

1.1 計算機水平問題

雖然現(xiàn)如今在中學基礎教育階段，學校已經(jīng)開設了信息技術課， 但學生來自不同地區(qū)，受經(jīng)濟、地域、環(huán)境等各方面因素的影響，經(jīng)濟和教學條件較好的發(fā)達地區(qū)的學生計算機水平較高，有極少數(shù)學生已經(jīng)具有編寫簡單程序的能力。而來自邊遠經(jīng)濟比較落后地區(qū)的學生，由于師資力量、硬件配置等條件的限制，接觸計算機的時間很少，計算機水平相對較差。

1.2 學生學習習慣問題

在筆者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，約有85%的學生在課前不預習、課后不復習，僅僅靠每周短短的幾節(jié)課時來學習。并且上課時，不注重記筆記。在碰到問題時，不會自己分析解決，而是網(wǎng)上搜索答案或抄襲。

1.3教學方法問題

傳統(tǒng)的C語言程序教學采用講授教學、案例教學、任務教學和討論教學相結合的方法進行授課。傳統(tǒng)的教學方法是以教師講授教學為主，將知識點灌輸給學生，學生是機械的接受，不利于培養(yǎng)學生的計算思維。而且以教師講授為主進行授課，學生參與教學活動很少，就使得課堂氣氛沉悶、趣味性不夠，學生往往覺得乏味枯燥。筆者發(fā)現(xiàn)，學生在前期有足夠的學習熱情，實踐課程也好問，但是隨著教學內(nèi)容的深入，教學時間的拉長，學生漸漸失去對該門課程的學習興趣，這跟教學方法有很大關系。學生能參照案例進行編寫程序，但是面對實際問題時，卻沒有獨立思考和解決問題的能力，因此傳統(tǒng)教學方法不利于培養(yǎng)學生的計算思維。

1.4考核方式不夠完善

C語言程序設計的考核方式為閉卷筆試，不足以真正考核學生對實際問題進行算法設計和編寫程序的能力，而更多的是考核學生對基本語法知識的掌握。從閱卷情況來看，雖然卷面分高，但是編寫程序得分很少，因此高分并不意味著學生的編程能力好。

2基于計算思維的教學

2.1 補充必要計算機基礎教學內(nèi)容

C語言程序設計課程的教學對象是計算機相關專業(yè)大一新生，雖然在中學階段學習過信息技術課程，但是對計算機相應的基礎知識缺乏必要的了解。比如不了解計算機如何工作、數(shù)據(jù)在計算機中如何表示和內(nèi)存等相關知識。因此在講到C語言程序如何編譯并執(zhí)行、數(shù)據(jù)類型、指針等知識點時，學生難以理解，因此可適當補充相關計算機基礎內(nèi)容，有助于學生深入理解并掌握知識點。比如在講解C基礎知識時中的C源程序需要經(jīng)過編譯和鏈接產(chǎn)生可執(zhí)行程序，然后輸出結果。簡簡單單一句話很抽象，學生很難理解和掌握，所以通過一個案例“編寫程序，打印輸出從鍵盤輸入兩個數(shù)中的最大數(shù)”從算法描述到C語言源程序到目標程序到可執(zhí)行程序這一個過程逐一進行講解，讓學生對程序設計有一個宏觀意識。

2.2 強調(diào)案例算法分析

C語言程序設計的授課會應用到很多的案例，在講解完成基礎語法知識后，再輔以案例分析幫助學生理解知識點，但是在對案例進行分析時，注重語法分析而不是算法設計的分析。課后跟學生溝通發(fā)現(xiàn)，僅從理解層面上來說，絕大多數(shù)學生是可以理解的當堂講授的知識點，但是他們不理解的是為什么這個程序要這樣寫，即他們不知道這個程序為什么要這樣設計，尤其是在實踐課程中，用到的知識點知道，但是不知道該如何組織。也就是說學生缺乏計算思維，不知道如何利用C語言、計算機技術等基礎概念、基礎知識去對實際問題進行求解，進行程序設計。因此在講解案例時，應該語法和算法分析并駕齊驅，更多的是讓學生掌握如何從實際問題出發(fā)，分析問題，提出算法，編寫程序。怎么由一個具體問題到計算機輸出結果。例如講解選擇結構案例“從鍵盤輸入3個正整數(shù)，找出其中的最大數(shù)，并輸出這個數(shù)”時，不直接將程序給出進行語法分析，而是提出問題引導學生一步一步進行問題分析。分別用a、b、c三個變量表示3個正整數(shù)，Max表示最大數(shù)，提出問題：（1）如何比較這3個數(shù)？（2）如果a>b為真，接下來應該判斷哪兩個數(shù)？（3）如果a>b為假，接下來應該判斷哪兩個數(shù)？（4）如何畫流程圖？（5）如何編寫程序？（6）是否有其他算法？通過這種方式，不僅可以讓學生多參與到教學活動中，還可以培養(yǎng)學生的計算思維意識，建立起計算思維思考問題的方式。

2.3 改進教學方法

傳統(tǒng)的教學方法存在導致學生上課興趣下降，不利于培養(yǎng)的計算思維等問題。因此在教學方法改進中，應該讓學生更多地參與到教學活動中來。以往布置預習、課后復習作業(yè)并沒有落實到人，因此很多學習主動性差的學生不會認真預習和復習。因此對學生采取“分組預習、分組討論、分組解題”，對每組分配不同的學習任務，由小組長將學習任務落實到各小組成員，并針對每次的學習任務，小組成員之間互評打分。同時整合教學資源，結合雨課堂或微助教等進行發(fā)布，學生可隨時隨地不受空間和時間的限制進行學習。

2.4 優(yōu)化考核方式

課程考核是檢驗學生學習成果的有效手段。但是對于C語言程序設計課程，傳統(tǒng)的筆試不足以考核學生的編寫程序的能力。因此將傳統(tǒng)的筆試改為機試，可以同時考核學生對基礎知識的掌握和編寫程序的能力?？己藭r，根據(jù)需要設置題型、知識點難易程度，并進行隨機組卷。對于編寫程序題，學生不再像筆試一樣，隨便寫幾行代碼，且不注重代碼風格。機試則要求學生不僅要具有嚴密的邏輯思維和分析問題的能力，同時還要求學生平時就要注重代碼風格。學生在提交程序之后，由機器檢查學生編寫的程序是否合格，通過機器閱卷的學生對課程會更有興趣。機試不僅可以避免學生相互之間抄襲，更重要的是可以體現(xiàn)學生實際的編程能力。

3總結

C語言是計算機相關專業(yè)的基礎課程，也是相關核心課程的前導課程，通過增加必要的教學內(nèi)容、注重案例算法分析、改進教學方法和考核方式，將計算思維融入教學中，可以培養(yǎng)很好的培養(yǎng)學生的計算思維意識、提高利用計算思維去解決問題的能力。

參考文獻：

[1] Wing JM.Computationalthinking[J].Communications of the ACM， 2006，49（3）：33.

[2] 教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.計算思維教學改革宣言[J].中國大學教學，2013（7）：7-10，17.

[3] 陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學，2011（1）：10.

【通聯(lián)編輯：張薇】