非計算機工科專業C語言程序設計教學改革與設計

陳慶燕

摘 ?要 針對學生在學習C語言程序設計之初通常不清楚該課程在整個課程體系中的作用，進而不重視該課程，以及不同的非計算機工科專業與C語言結合的緊密程度不同的現狀，探索教師對于不同非計算機工科專業在進行準確的學情分析的前提下，對教學模式進行改革，以期能較早地培養學生利用C語言解決本專業相關的問題，更好地培養學生的計算思維。

關鍵詞 非計算機工科專業;C語言程序設計;計算思維;教學設計

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）11-0082-03

1 前言

C語言程序設計是絕大多數非計算機工科專業的一門非常重要的學科基礎課程。該課程是以C語言為媒介向學生介紹計算機程序設計的基本思想，培養學生的算法思想、程序意識、計算思維，可以運用計算思維分析和處理自己專業領域的問題。并且學生一旦通過學習C語言掌握了程序設計思想，就能較容易地根據實際需要學習其他高級程序設計語言。可見，C語言對于非計算機工科專業的學生來說非常重要。然而，C語言程序設計課程一般是其學習的首個編程語言，此時學生還不具備任何程序設計思想，再加上C語言本身數據類型比較多，語法較復雜，結構靈活多變，因此，客觀上來說該課程的學習難度較大。

2 目前非計算機工科專業C語言程序設計教學中存在的問題

學生不清楚C語言程序設計課程在整個課程體系中的作用 ?該課程一般是非計算機工科專業學生的公共基礎課，并且是學生學習的第一門計算機語言類課程。據調查，對于非計算機工科專業的學生來說，C語言程序設計課程一般在大學一年級下學期或大學二年級上學期開設，而這段時期學生剛剛開始接觸專業課，對自己的專業情況及以后的就業方向缺乏深刻的認識，并且對開設的各門專業課在整個課程體系中的地位及前驅后繼關系缺乏高屋建瓴的把握，更不清楚學C語言對于將來學習其他專業課起什么作用。因此，學生對C語言程序設計課程的學習缺乏足夠的重視和興趣，總是當后續課程用到C語言的知識時才后悔當初沒有好好學。

針對各非計算機工科專業的C語言程序設計課程內容無區別 ?一般教授C語言課程的教師都是計算機專業的，對其他工科專業的課程體系不甚清楚，并且每個專業的課程體系也在不斷調整變化。因此，一般把C語言程序設計的教學目標定位為使學生掌握高級語言編程的基本概念，學會利用C語言結合算法解決簡單的實際問題。教師的教學基本是先講解C語言本身的語法和編寫結構，再通過一些常用的小例子讓學生熟悉編程方法和技巧，進而掌握一定的算法設計思想。針對各非計算機工科專業的學生，課程的內容和使用的例子差別不大，幾乎不涉及與本專業相關的練習，因此，學生在學習過程中無法體會該課程在本專業課程體系中的作用。

3 C語言程序設計課程新的教學方案設計

先進行學情分析 ?不同的專業對于C語言的應用以及與自己專業結合的緊密程度是不同的，因此必須根據專業特點和培養方案先對學情進行分析。首先，任課教師要先熟悉所教專業最新的課程體系，準確掌握C語言程序設計在該專業中的地位和作用;其次，教師在授課之初就要讓學生了解C語言程序設計課程在本專業中的地位和作用及與后續課程的關系，使學生對C語言學習重視起來。只有先重視起來，才能提升后續的學習質量。

以光電信息科學與工程專業為例，為了提高學生對C語言程序設計課程的興趣，使C語言和其專業應用更有效地融合，消除部分學生認為C語言已經過時的認識，就要使學生知道大部分的工科專業都要學習控制系統的開發。而控制系統的開發是硬件、軟件相結合的過程，技術性較強，不但要了解單片機的硬件結構，還需要掌握一門編程語言。對單片機進行編程可以用匯編語言，也可以用C語言。與匯編語言相比，C語言在功能、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，易學易用，因此，越來越多的單片機工程師使用C語言來開發系統。Keil C完全支持C語言的標準指令與很多用來優化的C語言的擴展指令，我國90%以上的單片機工程師使用Keil C開發單片機系統。更要讓該專業的學生明白，C語言程序設計課程的學習目標對于光電信息科學與工程專業來說是以C語言為工具，培養學生的計算思維，是后續學習“單片機原理與應用”“傳感器原理與應用”“自動控制”“數控編程”“機器人技術”“PLC原理及應用”等專業課程的基礎，是進行電子設計競賽、物聯網競賽和畢業設計的重要支撐。

教學內容的改革 ?在整體教學設計上采用螺旋模型方式（見圖1）。在整個教學中貫穿的教學理念是從點到線再到面，最后延伸到后續課程的知識點，注重培養學生的計算思維。

圖1說明：

1）紅色的箭頭長度代表當前累計的授課內容，螺旋線的每個周期對應一個知識單元;

2）每個階段開始（左上象限）的任務是確定該知識單元的教學內容和目標，為完成這些目標設定教學方案;

3）下一步工作（右上象限），根據設定的教學方案講授新的內容;

4）通過上機實驗、課堂提問等方式，分析學生對本單元知識點的掌握情況，如果掌握得好就啟動下一步（右下象限），否則分析原因、補充知識;

5）最后（左下象限）是評價該階段的教學效果并計劃下一階段的工作。

1）整體教學設計。

2）單元教學設計。在單元教學設計中針對每一單元知識，除設計一些基本案例以外，根據專業特點再設計一些以解決本專業問題為導向或對后續課程有啟示作用的案例，以增強學生學習本課程的興趣，并且讓學生在本課程的學習中對自己的專業和后續課程有初步的認識，再輔助以任務驅動、啟發式教學等方式，促進學生的研究性學習。

①在學習基礎知識時，可以先設計一個基本案例，再通過該案例的擴展逐步延伸到對其他知識點的練習，達到啟發式教學和學生研究性學習的效果。如將“輸入一個數，判斷該數是否為水仙花數”設置為基本案例來練習分支結構，在此基礎上延伸生成案例“找出100到1000之間的水仙花數”，練習循環結構與分支結構的嵌套;再生成擴展案例“輸入兩個數n和m，輸出n和m之間的所有的水仙花數”，使學生知道怎么改進才能使程序更靈活。

②通過一些經典問題的介紹，讓學生明白人類通過計算機的輔助能輕松完成古人不能完成或很難完成的任務，以增強學生學習C語言的動力。如出自我國古代數學家張丘建所著的《算經》的“百錢買百雞問題”，在古代只有那些能人異士才能算出來，而現在通過計算機的輔助能輕松完成。再比如著名的“哥德巴赫猜想”，也可以通過編程來驗證猜想的正確性。

③結合專業特點使學生對本課程產生興趣。指針是C語言中的一個非常重要的概念，通過指針可以直接對一定的內存地址進行操作。因此，指針對于后繼課程中有“單片機原理與應用”的光電信息科學與工程專業的學生來說是要重點掌握的。但指針本身是比較抽象和難掌握的，可以通過設計一些小案例，讓學生既體會到指針的本質和靈活性，又能對內存有更深的了解。請看下面兩個程序段：

程序1運行后會報錯，因為使用“const”這個關鍵字聲明的變量a是不能更改的。但程序2所示，通過指針就能繞過編譯器的審查而改變a的值。這會讓學生感覺到指針很神奇，從而對指針的學習產生興趣，也對內存數據的存放、讀取有更深的認識。

為了進一步提高學生的學習興趣，可以根據不同的專業設計一些稍綜合型的案例，比如針對光電信息科學與工程專業來說，可以設計模擬單片機中流水燈的案例，使學生理解賦值操作及循環結構與輸出的模擬流水燈字符之間的關系。

4 結語

本文結合濱州學院實際情況及筆者多年的教學經驗，對于面向非計算機工科專業的C語言程序設計課程的教學進行了一些探索和改革。教師應先熟悉該專業的課程體系，準確定位C語言在其課程體系中的地位和作用，并在上課之初就讓學生清楚地知道，讓學生重視C語言這門課程。在整體教學設計上采用反復迭代螺旋式增加的過程，以達到較好的教學效果。在設計教學案例時，應包含一些以解決本專業問題為導向或對后續課程有啟示作用的案例，以期能較早地培養學生利用C語言來解決本專業相關的問題，更好地培養學生的計算思維。

參考文獻

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