樓軼超

摘 要： 針對C語言實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提出在C語言課程設(shè)計(jì)的教學(xué)中采用項(xiàng)目驅(qū)動的分組教學(xué)模式。融合軟件工程思想，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、分組劃分、模塊化思想應(yīng)用、編程思想訓(xùn)練、測試、考核方式等多個方面改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，因材施教，使得學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，通過分工協(xié)作，提高自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)起團(tuán)隊(duì)合作精神，從而提高教學(xué)效果和教育質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： C語言課程設(shè)計(jì)； 項(xiàng)目驅(qū)動； 分組教學(xué)； 模塊化思想； 協(xié)作

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）08-65-03

0 引言

當(dāng)今社會，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種程序設(shè)計(jì)語言蓬勃發(fā)展，如C、C++、JAVA、C#等。在這些語言中，C語言是各高等院校的計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，它的學(xué)習(xí)效果會極大程度影響學(xué)生后續(xù)相關(guān)課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法分析以及其他高級語言的學(xué)習(xí)。

作為一種實(shí)踐性很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語言，C語言課程的教學(xué)一般采用理論教學(xué)結(jié)合上機(jī)實(shí)踐的模式，理論教學(xué)以講授語法和基本算法為主，上機(jī)實(shí)踐則主要練習(xí)簡單程序的編寫，通常以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，以掌握、鞏固基礎(chǔ)的語法為目的。從教學(xué)效果來看，學(xué)生雖然掌握了不少語法知識，但在面對實(shí)際問題時(shí)，往往不能靈活應(yīng)用。為了進(jìn)一步拓展學(xué)生的實(shí)踐編程能力，我們學(xué)院繼兩個學(xué)期的C語言教學(xué)后開設(shè)了“C語言課程設(shè)計(jì)”課程，該課程以設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)為主，重點(diǎn)培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析問題，解決實(shí)際問題能力。根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo)，我們結(jié)合日常教學(xué)，針對實(shí)踐教學(xué)中存在的不足，開展項(xiàng)目驅(qū)動的分組教學(xué)方法，使學(xué)生形成自主和協(xié)作型的學(xué)習(xí)模式。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

C語言是一種面向過程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，具有數(shù)據(jù)類型較多、表達(dá)式豐富、語法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、語法規(guī)則繁多等特點(diǎn)，其授課對象往往又是第一次接觸程序設(shè)計(jì)語言的低年級學(xué)生，這些都給學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)帶來了難度。通過對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)效果調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在“理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式中，由于課時(shí)限制等各種因素，實(shí)際教學(xué)常存在著如下問題。

⑴ 實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練以知識點(diǎn)訓(xùn)練為主，與實(shí)際應(yīng)用存在脫節(jié)。

在理論課后的上機(jī)練習(xí)，通常是針對特定語法設(shè)計(jì)，形式上采用練習(xí)書上的例子、驗(yàn)證某個語法或者實(shí)現(xiàn)一些簡單的相關(guān)算法，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占了多數(shù)。這種訓(xùn)練模式雖然能夠加深學(xué)生對各種語法細(xì)節(jié)的認(rèn)識，但同時(shí)導(dǎo)致的問題是，學(xué)生容易孤立地去看待各章節(jié)的語法，割裂了各知識之間的聯(lián)系，在編程時(shí)以模仿改寫書上的程序?yàn)橹?，欠缺工程型知識，處于被動灌輸?shù)膶W(xué)習(xí)狀態(tài)，常常會覺得語法知識點(diǎn)繁瑣、內(nèi)容枯燥，很難調(diào)動積極性，當(dāng)面對實(shí)際工程問題時(shí)，程序規(guī)模一大，就束手無策，無法有機(jī)地綜合應(yīng)用所學(xué)知識去解決問題。

⑵ 沒有形成系統(tǒng)化的分析過程。

由于教學(xué)和教材均側(cè)重于對語法進(jìn)行講授和剖析，未強(qiáng)調(diào)分析及測試的重要性，也沒有將軟件工程的思想融合在實(shí)踐教學(xué)中，因此，長久以來，學(xué)生養(yǎng)成一接觸題目就馬上開始編寫代碼的習(xí)慣，并且，運(yùn)行時(shí)往往僅按照預(yù)先設(shè)定的正確的輸入數(shù)據(jù)，去驗(yàn)證自己的所編的程序是否正確。

⑶ 忽略算法邏輯思維能力的培養(yǎng)。

從學(xué)習(xí)效果來看，學(xué)生常存在著兩種誤區(qū)，一種是將參與和獲得計(jì)算機(jī)等級考試證書作為學(xué)習(xí)目的，這就導(dǎo)致他們習(xí)慣于程序填空題形式的編程方式，獨(dú)立編程能力欠缺；一種是對C語言中的指針、遞歸問題存在畏難情緒，又認(rèn)為就業(yè)時(shí)可以選擇其他語言工具如Java來避免這些難點(diǎn)，沒有認(rèn)識到指針和遞歸的真正價(jià)值在于學(xué)習(xí)它們過程中得到的思維深度[1]，忽略了推理能力、抽象思考能力方面的培養(yǎng)。

⑷ 實(shí)踐操作能力不強(qiáng)。

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力不強(qiáng)主要表現(xiàn)在對程序運(yùn)行中一些常見編譯問題無法很快做出反應(yīng)，不會依據(jù)提示信息去判斷發(fā)生錯誤的原因，對一些運(yùn)行問題更是束手無策，通常一有問題產(chǎn)生，就轉(zhuǎn)向?qū)ふ遗涮椎膶?shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中所提供的正確答案，或者依賴教師指出問題所在，幫忙改正錯誤。

2 項(xiàng)目驅(qū)動的分組教學(xué)方法的具體實(shí)施

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，個體的認(rèn)知發(fā)展與學(xué)習(xí)過程密切相關(guān)，知識獲取是以學(xué)習(xí)者為中心，利用“情境”、“協(xié)作”、“會話”等學(xué)習(xí)要素，通過意義建構(gòu)的方式而獲得。針對C語言課程設(shè)計(jì)這一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，我們采用項(xiàng)目驅(qū)動的分組教學(xué)方法，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以學(xué)生為中心，融合軟件工程思想，以培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、邏輯思維能力和協(xié)作精神為主線，通過項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)他們主動學(xué)習(xí)，去深入理解軟件設(shè)計(jì)思想，并加深對重要知識點(diǎn)的理解。為了將課內(nèi)實(shí)踐和課外自學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，我們將15個學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)踐分為5次，集中安排在5天內(nèi)，每次上機(jī)后留充足時(shí)間，要求學(xué)生去查閱資料，提升獲取信息、解讀信息的能力。整個教學(xué)過程中，需要在多個教學(xué)環(huán)節(jié)注意改革和創(chuàng)新。

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目的提出是能否調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的關(guān)鍵。目前隨著信息化建設(shè)的深入，軟件在各個行業(yè)都獲得了廣泛應(yīng)用，其實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。課程設(shè)計(jì)應(yīng)該提供一個良好的學(xué)習(xí)“情境”，要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，來模擬演練實(shí)際軟件開發(fā)過程。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要遵循以下幾點(diǎn)：①選擇學(xué)生比較熟悉的領(lǐng)域，貼近學(xué)生生活和學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用，避免選擇需要較強(qiáng)專業(yè)背景、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜的應(yīng)用，例如可以選擇學(xué)生選課、書籍管理、宿舍管理等，而盡量不要去選擇企業(yè)人事管理之類的應(yīng)用。這樣可以方便學(xué)生理解或完整需求，激發(fā)他們用程序去解決現(xiàn)實(shí)生活問題的興趣。②功能上要有層次性，可劃分為一般性要求和可拓展性要求，一般性要求指出必須實(shí)現(xiàn)的功能，可拓展性要求則指出可以擴(kuò)展的功能，引導(dǎo)學(xué)生去探索和想象，可以方便開展梯隊(duì)型教學(xué)。③從項(xiàng)目的編碼實(shí)現(xiàn)考慮，要能涵蓋C語言中的結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，體現(xiàn)函數(shù)和指針這條主線，以促進(jìn)學(xué)生去綜合運(yùn)用和深入理解這些重要的知識點(diǎn)。

2.2 分組劃分

一個軟件的開發(fā)僅依靠個人力量往往是無法實(shí)現(xiàn)的。軟件生命周期的各個階段需要軟件小組開發(fā)人員協(xié)作完成[2]，因此，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，我們采用分組教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識和團(tuán)隊(duì)精神，來充分體現(xiàn)合作與競爭、分層教學(xué)與因材施教[3]，并且還可以通過幫帶方式和組內(nèi)討論消化掉一部分問題。分組是否合理、有效，直接影響協(xié)作模式能否取得良好的教學(xué)效果。在C語言課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，我們按照任務(wù)量安排人數(shù)，學(xué)生分為以3-5人一組，按照組內(nèi)搭配合理，組件平衡原則分配，在分組時(shí)充分考慮到學(xué)生的個體能力差異，使學(xué)生能在交流合作過程中取長補(bǔ)短。分組觀點(diǎn)認(rèn)為組內(nèi)成員之間的合作關(guān)系可以有“頭腦風(fēng)暴”式、模擬課題式、同伴互助式、角色扮演式和組合式[4]。這里，我們可以結(jié)合軟件開發(fā)的分工特點(diǎn)，將角色扮演應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)的分組中，由小組組長擔(dān)當(dāng)開發(fā)經(jīng)理角色，其他人員針對其特長分別擔(dān)當(dāng)需求分析師、架構(gòu)設(shè)計(jì)師、開發(fā)人員、測試人員等角色，根據(jù)開發(fā)階段的不同，各成員可以扮演不同類型的角色。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生用模塊化思想對實(shí)際問題進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化方法強(qiáng)調(diào)以模塊為中心，采用模塊化、自頂向下、逐步求精設(shè)計(jì)過程。項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生用模塊化思想思考復(fù)雜問題，即將程序劃分成獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問的模塊，最后裝配集成模塊完成指定的功能。指導(dǎo)過程中，不僅需要糾正學(xué)生一接觸題目馬上編碼的習(xí)慣，而且需要糾正學(xué)生在main方法中編寫所有代碼的習(xí)慣，這種方式會使得整個函數(shù)變得龐雜，代碼冗余大，不利于分工協(xié)作，也給閱讀和維護(hù)帶來很大的困難。當(dāng)學(xué)生在程序分解主函數(shù)和若干個其他函數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)常存在著隨意分解、隨心所欲定義函數(shù)的現(xiàn)象，針對這一情況，教師可以先以一個項(xiàng)目為例，如成績管理系統(tǒng)，演示模塊的分解過程，說明內(nèi)聚性和耦合性要求[5]。在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)，要求學(xué)生按功能分解，模塊內(nèi)的函數(shù)做到功能盡量單一，留出接口供其他模塊調(diào)用，一個模塊對應(yīng)一個文件，便于分工協(xié)作。各小組在完成按模塊劃分的軟件體系結(jié)構(gòu)圖后，才被允許進(jìn)入下一個詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼階段。

2.4 強(qiáng)化編程思想的訓(xùn)練，加深對重要知識點(diǎn)的理解

算法是程序設(shè)計(jì)的靈魂，教學(xué)中需要成功訓(xùn)練好學(xué)生的頭腦，使他們變得足夠熟練、敏捷和靈活，需要訓(xùn)練學(xué)生在多個抽象層次上同時(shí)思考問題[1]。因此，實(shí)踐過程中，要求學(xué)生熟練應(yīng)用程序流程圖或偽代碼等工具設(shè)計(jì)算法，在組內(nèi)展開討論，比較不同算法實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)劣，以及如何在完成程序的功能基礎(chǔ)上，改善程序結(jié)構(gòu)，優(yōu)化算法，進(jìn)一步提高運(yùn)行效率和空間利用率。

對C語言而言，訓(xùn)練學(xué)生的編程思想，離不開指針、函數(shù)參數(shù)傳遞這些重要概念，是否真正理解這些概念也與能否成為一個優(yōu)秀程序員直接相關(guān)。在學(xué)生編碼時(shí)，可幫助他們建立內(nèi)存模型，通過跟蹤每條語句的執(zhí)行情況，感受不同數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中所占用的空間，直觀地觀察內(nèi)存布局變化、變量的生命周期、變量狀態(tài)的變化等，去深入理解這些概念尤其是指針的本質(zhì)。

程序設(shè)計(jì)的另一目的是要培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，其中很重要的一點(diǎn)就是提高調(diào)試能力。調(diào)試的方便與否與程序書寫風(fēng)格密切相關(guān)，學(xué)生通常不注意代碼的規(guī)范化，出現(xiàn)沒有層次縮進(jìn)，標(biāo)記符隨意命名、詞不達(dá)意，也沒有必要的注釋等現(xiàn)象，這些給查錯和閱讀帶來了很大的不便，不利于分組模式下的協(xié)作開發(fā)和維護(hù)，因此，實(shí)踐教學(xué)時(shí)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生注意良好程序風(fēng)格。此外，教學(xué)時(shí)還需糾正部分學(xué)生寫代碼一寫到底的習(xí)慣，讓學(xué)生認(rèn)識到程序的編寫是一個調(diào)試-修改-調(diào)試的反復(fù)迭代過程，要在多次錯誤或失敗中獲取調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。在學(xué)生出現(xiàn)錯誤時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)錯誤和警告信息，分析辨別是語法錯誤還是邏輯錯誤，并鼓勵學(xué)生使用調(diào)試工具，應(yīng)用斷點(diǎn)跟蹤和對分查找等調(diào)試方法，去主動地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

測試在軟件開發(fā)中占重要地位，軟件測試的工作量往往占軟件開發(fā)總工作量的40%以上。從學(xué)生實(shí)踐情況調(diào)查來看，測試往往是初學(xué)C語言的學(xué)生特別容易忽略的，普遍出現(xiàn)一些諸如不重視人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，沒有輸入提示或出錯提示信息，僅使用在預(yù)定范圍內(nèi)、滿足預(yù)定格式要求的正確數(shù)據(jù)進(jìn)行測試等問題。項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)尤其應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的測試意識，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會設(shè)計(jì)簡單的有效測試用例和無效測試用例，并開展組內(nèi)測試和組間測試，以提高測試效率和質(zhì)量。

2.5 考核方式改革

對不容易理解的常量、變量和語句有注釋＼&5%＼&函數(shù)、變量取名較規(guī)范易懂＼&5%＼&函數(shù)功能是否滿足功能內(nèi)聚＼&15%＼&調(diào)試手段＼&會單步運(yùn)行到任何一個語句，查看變量值＼&5%＼&會斷點(diǎn)調(diào)試＼&5%＼&總結(jié)報(bào)告＼&用流程圖或偽代碼描述一個函數(shù)的算法＼&10%＼&有小組分工情況說明和各自的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)＼&5%＼&語言簡練，條理清楚，圖表規(guī)范，附程序清單＼&10%＼&]

分組形式的課程設(shè)計(jì)需采用彈性考核機(jī)制，個人考核、組內(nèi)考核和教師考核有機(jī)結(jié)合方式。課程設(shè)計(jì)考核成績=個人自我評價(jià)（15%）+組內(nèi)評價(jià)（35%）+教師評價(jià)（50%）。自我評價(jià)是促進(jìn)學(xué)生反思的一種有效手段，組內(nèi)評價(jià)可以觀察學(xué)生組內(nèi)交流協(xié)調(diào)時(shí)有沒有突出表現(xiàn)，而為避免少數(shù)學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師評價(jià)采用答辯形式，考核學(xué)生的實(shí)際操作能力、對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法的理解程度，以及功能和算法上的應(yīng)用亮點(diǎn)?？己说木唧w內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)可以多元化，比如對一個用鏈表實(shí)現(xiàn)圖書信息管理系統(tǒng)的項(xiàng)目，可以按表1來指定具體考核標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

本學(xué)院的C語言課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐表明，通過項(xiàng)目驅(qū)動的分組教學(xué)法的實(shí)施，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的編程邏輯性和實(shí)踐能力都得到了明顯提高。在模仿實(shí)際開發(fā)環(huán)境過程中，學(xué)生對項(xiàng)目開展的整個流程和各環(huán)節(jié)的具體要求程有了切實(shí)了解，積累了一定的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)起了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。為了能更好地提高學(xué)生實(shí)踐能力，為他們將來從事軟件開發(fā)工作奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，我們還需要在今后的實(shí)踐教學(xué)中繼續(xù)開拓和探索，以期達(dá)到更好的實(shí)踐效果。

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