吳艷玲

(天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津　300350)

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C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的程序思維訓(xùn)練初探

吳艷玲

(天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300350)

《C語(yǔ)言程序》是高職學(xué)院電子，計(jì)算機(jī)，通信等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)目前很多學(xué)生雖然掌握了C語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，但在運(yùn)用C語(yǔ)言的知識(shí)編寫程序無(wú)從下手的問(wèn)題，提出一種基于思維訓(xùn)練的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式.文中較詳細(xì)地闡述了基于思維訓(xùn)練的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式的理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，考核三個(gè)環(huán)節(jié)詳細(xì)設(shè)計(jì)，并與傳統(tǒng)模式進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)行理論分析得出C語(yǔ)言思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法在教學(xué)實(shí)踐中有其應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。

計(jì)算思維； 思維訓(xùn)練；傳統(tǒng)教學(xué)；教育心理學(xué)

一、前言

《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程是應(yīng)用電子專業(yè)，計(jì)算機(jī)專業(yè)等多個(gè)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，一般開設(shè)于高職三年的第一年的第一或二學(xué)期。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要掌握C語(yǔ)言程序的語(yǔ)法知識(shí)，還需掌握程序化的思維方法，適應(yīng)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的方式為后續(xù)《單片機(jī)設(shè)計(jì)及應(yīng)用》等課程打下應(yīng)有的基礎(chǔ)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教授C語(yǔ)言的教師普遍反映學(xué)生教不會(huì)，而學(xué)生則反映對(duì)于《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課，可以聽得懂，但是自己不會(huì)寫程序，讀程序看似會(huì)，但一讀就錯(cuò)。 這樣使得《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

為此在授課過(guò)程中，積極同學(xué)生交流，深入了解學(xué)生的困惑所在，同時(shí)查閱大量的論文資料，從理論聯(lián)系實(shí)際的角度提出以思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法，從學(xué)生最終的實(shí)驗(yàn)考核效果分析得出以思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法擁有良好的教學(xué)效果。

二、傳統(tǒng)的教學(xué)模式

(一)理論講解

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師一般采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)形式，教學(xué)的主體是教師，在一堂課中教師會(huì)講解一個(gè)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)語(yǔ)法點(diǎn)，并對(duì)所講述的知識(shí)點(diǎn)語(yǔ)法點(diǎn)配以相應(yīng)的實(shí)例，在實(shí)例講解中，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)語(yǔ)法點(diǎn)的使用方式，課堂最后給出與例題相關(guān)的習(xí)題讓學(xué)生去練習(xí)，進(jìn)一步強(qiáng)化課上所講述的知識(shí)點(diǎn)語(yǔ)法點(diǎn)，結(jié)束整個(gè)課堂教學(xué)。

(二)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的C語(yǔ)言教學(xué)模式會(huì)采用三種方式：第一種方式是給出上機(jī)習(xí)題讓學(xué)生自己作答，教師從旁加以輔導(dǎo)；第二種方式是給出例題，在學(xué)生充分理解例題的情況下，對(duì)所給例題進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)新的功能。第三種種方法是給出上機(jī)題后再將答案給學(xué)生，學(xué)生只需照答案將程序輸入電腦調(diào)試通過(guò)驗(yàn)證其所實(shí)現(xiàn)功能即可。

(三)考核環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的C語(yǔ)言教學(xué)模式中，教師一般將考核分為平時(shí)考核與期末考核兩部分，平時(shí)考核由上機(jī)分?jǐn)?shù)，作業(yè)分?jǐn)?shù)，出勤情況等幾部分組成。期末考核形式主要以筆試為主，配少量的上機(jī)考試。此門課通過(guò)與否主要看最后的總平均分。

三、思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)模式：

思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)模式總原則是強(qiáng)調(diào)思維訓(xùn)練重于知識(shí)點(diǎn)和語(yǔ)法點(diǎn)的學(xué)習(xí)。每堂課以思維訓(xùn)練為主，在思維訓(xùn)練中加入知識(shí)點(diǎn)和語(yǔ)法點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

(一)理論講解

思維訓(xùn)練為主的教學(xué)模式將C語(yǔ)言理論講解分為兩部分，一部分為基礎(chǔ)知識(shí)，例如變量定義，標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則，數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的方式等，此部分采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即知識(shí)點(diǎn)與實(shí)例相結(jié)合的方式，課下輔以大量習(xí)題強(qiáng)化學(xué)生記憶，為后續(xù)程序設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另一部分為程序設(shè)計(jì)部分此部分采用思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的講解方式。下面詳述思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的方式的實(shí)施步驟。

首先，在上課前，先根據(jù)一堂課計(jì)劃的講解內(nèi)容設(shè)定一個(gè)學(xué)生容易理解但在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)精確表達(dá)方案有困難的問(wèn)題。這些問(wèn)題既可以是程序中經(jīng)典問(wèn)題，也可以是生活中學(xué)生們所經(jīng)歷的問(wèn)題，甚至可以是一些笑話中帶出的問(wèn)題。例如：在講解順序結(jié)構(gòu)程序時(shí)，可以引入這樣的例子，把大象裝冰箱中分為幾步，第一步是把冰箱門打開，第二步是把大象裝入冰箱中，第三步把冰箱門關(guān)上，告訴學(xué)生這就是順序的邏輯結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引出如把該問(wèn)題交給計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)需要知道每一步的具體步驟。還例如：在講解選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，可以給出三個(gè)數(shù)求最大值的經(jīng)典問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題學(xué)生都可以理解，但很少有學(xué)生可以精確說(shuō)出此問(wèn)題的每步做法。其次，在上課時(shí)將問(wèn)題提出，要求學(xué)生給出答案，鼓勵(lì)學(xué)生參與討論，在學(xué)生說(shuō)出一些解決方案后，提出所給出方案計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的困難所在。例如：三個(gè)數(shù)求最大值的問(wèn)題，學(xué)生會(huì)提出可以兩兩進(jìn)行比較的解決方案，此方案過(guò)于模糊，告知學(xué)生計(jì)算機(jī)無(wú)法將此方案實(shí)施。再次，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此問(wèn)題本身進(jìn)行深入分析，讓學(xué)生明白此問(wèn)題從何入手，比如三個(gè)數(shù)求最大值問(wèn)題，要學(xué)生明白三個(gè)數(shù)是如何進(jìn)入計(jì)算機(jī)的，在計(jì)算機(jī)中三個(gè)數(shù)需要存儲(chǔ)空間，在三個(gè)數(shù)各自有存儲(chǔ)空間后才可以進(jìn)行求最大值的計(jì)算，然后要求學(xué)生給出求最大值的方案，將兩兩比較具體化，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，此時(shí)對(duì)學(xué)生所提出的方案不做過(guò)分干預(yù)，只做方案的搜集。第四，對(duì)學(xué)生所給出的所有方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，逐一分析各解決方案在計(jì)算機(jī)程序中實(shí)施的可能性及困難，讓學(xué)生深入體會(huì)計(jì)算機(jī)思維與人的思維的差別。在此之后引導(dǎo)出正確的程序算法。第五，讓學(xué)生將此算法用中文語(yǔ)言進(jìn)行描述，并將具體方法書寫在黑板上。第六，帶領(lǐng)學(xué)生將所書寫的算法逐一翻譯成C語(yǔ)言語(yǔ)句，在翻譯的過(guò)程中將C語(yǔ)言相應(yīng)的語(yǔ)法融入其中講解，但不做過(guò)分強(qiáng)調(diào)。在翻譯完畢后，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行討論，讓學(xué)生明白中文所描述的解決方案與C語(yǔ)言差距何在，進(jìn)行深入的理解。最后，對(duì)此堂課所訓(xùn)練的思維進(jìn)行總結(jié)，例如循環(huán)結(jié)構(gòu)的思維關(guān)鍵在于找出重復(fù)執(zhí)行的功能，變化的規(guī)律，循環(huán)結(jié)束的條件，選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)的思維規(guī)律在于按條件判斷，具體問(wèn)題的條件設(shè)定方式等。同給給出與此堂課所訓(xùn)練問(wèn)題的近似問(wèn)題進(jìn)行擴(kuò)展思維訓(xùn)練。例如：三個(gè)數(shù)求最大值問(wèn)題，課下可以給出求四個(gè)數(shù)最大值的問(wèn)題，讓學(xué)生詳細(xì)描述，同時(shí)給出擴(kuò)展問(wèn)題求多個(gè)數(shù)最大值，讓學(xué)生進(jìn)一步思考為后續(xù)循環(huán)思維訓(xùn)練作出鋪墊。

(二)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)分為兩個(gè)部分，第一個(gè)部分讓學(xué)生將理論課上所講述的程序輸入電腦中，按照程序運(yùn)行步驟進(jìn)行運(yùn)行，如編譯環(huán)境給出錯(cuò)誤提示，要求學(xué)生按照提示進(jìn)行修改，再進(jìn)一步理解此處語(yǔ)法錯(cuò)誤的原因，加深記憶。第二部分，給出與理論課所訓(xùn)練實(shí)例近似問(wèn)題，不急于讓學(xué)生編寫程序而是組織學(xué)生對(duì)解決此問(wèn)題的方案進(jìn)行交流，鼓勵(lì)他們將自己的想法說(shuō)出來(lái)，并對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)一步加強(qiáng)邏輯思維的引導(dǎo)。在方案產(chǎn)生后，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序編寫及調(diào)試運(yùn)行。在此過(guò)程中提出問(wèn)題的難度宜由簡(jiǎn)入深，逐步引入，以免學(xué)生感覺題目難而放棄學(xué)習(xí)。

(三)考核環(huán)節(jié)

考核環(huán)節(jié)分為兩部分，一部分為平時(shí)成績(jī)另一部分為期末成績(jī)。平時(shí)成績(jī)的多少主要取決于學(xué)生在課上參與討論的積極性，課下對(duì)課上問(wèn)題思考的態(tài)度，不過(guò)分注重所提出答案的正確性，鼓勵(lì)多樣化答案，對(duì)照搬照抄別人答案的學(xué)生要給與嚴(yán)重的懲罰。期末考核形式由上機(jī)和筆試組成，筆試試卷重點(diǎn)考核學(xué)生的思維訓(xùn)練情況，不以C語(yǔ)言的語(yǔ)法點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)為主導(dǎo)，上機(jī)考試重點(diǎn)考核學(xué)生C語(yǔ)言語(yǔ)法使用情況及C語(yǔ)言程序調(diào)試運(yùn)行方式。

四、兩者比較

為了比較上述兩種方法的效果，我們隨機(jī)抽取兩個(gè)班中的各30名學(xué)生，一個(gè)班采用傳統(tǒng)方法另一個(gè)班采用思維訓(xùn)練主導(dǎo)的教學(xué)方法。采用傳統(tǒng)教學(xué)方法班級(jí)的人員構(gòu)成為：總?cè)藬?shù)為30人其中男生24人女生6人最大年齡20歲最小年齡18歲中位年齡為19歲；采用改進(jìn)教學(xué)方法班級(jí)的人員構(gòu)成為：總?cè)藬?shù)30人，男生19人女生11人，最大年齡20歲最小年齡18歲中位年齡為19歲。兩班級(jí)的教學(xué)結(jié)果比較見表1：

表1　 兩種方法教學(xué)效果比較表

從上表可以看出，第一二兩章兩種教學(xué)方法無(wú)顯著性差異，從第三章開始兩組數(shù)據(jù)有顯顯著性差異，尤其在指針，函數(shù)，循環(huán)控制這三章中顯著性差異明顯。

五、討論

為計(jì)算機(jī)編寫程序目的是讓計(jì)算機(jī)幫助人類解決一些計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)解決的問(wèn)題比如重復(fù)而又規(guī)律的問(wèn)題。C語(yǔ)言是能為計(jì)算機(jī)寫程序的高級(jí)語(yǔ)言工具之一。C語(yǔ)言沒有思想，它的思想是編程者的思維，而用于程序中的思維不是我們普通人的思維方式，是一種適應(yīng)計(jì)算機(jī)工作方式的思維，稱為計(jì)算思維或計(jì)算機(jī)思維。計(jì)算思維是思想，不是人造品。不只是我們生產(chǎn)的軟硬件等人造物將以物理形式導(dǎo)出呈現(xiàn)并時(shí)時(shí)刻刻觸及我們的生活，更重要的是計(jì)算的概念，這種概念被人們用于問(wèn)題求解、日常生活管理，以及與他人進(jìn)行交流和互動(dòng)。只有擁有了這樣的思維方式才可以進(jìn)行程序的編寫和實(shí)現(xiàn)，才能很好的理解已有的程序并進(jìn)行改進(jìn)實(shí)現(xiàn)需要的功能。而傳統(tǒng)方式中，教師只是套搬一些經(jīng)典傳統(tǒng)的實(shí)例來(lái)進(jìn)行講解和驗(yàn)證所講的語(yǔ)法[3]。大部分學(xué)生只是認(rèn)為C語(yǔ)言是一門不得不學(xué)的課程，單純地應(yīng)付考試。所以并不能理解C語(yǔ)言的實(shí)質(zhì)，更不會(huì)真正掌握C語(yǔ)言的編程思維方式。

然而，若要執(zhí)行以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為主導(dǎo)的C語(yǔ)言教學(xué)方式，需要注意以下幾方面。首先思維教學(xué)的核心是學(xué)習(xí)者。也就是說(shuō)教學(xué)的主體是學(xué)生而不是老師。教學(xué)者要為學(xué)習(xí)者提供足夠的學(xué)習(xí)空間，設(shè)法激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在進(jìn)而解決問(wèn)題。其次，要將思維教學(xué)模式融合在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，符合思維訓(xùn)練與學(xué)科教育的統(tǒng)一性即學(xué)科知識(shí)與思維能力互相促進(jìn)共同提高。再次，要注意計(jì)算思維的特殊性。美國(guó)卡內(nèi)基.梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任周以真指出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問(wèn)題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，理解人的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。周以真教授還指出計(jì)算思維是通過(guò)約簡(jiǎn)，嵌入，轉(zhuǎn)化，仿真，分解等方法，把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新解釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問(wèn)題，同時(shí)她還指出計(jì)算思維的基本特征是：概念化，不是程序化；根本的，不是刻板的技能；是思想的不是人造物。最后還要注意將教育心理學(xué)理論和方法科學(xué)地運(yùn)用于以C語(yǔ)言思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法中。

在以C語(yǔ)言思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法中，充分注意了上述幾方面的問(wèn)題，在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)均貫穿了思維訓(xùn)練的宗旨，同時(shí)充分的應(yīng)用了學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)教學(xué)模式。因此從本組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，在使用了以C語(yǔ)言思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的方法后，學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言掌握的實(shí)際效果明顯好于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，由此，我們可以認(rèn)為以C語(yǔ)言思維訓(xùn)練為主導(dǎo)的教學(xué)方法在教學(xué)實(shí)踐中有其應(yīng)用價(jià)值。

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[3]劉栓,曹斌.C語(yǔ)言教學(xué)改革的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2014,(21):5049.

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Preliminary Research on Program Thinking Training in C Language Program Design Teaching

WU Yan-ling

(TianjinElectronicInformationCollege,Tianjin, 300350)

C Language Program is a professional basic course of electronics, computer, communication and other majors in higher vocational colleges. Currently, although many students have grasped the syntax rules of C language, yet they don’t know how to write a program with C language. Therefore, this paper presents a C language program design teaching mode based on thinking training. This paper expounds the detailed design of three links, including theory teaching, experiment teaching, and assessment of C language program design teaching mode based on thinking training, compares this mode with the traditional modes, and makes a theoretical analysis, to come to a conclusion that the teaching method mainly based on C language thinking training has corresponding application value in the teaching practice.

Computational thinking; thinking training; traditional teaching; educational psychology

2016-05-19

吳艷玲(1973-)，女，天津，講師，工學(xué)碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)軟件。

G712

A

1673-582X(2016)07-0044-04