融入計算思維的高職院校C語言程序設計課程改革

紀緒

摘要：該文針對目前高職院校“C語言程序設計”課程教學中存在的問題，對在課程設計理念、教學內容與教學方法，考核方式等幾個方面融入計算思維能力的培養進行研究，從而提高教學質量。

關鍵詞：計算思維；C語言程序設計；教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0177-02

1 什么是計算思維

2006年3月，美國卡內基梅隆大學計算機科學系主任周以真教授在在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上提出了計算思維的概念，引起了計算機界與計算機教育界的廣泛關注，近年來計算思維在國內外的研究熱度也隨之逐年增加。

周以真教授對計算思維進行如下定義：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學領域的一系列思維活動。即指通過化簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個困難的問題闡釋成如何求解它的思維方法。總的來說，周教授認為計算機科學不僅僅是進行編程，一個優秀的計算機人才除了具備編程能力之外，還要具備抽象的邏輯思維能力。計算思維強調的并不是簡單的機械重復能力，而是人的思維能力的體現。

在此之前，很多人將計算機科學等同于計算機編程，認為主修計算機專業的學生面臨的是一個很狹窄的就業范圍。而實際上，計算思維應當是每個人的基本技能，而不僅僅屬于計算機科學家。我們應當使每個學生在培養解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術（Reading， wRiting， and aRithmetic——3R），還要學會計算思維。這就對國內計算機教育界提出了新的要求，在高校中如何推進計算思維能力的培養成為計算機教育界的熱點話題。

2 高職院校C語言程序設計教學中存在的問題

C語言程序設計是計算機專業一門重要的專業基礎課，作為一門長盛不衰的程序設計語言，C語言簡潔緊湊，靈活方便，運算符和數據類型豐富，表達方式靈活實用，程序執行效率高，可移植性好，既可以用來開發系統軟件，又可以用來編寫應用軟件，而且比較易于理解，因此成為很多高校計算機及相關專業首選的程序設計語言。目前，各高校中c語言程序設計的教學普遍采用按教材順序依次講解c語言中的主要知識點，之后布置學生做練習來鞏固所學內容的傳統教學方式。然而，這種教學方式往往會使得學生過于關注語法規則的細枝末節而忽略了編程的本質，不利于學生計算思維能力的培養。特別是對高職院校的學生來說，在傳統C語言教學中所采用的純數學的抽象案例，如求最大值、求和、對數值排序等等，會感覺抽象、枯燥，難以理解和接受，進而影響到學生的學習積極性，不能達到預期的教學效果。具體來看問題主要體現在以下幾個方面：

（1）學生學習積極性不高

傳統教學模式雖然可以讓學生對所學知識點具有比較全面的理解，但是這種教學方式沒有體現出程序設計的思想，沒有體現出任務的分解與模塊化，沒有體現出團隊的協作，也不利于學生計算思維能力的培養和獨立自主思考問題的習慣養成。久而久之容易使得學生只關注c語言的語法細節，而忽視了程序設計的本質，不能充分調動學生的學習積極性，就會導致學生聽課沒有興趣，缺乏主動性，教學效果不理想。

（2）理論與實踐脫節

在傳統的C語言教學中采用的主要是一些數學的抽象案例。比如求最大值，求平均值，排序，求累加和，斐波那契數列等。這些案例對于高職學生缺乏吸引力，與實際應用的需求往往并不一致。隨著課程的深入，學習難度也在不斷增加。此時在教學內容設置上缺乏實用性與趣味性的問題就會很突出，影響教學實際效果。

（3）考核模式單一

目前，很多高職院校在考核方式上與一般的本科院校相同。主要通過試卷考核學生對知識點的掌握情況。而這些知識點的考核很大程度上是對語法規則進行考核，這種考核方法無法體現出學生的思考問題與解決問題的能力，也容易誤導學生對編程本質的理解。

綜上所述，在高職院校中進行c語言程序設計教學不能照搬傳統的本科教學方式，在教學中強調計算思維能力的培養、引導學生在各個層面進行計算思維的習慣、培養學生分析問題與解決問題的能力是非常重要的。

3 將計算思維能力的培養融入到c語言程序設計教學中

針對以上存在的問題，本人對C語言教學改革有以下幾點認識：

（1）在課程設計理念中融入計算思維能力的培養

打破以知識傳授為主要特征的傳統課程教學模式，轉變為基于工作過程的項目課程開發與設計，以工作任務為中心、項目課程為主體，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識，并發展職業能力。

① 以能力為基礎教育、工學交替、工學結合為模式：著重培養學生能力；工作任務與學習任務交替進行，學生在工作中學習理論知識，在學習中完成工作任務，體現“教、學、做”一體化。

② 以崗位需求為依據：依據程序設計員國家職業標準、工礦企業和軟件行業對計算機信息管理應用軟件開發人員的實踐能力要求，設置課程內容，實現課程內容和職業崗位需求緊密結合。

③ 以工作過程為基礎：學習以工作過程性知識為主、陳述性知識為輔；按照工作過程中活動與知識的關系來設計課程，突出工作過程在課程框架中的主線地位，按照工作過程的需要來選擇知識，以工作任務為中心整合理論與實踐，培養學生關注工作任務完成，而不是關注知識記憶的習慣，并為學生提供體驗完整工作過程的學習機會。

④ 以工作結構為框架：不僅要給學生具體知識，更要給學生知識結構。結構是影響職業能力形成的重要變量，只有當學生的知識結構與工作中的知識結構相吻合時，才能最大限度地培養學生的職業能力。

⑤ 以職業能力為主線：真正以“能力”為主線來設計課程。要按照工作的相關性，而不是知識的相關性來確定課程設置。同時要避免把“職業能力”簡單地理解為重復的、剛性的操作技能，注重職業情境中實踐智慧的培養，開發學生在復雜的工作關系中做出判斷并采取行動的能力。

⑥ 以工作情境為支撐：在真實的工作環境中，結合企業的真實項目，學生分別擔任不同的職業角色，在工作情境中學習知識、培養能力、鍛煉素質。

（2）在教學內容與教學方法中融入計算思維能力的培養

在教學內容的組織上需要強化學生的自主學習能力和協助學習能力，在選擇項目時考慮到實用性與趣味性。因此，教學過程中應采用多個與真實生活場景密切相關的項目，如猜數游戲、成績管理系統、投票系統等多個項目，幫助學生理解問題的思維過程，并用學到的編程技能解決問題。而整個課程又以學生成績管理系統的設計為主線，通過從項目需求分析到代碼的編寫與調試，到文檔的編寫，在完成項目的整個過程中構建學生的理論知識體系。

在教學方法上，注重引導學生主動思考解決問題，在完成任務的過程中培養學生的計算思維能力。比如在“循環程序設計”學習情境中，要求某個學生找出坐在第一排的所有同學中最高的一位同學。通過完成這樣一個任務，學生會更有興趣進行思考，對循環程序的理解也會更加深刻了。再比如講解“數組”學習情境時，可以以實現一個投票系統為任務要求學生對幾位候選人進行投票。通過完成這樣的任務過程，有利于學生理解數組所處理的是連續型數據，而不是離散型數據，對數組會有更深刻的理解。總之，在教學方法上以任務驅動法為主線，針對不同的學習情境，結合案例教學法，分組教學法，演示法等多種教學方法，培養學生的計算思維能力，提升教學效果。

（3）考核方式上強調計算思維能力的考核

教學評價是教學過程中非常重要的一個方面，學生可以通過教學評價對自己的學習情況有清楚的認知并在今后的學習中改進提高；教師則可以全面了解學生的學習效果。因此在課程考核方式上采用過程考核與結果考核并重的方式。同時更加注重實訓與項目完成情況，強調學生在分析問題與解決問題中思維能力的考核，避免了傳統教學中單一的考核評價方式。學生在整個課程過程中都要有積極主動的態度才能獲得好成績，真正實現從被動學習到主動學習的質變。

4 結束語

計算思維能力的培養是計算機教育界面臨的新課題，在高職院校的程序設計類課程教學中不能再照搬傳統的教學方式。融入計算思維能力的培養可以達到更好的教學效果，培養出更加優秀的計算機程序設計人才。

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【通聯編輯：王力】