基于計算思維的C語言課程教學(xué)改革研究

鄭向陽

摘 要 基于計算思維的C語言課程教學(xué)改革，利用計算思維的教學(xué)方法，對C語言課程教學(xué)進(jìn)行改革，采用文獻(xiàn)研究法、教育觀察法、交流討論法、試點推廣法，監(jiān)測教學(xué)效果，評估教學(xué)方法，及時修訂教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)環(huán)節(jié)，并廣泛收集國內(nèi)外近年來的最新相關(guān)資料及案例，借鑒已有研究成果，為教學(xué)改革的深入研究提供理倫依據(jù)與技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 計算思維 教學(xué)改革 C語言

中圖分類號：G511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1選題意義及研究價值

提高高等教育質(zhì)量，首先是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。對高水平大學(xué)來說，尤其體現(xiàn)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上。一個時期以來，社會上比較關(guān)注“為什么我們的教育總是培養(yǎng)不出杰出人才”這個問題，這句話充分說明教育改革勢在必行。為實現(xiàn)培養(yǎng)和訓(xùn)練大學(xué)生計算思維、計算機(jī)基礎(chǔ)教育的現(xiàn)實要求，《C語言程序設(shè)計》作為大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的理想課程。因此，如何深化《C語言程序設(shè)計》課程的改革，組建貫穿計算思維培養(yǎng)的知識體系，探索適宜計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)方法都是需要我們認(rèn)真思考的問題。通過積極探索和嘗試，培養(yǎng)計算思維能力，既有助于計算機(jī)基礎(chǔ)教育學(xué)科的健康、持續(xù)發(fā)展，又有助于國家對戰(zhàn)略型人才的培養(yǎng)。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

計算思維（Computational Thinking）是2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上提出并定義的。周教授認(rèn)為：運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

在國外，計算思維不僅得到美英等國教育界的廣泛支持，而且還直接促成美國國家科學(xué)基金會（NSF）重大基金資助計劃CDI的產(chǎn)生，旨在使用計算思維促進(jìn)美國自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的成果。英國計算機(jī)學(xué)會也組織了歐洲的專家學(xué)者對計算思維進(jìn)行研討，提出了歐洲的行動綱領(lǐng)。

在國內(nèi)，中科院自動化所王飛躍教授率先將國際同行倡導(dǎo)的“計算思維”引入國內(nèi)，中科院李國杰、陳國良、孫家廣等院士以及桂林電子科技大學(xué)董榮勝教授、國防科技大學(xué)的朱亞宗教授等多位專家學(xué)者也就此開展研究。教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會對計算思維的培育非常重視，多次召開會議進(jìn)行研討。

3研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬創(chuàng)新點

3.1研究目標(biāo)

一是豐富和完善C語言的教學(xué)資源庫建設(shè)，分別在專科、本科教育層次上建成一套質(zhì)量較高的教學(xué)課件、實驗輔導(dǎo)教材、課后輔導(dǎo)和習(xí)題資料；二是推動計算機(jī)語言類課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革創(chuàng)新；三是推進(jìn)學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)和思維方式的轉(zhuǎn)變。計算思維不僅要培養(yǎng)學(xué)生對計算環(huán)境的認(rèn)識，更重要的應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生掌握在計算環(huán)境下的問題求解方法。

3.2研究內(nèi)容

根據(jù)美國卡內(nèi)基？梅隆大學(xué)周以真教授的闡述：計算思維是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個困難的問題闡釋為如何求解它的思維方法。計算機(jī)語言類教學(xué)和程序設(shè)計是學(xué)習(xí)計算機(jī)分析和解決問題的基本過程和思路，是理解計算機(jī)和計算思維能力培養(yǎng)的最好途徑。由于長期以來受“狹義工具論”思想的影響，計算機(jī)語言類課程教學(xué)過程中，很容易陷入語言表達(dá)形式的誤區(qū)，把重點放在語言語法知識點的學(xué)習(xí)上，忽視程序設(shè)計能力及更為重要的計算思維的培養(yǎng)。本項目主要通過選擇C程序設(shè)計語言的教學(xué)和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對計算環(huán)境的認(rèn)識和面向典型計算環(huán)境的問題求解方法和能力，著力提高學(xué)生的計算思維能力，推動以計算思維為核心的計算機(jī)語言類課程的教學(xué)改革。主要研究內(nèi)容包括：C語言的教學(xué)資源庫的建設(shè)；整合課程內(nèi)容，把原側(cè)重“語言”使用的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅嘏c專業(yè)結(jié)合的解決實際問題的程序設(shè)計思想與方法，注重于思維能力培養(yǎng)；構(gòu)建三個層次的教學(xué)模式：課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合、課程作業(yè)與項目訓(xùn)練相結(jié)合、常規(guī)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合；設(shè)計教學(xué)方法，采用任務(wù)驅(qū)動法、案例分析法等手段，以提高學(xué)生邏輯能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；以計算思維能力培養(yǎng)為核心構(gòu)建教學(xué)體系，并推進(jìn)基于計算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法改革，從而建設(shè)可持續(xù)的計算機(jī)學(xué)習(xí)形式。

3.3擬創(chuàng)新點

首先，課程講授內(nèi)容精選學(xué)生終身學(xué)習(xí)必備的基礎(chǔ)知識和技能，加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會、科技發(fā)展的聯(lián)系，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和經(jīng)驗，滿足學(xué)生多樣化發(fā)展的需要；其次，進(jìn)行教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的嘗試，探索雙主教學(xué)模式，要求教師精講，改變課程過于注重知識傳授的傾向，對學(xué)生倡導(dǎo)自主、探究與合作的學(xué)習(xí)方式，逐步改變以教師為中心、課堂為中心和書本為中心的局面，強(qiáng)調(diào)形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度，使獲得知識與技能的過程成為學(xué)會學(xué)習(xí)和形成正確價值觀和計算思維的過程，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識與和計算思維能力的提高；第三，在教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)上，用以資源為中心的信息技術(shù)與課程進(jìn)行全方位整合，并借助優(yōu)秀媒體的輔助作用，為學(xué)生主動學(xué)習(xí)和積極探索提供內(nèi)容豐富、多種層次的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境。

4結(jié)束語

通過對C語言課程教學(xué)改革的研究，豐富和完善C語言課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源庫的建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生主動學(xué)習(xí)和積極探索提供內(nèi)容豐富的、多種層次的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境，從而推動計算機(jī)語言類課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革創(chuàng)新。