鄧波 劉紅軍

摘 要： 《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程是本科院校理工類(lèi)學(xué)生必修的一門(mén)基礎(chǔ)課程，該課程在培養(yǎng)學(xué)生思維能力方面發(fā)揮重要作用。本文提出在C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中以計(jì)算思維為導(dǎo)向，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，并圍繞培養(yǎng)計(jì)算思維這一核心任務(wù)進(jìn)行課程教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容及考核評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)，取得很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算思維 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 程序設(shè)計(jì)

C語(yǔ)言作為一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言能夠直接操作底層硬件的特點(diǎn)，既適于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，又方便地用來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用軟件。因此，C語(yǔ)言一直在等級(jí)考試和實(shí)際應(yīng)用中占有不可或缺的地位。目前，在國(guó)內(nèi)高校中程序設(shè)計(jì)一類(lèi)課程教學(xué)模式基本上是以高級(jí)語(yǔ)言自身的體系為脈絡(luò)展開(kāi)的，沒(méi)有把邏輯與編程解題思路放在主體地位上，在教學(xué)中過(guò)于注重語(yǔ)句、語(yǔ)法和一些細(xì)節(jié)。在教學(xué)中，教師在限定的課堂時(shí)間內(nèi)將理論知識(shí)灌輸給學(xué)生，讓學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)。學(xué)生對(duì)教師所講內(nèi)容沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，難以引起學(xué)習(xí)興趣，從而沒(méi)有學(xué)習(xí)積極性。因?yàn)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高，所以即便掌握了這些基本內(nèi)容，也很難靈活創(chuàng)新地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)以分析和解決問(wèn)題。這導(dǎo)致學(xué)生綜合分析能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力都有所欠缺，無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)需要。程序設(shè)計(jì)課程，是訓(xùn)練學(xué)生思維能力的一個(gè)最直接最重要的平臺(tái)，如何在程序設(shè)訓(xùn)一語(yǔ)言教學(xué)的同時(shí)教會(huì)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維思考問(wèn)題和解決問(wèn)題成為今后教學(xué)的重要課題。

1.計(jì)算思維概念及特征

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。該概念的提出者是美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授。周教授認(rèn)為計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象（abstraction）和自動(dòng)化（automation）。抽象，即把一個(gè)看起來(lái)困難的復(fù)雜問(wèn)題通過(guò)簡(jiǎn)約、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法重新闡釋成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單易懂的小問(wèn)題來(lái)求解的過(guò)程；自動(dòng)化，即充分利用計(jì)算機(jī)的能力增強(qiáng)海量數(shù)據(jù)的處理能力，從而彌補(bǔ)人的計(jì)算缺陷。

計(jì)算思維的主要特征：①可行性。計(jì)算思維方法是計(jì)算思維的核心。計(jì)算思維的方法很多，在C程序設(shè)計(jì)課程中，各種常用算法及各類(lèi)問(wèn)題的求解方法，如迭代法、遞歸法等，都是計(jì)算思維方法。而一個(gè)完整的算法必須符合相應(yīng)的語(yǔ)法規(guī)則和要求，必須保證每一步的操作都是可執(zhí)行的、沒(méi)有歧義的。②明確性。計(jì)算思維的目標(biāo)明確，就是為了解決各種實(shí)際問(wèn)題，它是將實(shí)際生活中的問(wèn)題以抽象化和程序化的形式表示出來(lái)。③重構(gòu)性。計(jì)算思維強(qiáng)調(diào)用啟發(fā)式思維尋求解答，利用海量數(shù)據(jù)加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行權(quán)衡。通過(guò)算法過(guò)程的構(gòu)造與實(shí)施解決給定問(wèn)題的一種思維方式。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的概念及優(yōu)越性

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種教學(xué)方法，主要包括“任務(wù)描述”、“任務(wù)咨詢(xún)”、“任務(wù)實(shí)施”、“任務(wù)拓展”四個(gè)過(guò)程。“任務(wù)描述”是提出任務(wù)，分析任務(wù)?！叭蝿?wù)咨詢(xún)”是給出基本理論，從易到難分解任務(wù)?！叭蝿?wù)實(shí)施”是解決任務(wù)?！叭蝿?wù)拓展”是任務(wù)升級(jí)和拓展。這樣學(xué)生不僅能學(xué)到知識(shí)、提高技能，而且能培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神。學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中始終處于主體地位。教師的角色是學(xué)習(xí)情景和學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)者、學(xué)習(xí)資源的提供者、學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者和學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)者。

3.任務(wù)驅(qū)動(dòng)的理論與實(shí)踐教學(xué)模式設(shè)計(jì)

根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置，《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課時(shí)仍然處在了解計(jì)算機(jī)語(yǔ)言及編程的初級(jí)階段，有許多最基礎(chǔ)的內(nèi)容要掌握，所以整個(gè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)可以分為如下三個(gè)階段。

3.1基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備及任務(wù)確定

準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)類(lèi)型、運(yùn)算符與表達(dá)式等基礎(chǔ)語(yǔ)法及程序的基本控制結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)課堂講述和作業(yè)的多重訓(xùn)練及一個(gè)問(wèn)題的多種解法加強(qiáng)語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)的掌握和訓(xùn)練，同時(shí)引入一些常見(jiàn)的解題算法開(kāi)闊學(xué)生編程的思路。在此階段，教師的功能是對(duì)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供多種思路，對(duì)語(yǔ)法點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)上機(jī)情況進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)作業(yè)進(jìn)行評(píng)改總結(jié)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法還需要解決的是確定任務(wù)，選擇與當(dāng)前學(xué)習(xí)主題密切相關(guān)的真實(shí)性事件或問(wèn)題（任務(wù)）作為學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容，讓學(xué)生面臨一個(gè)需要立即解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在授課開(kāi)始提出問(wèn)題指出該問(wèn)題的難點(diǎn)，圍繞授課內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，任務(wù)設(shè)計(jì)直接影響教學(xué)效果，一個(gè)較好的任務(wù)不僅要用到已學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，而且要引出新的內(nèi)容。

3.2任務(wù)牽引

任務(wù)牽引階段的主要內(nèi)容包括C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)、變量、常量、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)在這一階段將通過(guò)大量任務(wù)的完成熟悉主要內(nèi)容，同時(shí)鞏固第一階段的成果，該階段任務(wù)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，原則是既要使學(xué)生由切入點(diǎn)動(dòng)手，又要讓各章的任務(wù)之間有聯(lián)系點(diǎn)，使學(xué)生形成系統(tǒng)的整體概念，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在其中包含一些基本的算法，比如利用數(shù)組排序等在此階段，教師以導(dǎo)師的身份出現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生參與到各任務(wù)中，為學(xué)生提供計(jì)算思維思想支持，并側(cè)重檢查任務(wù)完成情況，適時(shí)為學(xué)生歸納，總結(jié)編程技巧和語(yǔ)法知識(shí)。

3.3課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)綜合應(yīng)用，對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行總結(jié)和提高前階段的學(xué)習(xí)，通過(guò)一個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成達(dá)到對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)行鞏固、測(cè)試和驗(yàn)收，本階段以學(xué)生的自主開(kāi)發(fā)為主，學(xué)生可引用前面訓(xùn)練過(guò)的任務(wù)，也可通過(guò)其他途徑查找資料，借鑒各種現(xiàn)成的資料，促使各位學(xué)生自覺(jué)利用網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館輔助課程的學(xué)習(xí)。

4.完善教學(xué)評(píng)價(jià)策略

基于目前教學(xué)改革現(xiàn)狀，在《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，采用無(wú)紙化的考試方式是比較客觀、公正的手段，通過(guò)考試以檢測(cè)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)及實(shí)踐知識(shí)的掌握程度，得到一個(gè)期末測(cè)試成績(jī)，僅筆試是達(dá)不到目的的，但這個(gè)成績(jī)只占總成績(jī)的70%。另外是作業(yè)和平時(shí)成績(jī)，通過(guò)對(duì)每位同學(xué)平時(shí)考勤、作業(yè)、任務(wù)完成情況的評(píng)價(jià)給出一個(gè)平時(shí)成績(jī)，占總成績(jī)30%。因?yàn)閷?shí)踐是大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，完善的實(shí)踐評(píng)價(jià)機(jī)制體現(xiàn)公平、公正性，有助于督促和激勵(lì)學(xué)生，挖掘?qū)W生主動(dòng)實(shí)踐的潛能。

通過(guò)多年實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)明顯。以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式不但充分促進(jìn)了師生互動(dòng)，而且培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，讓計(jì)算思維的思想得以充分應(yīng)用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為將來(lái)把計(jì)算機(jī)與自己的專(zhuān)業(yè)有機(jī)銜接建立一個(gè)良好鋪墊。隨著教學(xué)改革的不斷深入，這種基于計(jì)算思維的任務(wù)驅(qū)動(dòng)在C程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式中將得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廉.計(jì)算思維概念與挑戰(zhàn)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（1）：9-14.