高校C语言程序设计实验教学改革研究与实践

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  摘要在高校非计算机专业计算机基础教育体系中,C语言程序设计起着承前启后的重要作用。本文主要针对C语言程序设计课程的实践教学环节从教学内容、教学模式、教学方法和手段等方面进行了一些有益的探讨。
  关键词C语言 实践教学 教学手段 教学组织形式 创新教育
  中图分类号:G420文献标识码:A
  
  1 引言
  
  掌握和应用计算机知识,是培养新型人才的一个重要环节,是高等学校全面素质教育中极为重要的组成部分。国家教育部根据高等院校非计算机专业的计算机培养目标,提出了按“计算机文化基础”、“计算机技术基础”和“计算机应用基础”三个层次组织教学的教育体系。国内各高等院校都非常重视非计算机专业的计算机教育,把计算机程序设计语言课程列入“计算机技术基础”层次,并将其作为计算机基础的一门核心课程来建设。“C语言程序设计”在非计算机专业计算机基础教育体系的三个层次中,作为中间层次的支撑者,起着承前启后的重要作用,是高校理工类专业低年级学生的一门重要的计算机基础课程。
  C语言具有逻辑性强、处理问题周密、严谨的特点,集知识学习和技能训练于一体,是一门实践性很强的课程,要求学生既要学好理论知识,又要掌握实际操作技能,只有通过大量的上机实验,才能真正掌握C。因此,除了注重课堂教学外,需要特别重视实践环节,加强学生的动手能力培养,是提高课程教学质量的关键。
  笔者根据多年的C语言程序设计课程的教学实践,对《C语言程序设计》实验课程从教学内容、教学模式、教学方法和手段等方面进行了一些探索研究和改革尝试,并在我校的教改项目中实施,取得较好的教学效果。
  
  2 现状
  
  我国高校C语言程序设计的教学状况一直不是很乐观,目前的C语言教学上仍然存在诸多问题。主要表现为如下几方面:
  (1)C语言具有逻辑性强、内容抽象、语句使用灵活的特点,初学时普遍感到入门困难。通常各高校将C语言作为大学生进校后首先接触的第一门专业基础课,安排在学生没有编程基础的情况下开课,在前期基础内容的教学过程中,学生要面对的是一大堆语言符号、数据类型和表达式,要记忆的内容多且零散,学习起来觉得比较枯燥;在程序结构和各种语句的学习过程中,学生们觉得相应的语法知识并不难,听老师分析讲解例题时也觉得很明白,但真正让他们自己动手编程解决实际问题时,有相当一部分学生感到无从下手。
  (2)学生不认识课程的重要性,没有明确的学习目标。部分非计算机专业的学生觉得C语言和自己的专业离得较远,以后用不上,不想学,甚至出现懒惰、厌烦、消极的情绪,这也是实验课上学生上网屡禁不止的重要原因。
  (3)大多教材和课堂教学重点放在了C语言的“语法研究”上,课程考核的考试内容无论是选择题、填空题还是程序阅读题,大多也都无法逃脱“语法”的束缚。“语法研究”型的课堂讲授,给学生提供了错误的程序设计语言学习方法,直接导致学生“懂语法、会做题,但不会编程序”的教学后果。
  (4)安排的实验内容验证性实验比例过多,而现在部分实验指导书上的实验题目与教材上的例题或习题雷同,且提供了参考源程序。学生实验时不需要编程,只需要按实验教材照方抓药依样画葫芦做一遍就行,这使实验课成了一个简单的复制过程,即使程序中存在错误,也不是通过调试来改错,而是逐行对照书上的内容进行纠正,因此导致学生不会调试程序,也不会编制程序。
  (5)高校大规模扩招,教学资源短缺,多数高校非计算机专业C语言课程的学时大幅度压缩,教学矛盾突出。尤其是实验课,内容多实验时数少,往往是学生在课内不能完成实验;同时,由于教学资源有限,一般每一个实验班级约30~40个学生仅安排一名辅导老师,辅导不到位,学生遇到问题无法及时得到教师指导,也挫伤了学生学习C语言的兴趣和积极性。
  
  3 教学方法改革探讨
  
  非计算机专业的“C语言程序设计”课程主要目的是使学生全面理解计算机程序设计语言的基本内容和结构,掌握程序设计的基本方法和步骤,具备一定的阅读程序、设计程序程序的能力,并培养学生分析问题、解决问题的能力和逻辑思维的能力,为相关后续课程的学习奠定基础。在高校C语言实验教学中,不仅仅要辅导学生做完实验内容,让学生在学习过程获得具有实际意义的技能和更好的学习效果,更要注重培养学生分析问题、解决问题和自学等能力,提高学生的协作精神和创新意识。
  3.1 合理安排实验内容,注重编程能力
  针对非计算机专业的C语言程序设计的教学目的,实验中要求学生能使用程序控制的三种基本结构(顺序结构、选择结构、循环结构)和相关语法熟练编写应用程序,掌握常用的典型算法和编程技巧,并应涉及数组、函数、指针、结构体、文件等核心知识点。
  在实验内容的安排上,主要把握以下几个方面:
  (1)题目难易适当搭配,由易到难,形成梯度,让不同层次、不同能力的学生都能尝试成功的喜悦和快乐。在每个实验中安排一些较简单的经典题目,可以配合理论课教学的内容和进度,通过实验让学生对理论有更充分的理解和验证,同时,也安排一些难度较大的题目,让尖子学生进行练习和探索,增加学生的学习兴趣和求知欲望。
  (2)减少一些验证性的实践内容,增多设计性、综合性的实践内容的比例。实际实验安排中,我们安排的设计性、综合性的实践内容达到50%以上。
  (3)实践的内容不仅要有针对性,更要能紧密联系实际。实践决不仅仅是为了掌握语法而设计,更重要的是解决实际问题。为此,我们安排的实验中有部分题目为来源于教师的科研成果或与现实生活密切相关的实际题目。
  (4)实践的内容尽可能要求学生能够独立设计、编程,教师在实践中仅起引导和辅导的作用,进一步增强学生独立分析问题、解决问题的能力。
  3.2 运用现代化教学手段,促进实验教学改革
  实验教学手段的改革是提高计算机课程教学水平的重要途径。多媒体技术以其动态多样化的图、文、声、像等元素,突出信息的形象性及感染力,使得教学内容形象、生动、直观,达到了抽象概念具体化的良好效果,学生容易理解和接受,同时也大大增加了教学的信息量,提高了教学效率。充分利用计算机网络的优势,将多媒体技术应用于教学过程,已成为教学手段现代化的重要标志之一。
  实验教学中的多媒体教学模式,大致可以分为如下几个方面。
  (1)基于课件的多媒体投影教学。利用Word、PowerPoint等字表处理软件制作出CAI实验教学课件,然后通过投影进行教学。这种方法简单易行、图文并茂、适应性强。通过集中式的现场教学,统一讲授实验的内容和目的要求、重点难点等,使学生掌握上机实验过程中解决各种问题的基本方法。
  (2)基于多媒体演示软件平台的实验教学。利用多媒体演示软件平台和实验室的便利条件,通过内部局域网控制学生机进行计算机广播教学,在教师示范演示操作的同时控制学生机同步演示的实验教学模式。在教师操作演示过程中,受控的学生机被锁定键盘和鼠标,强制收视教师机的操作画面,不可以做其他事情,学生可以在自己的电脑上近距离很清楚地观看到老师每一步骤的操作演示,在老师的引导下学习实验的操作步骤,解决上机实验中可能出现的各种问题。此教学模式在Turbo C或Visual C++环境介绍和调试器使用等操作演示的实验教学中显现出极大的优越性。
  (3)基于网络平台的资源共享和课后辅助教学。利用网络平台建立教学网站,充实网络资源,使教师和学生可以随时随地共享课程教学资源的辅助教学方式。以网络作为一种多媒体资源发布平台,将各种教学资源如CAI课件、授课视频、课程资料等发布于教学网站上,并建立网上在线答疑、教学论坛、知识自测、电子实验报告等子系统,教师和学生可以随时随地共享这些资源和相互交流,因而极大地延伸了教学空间,为学生提供自主学习的有效方式和可选资源,弥补课堂教学的不足。通过教学网站的应用,在教与学的过程中,从以教为中心走向以学为中心,从以教师为中心走向以学生为中心,充分发挥学生的主观能动性和创造性,培养学习过程的认知策略,使学生按需获得知识与技能,最终达到或超越基本教学要求,获得发展。
  现代科学技术与现代教育思想的有机结合,形成一种崭新的教学手段即现代教育技术。把以多媒体为核心的教育技术在学校中进行普及和应用是当今教学改革的必经之路,也是提高教学质量的重要保证。
  3.3 创设互助学习环境,强化合作意识
  协作学习是当前在世界范围内被广泛使用的教学组织形式和教学策略之一,它能充分体现教师的主导地位和学生的主体作用。笔者在实验教学过程中,把学生分成小组形式,有意识地组织学生开展协作学习,通过组内的协作讨论,相互交流信息,取长补短,共同完成任务。通过协作学习,学生能够相互启发、相互促进,培养学生的合作意识,驱动学生更加强烈的创作欲望。边学边实践的过程中,学生始终处于主体地位,在教师的引导下,学生充分发挥主动性和创造性,不仅让学生亲身感受认知的过程,而且培养提高学生解决问题实际能力和创新意识。实际上任务的完成标志着学生实践能力的提高,学生也能体验到任务完成后的成就感,从而激发他们进一步学习兴趣和积极性。同时,还可以促进学生间良好的人际关系,进一步培养学生的协作精神。
  同时,针对实验班级学生人数较多,教师辅导不到位的情况,笔者的做法是聘请勤工俭学的高年级学生做实验课程导学,协助老师进行实验辅导。由于部分低年级学生对老师存在敬畏心理,有问题不敢问,而学生与学长之间有接近的价值观念、经验和生活方式,具有年龄相近或者所关注的问题相同等特点,因此学生与学长之间的交流沟通更加容易,没有障碍。这样,不仅增加辅导力量,可以有效地解决教师资源不足的问题,而且可以让辅导者与被辅导者更加顺畅地完成实验,达到更好的辅导效果。
  3.4 增加课外实践时数,培养学生自学能力
  自学能力是创新的基础,培养学生自学能力是高校教育教学中的一个重要任务。由于实验课时的限制,课内学生所做的实验其内容是不够全面的,因此,布置一些难度稍大、综合性较强的题目,让学生利用课外时间去完成,不仅可以弥补课内实验的不足,还可以充分挖掘学生的学习潜能,培养学生的自学能力,是课堂教学的有效补充和延伸。
  在实践过程中,笔者所在学校的教务部门在安排的实验计划课时之外,再要求实验室按照实验课时1:1的机时开放给学生课外上机实验。同时,实验室也利用空闲时段对学生开放,让学生可以自由上机,为学生课外完成实验创造条件。
  课外实验是在课堂之外进行的,所以实验方案的设计、程序调试、结果分析以及实验过程中遇到的各种问题均需要学生自己独立解决,因此,与课堂实验相比,课外实验更能发挥学生在学习活动中的积极主动性,更有利于培养学生的独立工作能力,在发挥学生在学习活动中的主体作用和教师的主导作用等方面均有不可替代的重要作用。
  3.5 指导和举行编程竞赛,激发学生学习兴趣
  适当的学习竞赛可以激发人的斗志,调动人主动探索知识,克服困难,激发学生的学习和创造的热情。我们课题组在C语言课程开课的学期的中后期,组织举办校内计算机程序设计竞赛,并允许高年级学生参加,增加竞赛的激烈程度,评选出成绩优秀的学生予以奖励,同时推荐这些学生参加更高级别的竞赛。2008年我们推荐校内竞赛的优胜者参加教育部举办的“正保教育杯”全国ITAT大赛(C语言程序设计科目的比赛),取得良好的成绩。
  通过开展编程竞赛活动,极大地提高了学生编程的兴趣,激发了学生的竞争意识,调动了学习积极性,营造了积极向上的学习氛围,以促进课堂教学和学生综合能力的提高。同时加强实践能力、软件开发能力和创新精神的培养。
  
  4 结束语
  
  目前,高等教育己由精英教育转向普及教育,但普及教育不是降低教学质量,而是将教学的重点由对学生理论研究能力的培养转向实际应用能力的培养。因而,在教育教学中注重对学生实践动手能力和创新能力的培养,已成为各高校的共识。随着现代教育技术的不断成熟,“C程序设计”实验教学改革必将引向深入,并在实践中完善。只有重视和深化实验教学,在课程的教学中积极进行教学研究,采用新的教学模式,运用新的现代教育手段,在实践中不断探索、创新,才能取得良好的整体教学效果,促进教学质量的提高。
  新世纪广西高等教育教学改革工程“十一五”重点资助项目,项目号:2009A014
  
  注释
  教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京:高等教育出版社,2006.
  谭浩强.C程序设计题解与上机指导(第三版) [M].北京:清华大学出版社,2005.
  谭浩强.C程序设计(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2005.
  林冬梅,肖祥慧.在高校计算机基础教学中实施“任务驱动”教学法的探索.计算机教育,2005(10).
  冯博琴,赵英良,顾刚.狠抓能力培养,提高实验教学水平.计算机教育,2008(19).
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