鄧紅衛(wèi)，魏書堤，王 櫻，蔣瀚洋

（衡陽(yáng)師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)系，湖南 衡陽(yáng) 421002）

0 引 言

程序設(shè)計(jì)是各普通高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心通識(shí)課程，C語(yǔ)言是程序設(shè)計(jì)課程的首選語(yǔ)言。教學(xué)實(shí)踐證明，該門課程對(duì)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入編程世界、激發(fā)學(xué)生編程興趣、完成從傳統(tǒng)思維方式向計(jì)算思維方式的轉(zhuǎn)變、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神等起著決定性的作用。由于C語(yǔ)言涉及數(shù)據(jù)類型繁多、語(yǔ)言結(jié)構(gòu)復(fù)雜、比較靈活，教學(xué)難度比較大。目前各高校C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)普遍存在以下幾個(gè)問題：（1）教學(xué)目標(biāo)比較單一，就是讓學(xué)生通過國(guó)家或省級(jí)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試?，F(xiàn)行國(guó)家或省級(jí)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試過分注重語(yǔ)法規(guī)則和程序結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)內(nèi)容的考查，誤導(dǎo)教師的教和學(xué)生的學(xué)糾纏其中，忽略了學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)；（2）編寫和所用教材中的選例缺乏針對(duì)專業(yè)問題的算法分析設(shè)計(jì)和程序編寫，對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)幫助不大，從而在一定程度上影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；（3）任課教師對(duì)學(xué)生的專業(yè)背景和后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)要求缺乏足夠的了解，習(xí)慣用“專業(yè)”眼光去看待和要求非專業(yè)學(xué)生，教和學(xué)沒能有效進(jìn)行融合。

2010年7月，西安交通大學(xué)等九所985高校（簡(jiǎn)稱C9）在西安召開 “九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”，并發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》。聲明強(qiáng)調(diào)：必須正確認(rèn)識(shí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，需要把培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)［1］。體現(xiàn)出985高等院校對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的重視。

那么，在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，如何訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)更好利用計(jì)算機(jī)去分析和解決其學(xué)習(xí)工作中的專業(yè)問題，是一個(gè)非常值得商榷的問題。

1 計(jì)算思維

計(jì)算思維（Computational Thinking）是美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)華裔教授周以真在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》（2006.3）上提出來(lái)的。她認(rèn)為計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解的思維活動(dòng)［2－5］。計(jì)算思維是一種科學(xué)思維，與實(shí)證思維、邏輯思維一起構(gòu)成了人類的三大思維，是信息社會(huì)中的每一個(gè)人都具有的一種技能，是人類改造世界最基本的思維模式。

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已成為人們生活工作中一種不可或缺的信息處理工具。人們利用計(jì)算機(jī)分析解決問題的能力成為衡量其工作能力的重要標(biāo)志，這對(duì)高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)提出了更高要求。各高校應(yīng)重新審視計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)，著力培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，提高其信息素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行思維表達(dá)和信息加工處理，把掌握的專業(yè)知識(shí)更好地應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 基于計(jì)算機(jī)思維的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

2.1 樹立基于計(jì)算思維的教學(xué)理念

計(jì)算思維是利用計(jì)算機(jī)對(duì)問題進(jìn)行分析和求解的一種能力，需要不斷地接近問題、分析問題和運(yùn)用知識(shí)持續(xù)反復(fù)驗(yàn)證才能形成。因此，計(jì)算思維能力的形成是一個(gè)緩慢的過程。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)通常以學(xué)期為周期，學(xué)習(xí)的是某個(gè)方面知識(shí)點(diǎn)，課程教學(xué)注重的是基礎(chǔ)知識(shí)傳授，距離形成計(jì)算思維能力，還有一定的差距。學(xué)校和教師應(yīng)樹立知識(shí)傳授與計(jì)算思維培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)理念。教師的教學(xué)由“教給學(xué)生知識(shí)”向“教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，幫助學(xué)生理解問題解決過程中如何使用計(jì)算機(jī)的“計(jì)算機(jī)意識(shí)”培養(yǎng)。在教學(xué)實(shí)踐過程中，從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面加以改革，把基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)理念貫穿到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求。

2.2 教學(xué)改革

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的地方本科院校，教學(xué)更應(yīng)與社會(huì)需求接軌，積極推進(jìn)教學(xué)改革，以適應(yīng)信息化社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的要求。首先在專業(yè)人才培養(yǎng)方案和指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃上做好頂層設(shè)計(jì)，在教學(xué)過程中，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革方案的落實(shí)。

2.2.1 調(diào)整各專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃

在各普通高校專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)時(shí)間基本上集中在大學(xué)一年級(jí)，課程內(nèi)容安排：第一學(xué)期為《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》；第二學(xué)期為《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)》。二年級(jí)以后主要學(xué)習(xí)專業(yè)課程，個(gè)別學(xué)校雖然開設(shè)了計(jì)算機(jī)選修課程，但是實(shí)際選修學(xué)生數(shù)量不多，計(jì)算機(jī)課程和專業(yè)課程教學(xué)缺乏有效的聯(lián)系。學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)中遇到需要利用計(jì)算機(jī)解決的問題，不知道如何解決，也不知道去請(qǐng)教哪些教師，計(jì)算機(jī)課程缺乏對(duì)專業(yè)課程學(xué)習(xí)有力的支持。計(jì)算機(jī)課程的階段性和孤立性與計(jì)算思維能力形成的長(zhǎng)久性相悖，不利于學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力的培養(yǎng)。應(yīng)及時(shí)調(diào)整專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃，將計(jì)算機(jī)課程教學(xué)劃分為兩個(gè)階段：大學(xué)一年級(jí)課程內(nèi)容安排：第一學(xué)期為《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》，第二學(xué)期為《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)》；第六學(xué)期為《高級(jí)程序設(shè)計(jì)》，該課程針對(duì)各專業(yè)課程具體問題開展教學(xué)，教學(xué)案例和教學(xué)方法具有較強(qiáng)的專業(yè)針對(duì)性。

2.2.2 保持相對(duì)穩(wěn)定的教師隊(duì)伍

目前，國(guó)內(nèi)的高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生占全校學(xué)生比例約為90%左右，專業(yè)面廣，學(xué)生人數(shù)多，教學(xué)任務(wù)重。為此，各高校組建專門的教學(xué)部門和專職的教師隊(duì)伍。以衡陽(yáng)師范學(xué)院為例，計(jì)算機(jī)科學(xué)系公共基礎(chǔ)教研室負(fù)責(zé)非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)。該教研室的教師基本上是數(shù)學(xué)和物理本科專業(yè)畢業(yè)，碩博階段學(xué)的是計(jì)算機(jī)專業(yè)。我?，F(xiàn)有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等非計(jì)算機(jī)專業(yè)。在教學(xué)任務(wù)安排上進(jìn)行有效對(duì)接，數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)的教師擔(dān)任數(shù)學(xué)專業(yè)班級(jí)課程教學(xué)、物理專業(yè)畢業(yè)的教師擔(dān)任物理專業(yè)班級(jí)課程教學(xué)。讓有相關(guān)知識(shí)背景和專業(yè)背景的教師擔(dān)任熟悉專業(yè)的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)，就會(huì)更好把握專業(yè)發(fā)展方向，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中可能存在的問題，更快地找到相應(yīng)解決問題的方法，符合專業(yè)培養(yǎng)和計(jì)算思維能力培養(yǎng)相結(jié)合的規(guī)律，教學(xué)效果也就顯而易見了。同時(shí)，也要保持教師隊(duì)伍的相對(duì)穩(wěn)定性，無(wú)特殊情況一般不作調(diào)整，保持教學(xué)的延續(xù)性，一個(gè)教師跟蹤所教的專業(yè)班級(jí)到畢業(yè)，甚至畢業(yè)后的發(fā)展。

2.2.3 基于計(jì)算思維的教學(xué)項(xiàng)目案例選擇

擔(dān)任同一專業(yè)教學(xué)任務(wù)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)深入各系部，與專業(yè)教師座談，了解專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，專業(yè)教學(xué)中急需利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決的問題，從這些尚待解決的問題選取一些典型問題作為教學(xué)項(xiàng)目案例。教學(xué)團(tuán)隊(duì)集體研究教學(xué)方案，確保來(lái)源于專業(yè)課程實(shí)際的教學(xué)項(xiàng)目案例貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，課程教學(xué)內(nèi)容涵蓋完成項(xiàng)目所需要的理論知識(shí)和基本技能。

2.2.4 基于計(jì)算思維的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，理順計(jì)算思維能力培養(yǎng)和計(jì)算機(jī)知識(shí)傳授之間的關(guān)系，把計(jì)算思維的觀念注入程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，需要做好教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)工作。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以教材和教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩岷徒M合，降低難度、分散難點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)分為理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)兩部分。① 理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。內(nèi)容設(shè)計(jì)以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為目標(biāo)，采用“以程序設(shè)計(jì)為主線，編程應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，通過案例和問題引入內(nèi)容”的方式組織內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容劃分10個(gè)教學(xué)單元，主要包括：C語(yǔ)言概述、基本數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算、語(yǔ)句與流程控制、函數(shù)、數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、編譯預(yù)處理與外部函數(shù)、文件操作、工程化程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)講解程序設(shè)計(jì)的思想和方法，淡化語(yǔ)法教學(xué)，由單純的語(yǔ)法教學(xué)向?qū)嵱眯徒虒W(xué)轉(zhuǎn)變，及早引入函數(shù)和指針的概念，明晰使用函數(shù)和指針的原因和方法，再循序漸進(jìn)講述函數(shù)和指針組合編程，加強(qiáng)練習(xí)分散難點(diǎn)，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用，真正理解程序設(shè)計(jì)思想和方法。② 實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)是理解理論知識(shí)和掌握計(jì)算思維方法的必需環(huán)節(jié)。為了達(dá)到更好的實(shí)踐效果，將實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型三種類型的實(shí)驗(yàn)。細(xì)分為9個(gè)實(shí)踐單元，主要包括：熟悉VC＋＋編程環(huán)境、解決一個(gè)簡(jiǎn)單的問題、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、函數(shù)、數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、文件操作、綜合實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)單元包含5～6個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)題目的難易程度形成一定的梯度，以適應(yīng)具有不同基礎(chǔ)學(xué)生的學(xué)習(xí)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠使用老師所教的思維方法完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生跟蹤調(diào)試程序的運(yùn)行過程，觀察變量?jī)?nèi)容及內(nèi)存地址、函數(shù)調(diào)用棧等運(yùn)行信息；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)運(yùn)用多種計(jì)算思維方法分析實(shí)例，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，描述算法，編寫和調(diào)試程序，分析運(yùn)行結(jié)果；綜合型實(shí)驗(yàn)選擇專業(yè)性比較強(qiáng)的案例，以課程設(shè)計(jì)的形式完成，要求學(xué)生分工合作設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型的應(yīng)用系統(tǒng)。不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力和探索創(chuàng)新能力，而且也培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，是計(jì)算思維方法進(jìn)一步升華。

2.2.5 基于計(jì)算思維的教學(xué)方法改革

講授這門課程的第一章——C語(yǔ)言概述，不要按部就班講解其中的內(nèi)容，可以直接在VC環(huán)境下現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)錄入、編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算題，編譯、鏈接和執(zhí)行程序驗(yàn)證結(jié)果，讓學(xué)生感知計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行解題的。這一過程不但體現(xiàn)了C語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)在解題過程所起的作用，又向?qū)W生展示了人們利用計(jì)算機(jī)解題的思維方法。這種自然引入是學(xué)生比較容易理解和接受的，從而激發(fā)他們對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。然后告知學(xué)生，在經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，不僅要掌握程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，更為重要的是培養(yǎng)和訓(xùn)練他們的計(jì)算思維能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好地基礎(chǔ)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過“案例驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法，以具體專業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)例作為切入點(diǎn)，分析實(shí)例想實(shí)現(xiàn)的功能，為實(shí)現(xiàn)這些功能需要C語(yǔ)言中哪些知識(shí)點(diǎn)，如何用C語(yǔ)言的語(yǔ)法表述知識(shí)點(diǎn)，從而推進(jìn)計(jì)算思維的理解，強(qiáng)化邏輯思維能力的培養(yǎng)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，采用“驗(yàn)證一調(diào)試一設(shè)計(jì)一反饋訓(xùn)練”教學(xué)法，讓學(xué)生可以逐漸掌握編寫程序的語(yǔ)法規(guī)范及思維技巧，讓學(xué)生理解、習(xí)慣算法構(gòu)造的思維方法，促進(jìn)對(duì)學(xué)生邏輯抽象能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算思維是信息化社會(huì)對(duì)普通高校人才培養(yǎng)提出的新培養(yǎng)要求，學(xué)校和教師需要重新認(rèn)識(shí)并審視程序設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)的重要性，樹立基于計(jì)算思維的教學(xué)理念，積極穩(wěn)妥推進(jìn)與之相稱的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革。教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)計(jì)算思維能力教學(xué)方法的研究，從培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的角度來(lái)看待所講授的課程，將計(jì)算機(jī)思維的方法貫穿于程序設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解中，著力培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維來(lái)分析和解決問題的能力。

［1］佚名.九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（9）：4.

［2］周以真.計(jì)算思維［J］.中國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)通訊，2007，3（11）：83－85.

［3］陳國(guó)良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（1）：7－11.

［4］何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（9）：5－9.

［5］牟琴，譚良.計(jì)算思維的研究及其進(jìn)展［J］.計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011，38（3）：10－15.