丁 巖，張宇昕，王 睿，李 華

（長春理工大學(xué)，吉林 長春 130022）

現(xiàn)階段在很多高校，《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》這門課都在實施課程改革。較以前相比，理論課的教學(xué)學(xué)時減少，更強調(diào)對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)。這就要求教師在教學(xué)改革改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，我們提出了：以不同專業(yè)為基礎(chǔ)大學(xué)計算機基礎(chǔ)典型案例導(dǎo)向教學(xué)模式。在此模式下，根據(jù)所學(xué)專業(yè)的不同學(xué)生們通過學(xué)習(xí)典型案例，培養(yǎng)了計算思維。結(jié)合專業(yè)特性，對典型算法有了更深刻的理解。針對一些學(xué)習(xí)能力強基礎(chǔ)好的學(xué)生可以更進一步提高水平。對于學(xué)習(xí)水平一般的學(xué)生也能學(xué)有所得[1]。

1 分專業(yè)分層次教學(xué)

我們的分層方式是將學(xué)生分為兩個層次：基礎(chǔ)班與提高班。在大一學(xué)生剛剛?cè)雽W(xué)要進行問卷調(diào)查以及計算機能力測試。根據(jù)測試和問卷結(jié)果來完成層次劃分?；灸芰y試主要考查學(xué)生在高工階段對語言類的學(xué)習(xí)掌握情況。對這兩個層次學(xué)生開展內(nèi)容不用的教學(xué)活動。從教學(xué)目標(biāo)到教學(xué)內(nèi)容再到教學(xué)評價體系以及課后的活動，我們都采取不同的分層次結(jié)構(gòu)。

1.1 在教學(xué)內(nèi)容上實現(xiàn)分層

由于教學(xué)學(xué)時的限制，在課堂上，主講教師講解與大綱相符的教學(xué)內(nèi)容。講授C語言的基本語法、基本程序結(jié)構(gòu)和簡單的程序?？紤]主要面向?qū)ο笫嵌鄶?shù)基礎(chǔ)級別學(xué)生。教師在授課結(jié)束后，布置課堂作業(yè)上，采用同班分層次方法。PTA平臺中設(shè)計的本節(jié)題目分為兩部分，一部分為基礎(chǔ)題目，題型包括選擇題、填空題、判斷題和簡答題。主要考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握程度。另一部分為拓展題目，對于提高班的學(xué)生在完成基礎(chǔ)題目后，要求完成擴展題目。PTA平臺中題目集設(shè)置如圖1所示：

圖1 PTA題目集設(shè)置

在PTA平臺上，我們設(shè)置每個題目的踩分點學(xué)生按步驟得分，提交修改的時間都可以一目了然。

1.2 實驗教學(xué)中的分層教學(xué)模式

1.2.1 實驗環(huán)境的先進化

我們實驗環(huán)境調(diào)整為“C語言多種開發(fā)環(huán)境的編譯與調(diào)試”。由于近年個人電腦以及移動設(shè)備終端的普及，Windows10成為主流操作系統(tǒng)，原實驗內(nèi)容無法跟上信息技術(shù)變化的變遷。改進后的實驗內(nèi)容涵蓋了當(dāng)前環(huán)境下多種主流開發(fā)環(huán)境如Dev-C++、Code：：Blocks等的調(diào)試步驟，開闊學(xué)生視野，利于學(xué)生自主實踐能力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)。

1.2.2 實驗內(nèi)容分層設(shè)置

在pta教學(xué)平臺，將每一次實驗題目和內(nèi)容提前放在平臺上。在教學(xué)平臺上可以看到每一次實驗的題目、要求與目標(biāo)、詳細內(nèi)容與考核要點等。其中，實驗內(nèi)容分為驗證型和自主創(chuàng)新型兩個層次。驗證型的實驗題目主要配合理論課教學(xué)，把課堂上教材中的一些例題完成驗證。驗證型題目有助于強化理論知識的學(xué)習(xí)。自主創(chuàng)新型實驗題目跟我們熟悉的生活知識相關(guān)，并且趨于綜合性、創(chuàng)新型。通過對實際問題的理解和分析，學(xué)生們學(xué)會了使用計算思維的理念通過C語言來實現(xiàn)。老師們在設(shè)定實驗題目時遵循循序漸進、從由易到難的原則。努力做到讓每個學(xué)生在課堂上充分參與實驗過程。如果學(xué)生們遇到問題可以在討論區(qū)相互交流，互相取長補短。我們的目標(biāo)是保證讓每一個學(xué)生都能體驗到學(xué)而有用、學(xué)而有成，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。實驗中我們新增二級實戰(zhàn)編程題目15個例如：超市售貨模擬、窗口排隊模擬、考試出題系統(tǒng)模擬等供所有學(xué)生課余時間自主演練。同時提供創(chuàng)新實驗題目7項例如：停車場管理、約瑟夫環(huán)、歐拉函數(shù)求值等；大型工程案例項目包括迷宮游戲等，供學(xué)有余力的學(xué)生選作、選學(xué)。

新設(shè)創(chuàng)新型題目重在鍛煉學(xué)生對現(xiàn)實生活實際問題的綜合設(shè)計、求解能力，同時給予ACM/ICPC題目的瞭望，拓展學(xué)生科學(xué)視野、工程視野，可更好培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算思維解決各類實踐問題的創(chuàng)新思維與實戰(zhàn)能力；新設(shè)完整工程項目案例則通過指導(dǎo)其中的流程，幫助學(xué)生了解大型復(fù)雜問題的分析、設(shè)計、解決方法，促進其自主式、研究式的學(xué)習(xí)。有能力的好學(xué)生可以先編寫部分功能模塊代碼，再進一步調(diào)試程序，然后測試代碼中存在的錯誤。從而可以激發(fā)學(xué)生潛能，有助于學(xué)生科技創(chuàng)新能力和工程實踐能力的形成。

1.2.3 實驗指導(dǎo)分層進行實驗教學(xué)中，每個層次的學(xué)生都渴望獲得具有針對性的實驗操作指導(dǎo)。教師們先針對基礎(chǔ)性問題進行講解。我們鼓勵提高層同學(xué)中選出積極、負責(zé)任、動手能力強的同學(xué)作為小助教，幫助老師完成實驗指導(dǎo)。

1.2.4 考核多樣化

我們改變C語言實驗教學(xué)的考核形式，取消以一次期末考試成敗定輸贏的舊有模式。理論課考試主要剔除原題庫中不適合培養(yǎng)思路的特別繁雜的語法細節(jié)題目，增設(shè)重在考察思維能力的題目，更新出題方案，加大新題比例。另通過增設(shè)期中考試，更好督促學(xué)生的學(xué)生狀態(tài)。從而使考核更為公平，杜絕了學(xué)生考前通過“背題、買題”備考的問題；另一方面這種考核思路比較科學(xué)，更好的考察了學(xué)生實際思維水平與編程能力。

2 案例教學(xué)的實際應(yīng)用探究

案例教學(xué)是理論教學(xué)與實驗教學(xué)的橋梁和紐帶。案例教學(xué)中，最基本的任務(wù)就是案例的設(shè)計。而案例設(shè)計的好壞又直接關(guān)系到案例教學(xué)的效果。在計算思維培養(yǎng)目標(biāo)下，教師們在設(shè)計C語言教學(xué)案例時，從培養(yǎng)學(xué)生計算思維出發(fā)，兼顧鍛煉思維、培養(yǎng)能力、提高水平多方面考量來完成。在接觸C語言的初期，教師通過實際問題“一瓶可樂與一瓶橙汁交換問題”引發(fā)學(xué)生思考交換過程，通過中間變量t來完成并實現(xiàn)交換。這樣，學(xué)生們很容易就可以寫出三條交換語句。在循環(huán)結(jié)構(gòu)中有這樣一個典型算法：判斷輸入的整數(shù)是否為素數(shù)。我們用枚舉法和輾轉(zhuǎn)相除法來解決。枚舉法寫出部分程序代碼如圖2所示；輾轉(zhuǎn)相除法解決問題時部分代碼如圖3所：

圖2 枚舉法

圖3 輾轉(zhuǎn)相除法

講解過程中引導(dǎo)學(xué)生思考兩種算法的優(yōu)缺點，理解設(shè)置開關(guān)變量的好處。進而提出問題，如果問題要求求解1000以內(nèi)的所有素數(shù)，程序如何修改。如何提高程序的執(zhí)行效率？

3 結(jié)束語

通過多年來的教學(xué)實踐，我們認為案例教學(xué)是對所學(xué)知識點的強化、分享交流與學(xué)習(xí)的過程。案例教學(xué)在理論教學(xué)和實踐教學(xué)之間起到鏈接的作用。因此，教師們更愿意選擇趣味性強、教學(xué)效果好的案例，在理論課教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的步驟。在實驗教學(xué)中，逐步細化由簡到繁鍛煉學(xué)生思考能力，激發(fā)學(xué)生進一步探索的學(xué)習(xí)興趣。如此，學(xué)生不再畏懼編程。學(xué)會了首先從問題出發(fā)，建構(gòu)模型，最后寫出代碼。這個過程也就是計算思維中的三個思維過程——抽象、分解與組合。