唐文靜 楊洪勇 田生文 李凌云

魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 山東煙臺 264025

所謂工程教育專業(yè)認(rèn)證是指由政府指定認(rèn)可的認(rèn)證機(jī)構(gòu)或社會團(tuán)體對高等學(xué)校工科專業(yè)開展的認(rèn)證工作[1]。2015年中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會發(fā)布了最新的《工程教育認(rèn)證工作指南》，要求各高校在制訂培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)置課程內(nèi)容和改革教學(xué)方法等多方面要充分考慮專業(yè)認(rèn)證的要求。在高?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》的日常教學(xué)中，為提高教師的專業(yè)水平，有效引導(dǎo)教師積極參與教學(xué)研究，本文結(jié)合新的工程教育專業(yè)認(rèn)證的通用標(biāo)準(zhǔn)—以目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，著重關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和效果[2]，對該課程進(jìn)行課程分析，以此展現(xiàn)教師的思維過程，顯示不同教師對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材的理解程度以及運用教學(xué)理論的能力，使群體智慧得以發(fā)揮，從而對應(yīng)用型普通高校高級語言程序設(shè)計的教學(xué)起到積極影響。

1 課程定位與教學(xué)目標(biāo)

1.1 課程定位

1.1.1 所屬專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

程序設(shè)計能力、Windows應(yīng)用開發(fā)能力、Web應(yīng)用開發(fā)能力、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用與開發(fā)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及知識綜合應(yīng)用能力等是應(yīng)用型普通高校的計算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生應(yīng)重點掌握的職業(yè)崗位能力。而高級語言程序設(shè)計課程主要培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力，它對于培養(yǎng)學(xué)生掌握程序設(shè)計的基本知識和技能，培養(yǎng)從事計算機(jī)相關(guān)工作應(yīng)具備的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力和素養(yǎng)具有重要作用。

1.1.2 在課程體系中的地位

高級語言程序設(shè)計是學(xué)院計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，在計算機(jī)類本科培養(yǎng)方案的整個體系結(jié)構(gòu)中本課程處于公共平臺課程的位置，且它是相關(guān)專業(yè)學(xué)生要學(xué)習(xí)的第一門語言類課程，該門課程的學(xué)習(xí)對于進(jìn)一步學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，Java，Windows程序設(shè)計等課程，掌握項目開發(fā)能力奠定堅實基礎(chǔ)。

1.1.3 課程特點

高級語言程序設(shè)計表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，可移植性好，主要特點為：（1）不限操作平臺，具有強(qiáng)大的兼容性；（2）基礎(chǔ)性語言，是大多程序設(shè)計及軟件開發(fā)的前提與基礎(chǔ)；（3）運用廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和強(qiáng)大的繪圖能力；（4）功能強(qiáng)大，不僅計算功能、邏輯判斷功能比較強(qiáng)大，還可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作。高級語言程序設(shè)計既具有高級語言的特點，又具有低級語言的特點，該課程對于學(xué)生理解和掌握計算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件知識從而有效利用甚至是開發(fā)計算機(jī)系統(tǒng)[3]具有重要作用，因此，該課程的學(xué)習(xí)能夠滿足當(dāng)前課程教學(xué)的需要。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

新的專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)要求教師和學(xué)生都要清楚專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)應(yīng)以目標(biāo)為導(dǎo)向。高級語言程序設(shè)計課程的主要目標(biāo)是通過編程解決實際問題。

2 學(xué)情分析與教學(xué)設(shè)計

2.1 學(xué)情分析

高級語言程序設(shè)計是在大一第一學(xué)期開設(shè)的課程，這個時期的學(xué)生特點如下：（1）他們剛上大學(xué)，有強(qiáng)烈的求知欲望，但缺乏遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)；（2）他們思維比較活躍，但對專業(yè)認(rèn)識還不夠，專業(yè)思想未形成；（3）剛經(jīng)歷了高中3年的學(xué)習(xí)生活，習(xí)慣于被動接受知識，缺乏正確的學(xué)習(xí)方法。

2.2 授課理念

結(jié)合應(yīng)用型普通高校學(xué)生的特點和該課程的理論和實踐教學(xué)需培養(yǎng)學(xué)生獲得的能力的要求，本課程的授課理念主要有以下幾方面。

（1）打破傳統(tǒng)的注重語法的教育模式，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計思想。在求解問題時，首先要搞清楚已知和未知數(shù)據(jù)，然后弄明白如何由已知求解未知，這就是算法，是程序設(shè)計的靈魂，最后把算法描述為C程序。

（2）打破傳統(tǒng)的掌握概念的教育模式，注意與后繼課程的密切聯(lián)系。以后繼課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為例來看二者之間的聯(lián)系：一是C語言中指針這種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型本身就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象；二是C語言中的排序、查找可與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的排序、查找結(jié)合起來做比較分析；三是把C語言中鏈表的學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的單鏈表建立聯(lián)系。

（3）把軟件工程的思想融入教學(xué)。如在教學(xué)過程中加入面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法，讓學(xué)生了解軟件設(shè)計的一般方法或在編程過程中加入程序健壯性、安全性的問題[4]，如成績數(shù)據(jù)的范圍、屬性是否正確的檢查等。

2.3 教學(xué)設(shè)計

高級語言程序設(shè)計知識點多，抽象枯燥，讓初學(xué)者學(xué)習(xí)起來感到茫然，從如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)出發(fā)，教學(xué)分三階段進(jìn)行設(shè)計（如圖1所示）。

第一階段引導(dǎo)入門，在理論教學(xué)中以趣味性程序或小游戲來調(diào)動教學(xué)，在實踐教學(xué)中采用從簡單到復(fù)雜、循序漸進(jìn)的方法，這一階段旨在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第二階段夯實基礎(chǔ)，將高級語言程序設(shè)計課程的內(nèi)容分為七大模塊：C基本概念、3種基本程序設(shè)計結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體、文件，這樣將有助于學(xué)生對逐個模塊基礎(chǔ)知識的理解與掌握，從而夯實了基礎(chǔ)。

第三階段實踐提高，圍繞數(shù)組、函數(shù)、指針這一主線展開程序設(shè)計[5]以達(dá)到整合教學(xué)內(nèi)容的目的，旨在培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

圖1 高級語言程序設(shè)計課程的教學(xué)設(shè)計

3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與重難點

3.1 課程內(nèi)容

高級語言程序設(shè)計課程知識點多，在課時有限的情況下，教師如何組織課程內(nèi)容，做到既能引起學(xué)生的興趣，又能讓學(xué)生把握住編程的重點，不被淹沒在大量的知識點中，這個問題很關(guān)鍵。本文以基于學(xué)生成績管理系統(tǒng)的綜合案例分解課程內(nèi)容（如圖2所示）。

圖2 基于案例分解的高級語言程序設(shè)計課程內(nèi)容

首先，從流程控制結(jié)構(gòu)入手，依次學(xué)習(xí)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。通過簡單的語句讓學(xué)生熟悉編程環(huán)境，并讓學(xué)生通過相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)完成菜單選擇，實現(xiàn)容錯性判斷。

其次，模塊化結(jié)構(gòu)的教學(xué)，將系統(tǒng)中要實現(xiàn)的功能進(jìn)行劃分，利用函數(shù)實現(xiàn)模塊功能。將學(xué)生成績管理系統(tǒng)中的功能劃分為數(shù)據(jù)的輸入、查找、插入、刪除和輸出等，并用函數(shù)實現(xiàn)。

再次，計算機(jī)能處理的對象統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。在學(xué)生成績管理系統(tǒng)中需要批量處理數(shù)據(jù)，因此需要用到數(shù)組。而且，學(xué)生信息包括學(xué)號、姓名、成績等不同類型的數(shù)據(jù)，于是引入了結(jié)構(gòu)體這種構(gòu)造類型。C語言中對數(shù)據(jù)的訪問形式不僅可通過變量名直接訪問，還可通過地址進(jìn)行間接訪問，于是引入了指針。數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針進(jìn)行橫向、縱向的相互組合，形成知識體系。

最后，文件為數(shù)據(jù)的長期存儲提供了棲身之地，掌握文件的讀寫也是成績管理系統(tǒng)中不可缺少的一部分。

3.2 重難點內(nèi)容

在講授C語言過程中，面對不同層次、不同基礎(chǔ)的學(xué)生，教師教學(xué)難度較難把握，不過，較好地掌握重難點內(nèi)容會使學(xué)生對C語言的運用更加得心應(yīng)手。

3.2.1 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

這是核心中的核心，涉及C語言中多個知識點，如變量類型、作用域和存儲類別、函數(shù)的調(diào)用、內(nèi)存的操作等。結(jié)合知識點理解內(nèi)存的劃分區(qū)域包括棧、堆、靜態(tài)區(qū)域、動態(tài)區(qū)域，如多個函數(shù)之間的來回自動跳轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)是內(nèi)存堆棧區(qū)的支持等[6]，掌握對內(nèi)存的操作，即如何讀取或?qū)懭肽扯蝺?nèi)存的內(nèi)容，讓內(nèi)存里的值變成我們想要的結(jié)果。

3.2.2 指針

指針是C語言的一大難點。講解時要注意把握好由易到難的度，引導(dǎo)學(xué)生掌握好以下問題：指針的兩大屬性（指針的值就是地址編號，指針是有類型的），數(shù)組與指針的關(guān)系，函數(shù)與指針的關(guān)系等。

3.2.3 字符串處理

這是在程序中經(jīng)常遇到的問題，要注意以下幾個概念：字符變量、字符指針、字符數(shù)組、字符串，掌握字符串處理函數(shù)的方法。

3.2.4 鏈表

為解決數(shù)組連續(xù)存放的局限性，引入鏈表，這樣鏈表中每個元素就不僅有本身的值，還包括找到下一個元素的線索，這涉及結(jié)構(gòu)體的相關(guān)知識。鏈表的創(chuàng)建、插入、刪除等操作又為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.3 實驗教學(xué)

在工程教育認(rèn)證的背景下，高級語言程序設(shè)計課程的實驗教學(xué)力求與實際應(yīng)用緊密結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體實驗內(nèi)容包括驗證類、設(shè)計類、綜合類3種類型，不管是實驗的難度還是學(xué)生的能力培養(yǎng)，該課程的實驗安排都是從基礎(chǔ)到提高，逐步遞進(jìn)的（如圖3所示）。

圖3 高級語言程序設(shè)計課程的實驗安排

其中，驗證類實驗注重學(xué)生對C語言語法的掌握，如程序運行環(huán)境，數(shù)據(jù)類型、運算符等實驗，主要鍛煉學(xué)生的實驗操作能力；設(shè)計類實驗注重學(xué)生對算法的理解，如學(xué)生成績等級劃分、學(xué)生成績排序、二分法解方程、約瑟夫環(huán)問題等，主要鍛煉學(xué)生的計算思維和程序設(shè)計能力；綜合類實驗注重學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用，如學(xué)生成績管理系統(tǒng)、趣味游戲開發(fā)、N皇后問題等，主要鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、分析與解決問題的能力和團(tuán)隊合作能力。

4 教學(xué)方法、手段與考核方式

4.1 教學(xué)方法與手段

結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗和課程特點，從灌輸自主學(xué)習(xí)意識、營造良性競爭意識以及培育科學(xué)研究思想等幾方面對課程的教學(xué)方法與手段進(jìn)行了一系列的改革。采用的教學(xué)方法主要有以下幾種。

（1）案例導(dǎo)入：通過案例引導(dǎo)將教學(xué)內(nèi)容逐漸深入，在鞏固基礎(chǔ)知識的同時，也通過新問題的提出、思考來引入新的知識點。如在講解分支結(jié)構(gòu)時，可通過“學(xué)生成績評定的優(yōu)良中差”導(dǎo)入。

（2）對比歸納：在教學(xué)過程中通過對比不同知識點之間的差別及內(nèi)在聯(lián)系，達(dá)到對其本質(zhì)有清楚認(rèn)識的目的。如教學(xué)控制結(jié)構(gòu)中分支結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)，通過語法、用法的對比，讓學(xué)生鞏固對這兩種結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，明確它們的使用。

（3）任務(wù)驅(qū)動：通過布置精而準(zhǔn)的課程任務(wù)，如綜合運用屏幕顯示、數(shù)組知識等設(shè)計五子棋游戲，讓學(xué)生明確所學(xué)知識的用處，在具體任務(wù)的驅(qū)動下讓學(xué)生最大限度地理解相關(guān)知識。

（4）討論式教學(xué)：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重難點設(shè)計討論題目，組織學(xué)生進(jìn)行討論[7]。如講授函數(shù)的參數(shù)時，讓學(xué)生討論形參和實參的區(qū)別。通過討論，學(xué)生對相應(yīng)問題的理解會更加透徹。

采用的教學(xué)手段除了常規(guī)的板書與多媒體結(jié)合把重難點內(nèi)容（如遞歸、排序）形象化地呈現(xiàn)給學(xué)生，通過網(wǎng)站互動、QQ群、課堂派等多種交流方式外，還采用以下手段促進(jìn)教學(xué)，提升學(xué)生知識水平。

（1）相應(yīng)的激勵機(jī)制，營造良性競爭：每個班級的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力上都分幾個層次，要使他們都能有效、良性地融入該課程的學(xué)習(xí)氛圍中，可在每次實驗課之后從每個層次的學(xué)生中選取1～2個進(jìn)行分析總結(jié)，從實際教學(xué)效果來看，這種教學(xué)方式更能激發(fā)學(xué)生的關(guān)注度和學(xué)習(xí)熱情，課堂討論效果更好。

（2）“第二課堂”開展：在教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生參與學(xué)院的創(chuàng)新實驗室、教師的研究所和參加各種大賽，如藍(lán)橋杯程序設(shè)計大賽、ACM大賽等，通過“第二課堂”，不斷對學(xué)生強(qiáng)化“學(xué)習(xí)是為了解決實際問題”的意識，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序分析和設(shè)計實踐。

4.2 考核方式

在工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，本課程通過課內(nèi)實驗、期末考試、課程設(shè)計等各種形式對學(xué)生的課程成績做出綜合評價，隨時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，重視學(xué)生在團(tuán)隊合作、代碼調(diào)試等方面的表現(xiàn)。

具體來說，本課程的考核從理論應(yīng)用和實驗技能兩方面來進(jìn)行，其中理論應(yīng)用考核占70%，包括上課考勤、作業(yè)完成情況的平時成績和考查理論知識應(yīng)用的期末考試；實驗技能考核占30%，包括考查學(xué)生平時實驗情況的機(jī)上實驗和考查學(xué)生實踐能力的實驗考核。

5 課程建設(shè)改進(jìn)措施

經(jīng)過努力，我們在教材建設(shè)、電子教案建設(shè)、多媒體課件建設(shè)、試題庫建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)等方面取得了一定的成果，該課程于2013年被評為山東省精品課程。但仍存在一些問題。

5.1 MOOC教學(xué)方式有待進(jìn)一步推廣

MOOC作為一種全新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中優(yōu)質(zhì)教育資源的最大化共享[8]，在高級語言程序設(shè)計的教學(xué)過程中引入MOOC，對提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生課業(yè)參與度有積極影響。

5.2 實踐內(nèi)容與企業(yè)需求、教師科研實際結(jié)合不夠 需進(jìn)一步挖掘、深化

將教師與企業(yè)的實際項目、問題作為教學(xué)素材引入到課程的實驗項目中，對應(yīng)講授知識點進(jìn)行現(xiàn)場分析或演示，這樣使學(xué)生在解問題的過程中引發(fā)對知識的需求，可增強(qiáng)知識應(yīng)用的實效性和直觀性。

6 結(jié)語

多年的教學(xué)實踐使我們認(rèn)識到高級語言程序設(shè)計這門課知識點多，晦澀難懂，但它又是學(xué)習(xí)計算機(jī)編程的基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認(rèn)證對高校教學(xué)質(zhì)量和發(fā)展都提出了更高的要求。鑒于此，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的通用標(biāo)準(zhǔn)，在高級語言程序設(shè)計課程的教學(xué)過程中不斷總結(jié)，互相學(xué)習(xí)，共同提高，進(jìn)而降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過這種方式的交流，取長補短，取得了良好的教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量。