鐵菊紅 彭輝 李蕊 王嘉韻

摘? ?要：文章針對目前C語言教學(xué)中的弊端，提出了在CDIO教學(xué)理念下的“C語言程序設(shè)計”課程理論教學(xué)方法和實踐教學(xué)方法改革，旨在培養(yǎng)學(xué)生良好的編程思維、工程能力、團隊協(xié)作和交流能力，介紹了支撐教學(xué)方法改革的C語言在線代碼演示和代碼仿寫系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：C語言;CDIO;教學(xué)改革;代碼仿寫

“C語言程序設(shè)計”課程是計算機類專業(yè)學(xué)生接觸的第一門計算機編程語言課，對培養(yǎng)學(xué)生編程思維具有關(guān)鍵性的作用。計算機專業(yè)類學(xué)生不僅要有良好的編程思維，還要具備出色的工程能力，以符合我國在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提出的培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[1] 。構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作（Conceive-Design-Implement-Operate，CDIO）工程教育模式[2]是近年來國際工程教育改革的最新成果，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。在“C語言程序設(shè)計”課程中引入CDIO工程教學(xué)模式，對理論和實踐教學(xué)進行改革，培養(yǎng)學(xué)生編程思維的同時，讓學(xué)生獲得初步的工程能力，培養(yǎng)團隊合作和交流能力，為后續(xù)的工程實踐課程和編程語言課打下牢固基礎(chǔ)。

1? ? 目前C語言教學(xué)存在的弊端

“C語言程序設(shè)計”課程既具有很強的理論性和實踐性，牽涉的概念也比較復(fù)雜，語法規(guī)范繁多。目前絕大部分C語言類教材按基本語法知識為邏輯安排教材內(nèi)容，很多教師往往也是按教材的思維組織教學(xué)內(nèi)容，先講基本概念，再講語法格式，最后舉例說明，線性的教學(xué)模式無法激發(fā)學(xué)生對C語言的興趣，更不利于促進學(xué)生思考，很難鍛煉學(xué)生的邏輯思維和解決實際問題的能力。課堂演示的例題知識點往往是獨立應(yīng)用，例題功能之間沒有相關(guān)聯(lián)系。實踐課程中的練習(xí)題也是功能缺乏實際聯(lián)系，每個學(xué)生完成實驗指導(dǎo)書上的題目，而且題目基本是驗證性題目，這種實踐教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生會做作業(yè)，但是在工程中應(yīng)用該知識解決問題時，卻無法完成，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實際解決問題能力、工程能力和團隊協(xié)助與交流能力。

2? ? CDIO理念下的理論教學(xué)方法改革

2.1? CDIO理念指導(dǎo)理論教學(xué)方案

CDIO作為一種新的工程教育理念，在教學(xué)過程中貫徹項目開發(fā)的思路，旨在重點培養(yǎng)學(xué)生熟練運用專業(yè)基礎(chǔ)知識的能力、工程分析和解決問題的能力、團隊協(xié)作和交流的能力。

CDIO模式提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)大綱、全面實施以及檢測評測的12條標(biāo)準(zhǔn)，有利于指導(dǎo)教學(xué)方法改革。

依據(jù)培養(yǎng)大綱，在該課程理論教學(xué)中完成以下兩個培養(yǎng)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生“C語言程序設(shè)計”基礎(chǔ)科學(xué)知識。（2）培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行”的概念理解，具備初步工程能力以及團隊協(xié)作和交流能力。

2.2? CDIO理念下的理論教學(xué)方案實施

在理論教學(xué)中，依據(jù)CDIO工程教育理念，教師將C語言所有語法知識散射到一個完整工程項目中。項目為“圖書館管理系統(tǒng)”，學(xué)生對該項目功能和業(yè)務(wù)流程較熟悉，教師可將精力放在對項目“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行”的講解上。在第一次開課時，給學(xué)生講解項目的整體功能，讓學(xué)生對該項目有整體的認(rèn)識，有利于學(xué)生在后期學(xué)習(xí)中理解分解功能，否則會造成“只見樹木，不見森林”的局部意識，不利于工程概念的培養(yǎng)。

在整個教學(xué)中，依據(jù)知識點增加項目子功能的難度和任務(wù)量，不僅能應(yīng)用當(dāng)前知識點解決實際問題，還能應(yīng)用前期學(xué)過的知識，形成知識的密集性連接，從而牢固掌握C語言的基礎(chǔ)知識。

項目分解中采用了模塊化程序設(shè)計思想，那么在設(shè)計和實施過程中就要應(yīng)用函數(shù)知識點。教師教學(xué)采用函數(shù)模塊化教學(xué)方法[3]，項目分解的子功能都在自定義函數(shù)中實現(xiàn)，每講完一章內(nèi)容，就將子函數(shù)集成起來，形成一個小項目。指針是C語言的重點和難點知識，函數(shù)模塊化教學(xué)方法和指針過程化教學(xué)方法結(jié)合[4]，可以將指針很好地應(yīng)用在工程教學(xué)中。整個C語言學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生滾動學(xué)習(xí)C語言中的兩大難點知識：函數(shù)和指針。整個C語言學(xué)完后，學(xué)生對函數(shù)和指針概念理解透徹，并能有效地利用指針設(shè)計簡潔、緊湊和高效的程序和解決實際問題。

3? ? CDIO理念下的實踐教學(xué)方法改革

培養(yǎng)學(xué)生編碼能力和工程能力，實踐課是非常關(guān)鍵的，實踐課為學(xué)生提供系統(tǒng)構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行環(huán)境。

（1）增量項目實踐教學(xué)。借鑒軟件開發(fā)過程模型中的增量模型開發(fā)思想[5]，實踐教學(xué)中，學(xué)生每學(xué)完一章內(nèi)容，就要構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行“小學(xué)生數(shù)學(xué)計算練習(xí)軟件”項目，該項目隨著學(xué)生知識點的增加，功能不斷完善。因為有函數(shù)模塊化教學(xué)的支撐，學(xué)生增加功能時非常方便，主要以函數(shù)為單位增加項目代碼。指導(dǎo)該項目時，教師為輔，學(xué)生為主。因為在理論課堂上學(xué)生對工程有較好的認(rèn)識，在實施過程中教師要把項目的構(gòu)思、設(shè)計和實施交給學(xué)生，不要過多講解，主要以回答學(xué)生問題為主。在每一次項目功能增量中，學(xué)生都會對該項目進行構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行。在整個C語言知識學(xué)完后，學(xué)生會完成功能較齊全的“小學(xué)生數(shù)學(xué)計算練習(xí)軟件”，而且對工程軟件開發(fā)的全過程有了深度認(rèn)識。

（2）小組學(xué)習(xí)模式。在CDIO教育模式下更有利于培養(yǎng)學(xué)生團隊精神和交流表述能力。在實踐教學(xué)中，將班內(nèi)一個宿舍內(nèi)的同學(xué)劃分為學(xué)習(xí)小組（一般為6人），方便學(xué)生交流和討論。為了對工程有全面認(rèn)識，每個同學(xué)要單獨完成實踐課項目，學(xué)生增量開發(fā)項目時，只整合自己的程序功能模塊，會導(dǎo)致學(xué)生合作和交流僅限于對存在問題的交流，而對企業(yè)中團隊開發(fā)一個項目的合作模式體會不到，而且這種交流方式不適合社交能力較弱的同學(xué)，他們?nèi)狈涣鞯姆e極性，難以主動和小組內(nèi)的同學(xué)交流。為了解決上述問題，小組組長收集每位同學(xué)開發(fā)的一個子功能并將其整合起來，形成一個小組項目包。在每次實踐課上小組每位成員講解已開發(fā)的項目功能，教師帶領(lǐng)全班同學(xué)進入討論和交流階段，引導(dǎo)學(xué)生對該項目存在的問題積極發(fā)言，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的表述能力，還培養(yǎng)了學(xué)生實際的團隊合作和交流能力。

4? ? C語言在線代碼演示和代碼仿寫系統(tǒng)

4.1? 在線代碼演示

CDIO模式下的課堂工程教學(xué)示例，是教師根據(jù)課堂知識點從大項目分解出來的，這些例子以C文件形式存儲，數(shù)量較多（分解出的示例達(dá)70多個文件），教師難以管理。為此，開發(fā)了一個在線系統(tǒng)，將C語言所有的知識點按樹形管理，再將這些例子和知識點連接起來，教師上課時按知識點可以快速找到示例代碼，并在線復(fù)制代碼一份，不破壞原示例的基礎(chǔ)上進行在線編輯、編譯和運行，課堂示例演示不僅能提高上課效率，而且減少了教師管理多個源代碼文件的平時工作量。教師對某個知識點下的示例，可以增加、刪除和修改，在線保存示例代碼，方便、快捷和安全。

4.2? 在線代碼仿寫

據(jù)以往教學(xué)經(jīng)驗得知，初學(xué)C語言者，有一定比例學(xué)生上課能聽懂語法知識，老師講解的編程例子也能聽懂，但課后自己編寫程序時卻無從下手，甚至老師課堂講過的代碼也無法重新編寫出來。CDIO模式下的課堂教學(xué)例子是教師根據(jù)課堂知識點從大項目中分解出的知識點相關(guān)的子模塊，學(xué)生對這些示例必須熟練掌握，自己才能增量開發(fā)項目。模仿編程對于初學(xué)編程者是一個較好的學(xué)習(xí)方法。學(xué)生課后模仿編程練習(xí)課堂示例的過程中，難免要參考教師上課演示的代碼。為了復(fù)現(xiàn)課堂示例，并且學(xué)生能方便管理示例文件，此在線系統(tǒng)能夠為學(xué)生提供仿寫課堂代碼功能。

學(xué)生登錄后，按知識點能快速找到課堂示例，在示例的下方就是代碼仿寫編輯框，在編輯過程中，示例代碼框可以“收起”或“展開”方便參考。運行時，在輸入數(shù)據(jù)同樣的情況下，可以對比課堂示例和自己編寫代碼的輸出結(jié)果，方便驗證代碼是否寫對。教師登錄后，可以查詢班上每位同學(xué)的代碼仿寫練習(xí)，及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

教師通過C語言在線代碼演示和代碼仿寫系統(tǒng)能高效展開C語言課堂工程教學(xué);學(xué)生通過該系統(tǒng)，在初學(xué)C語言時，通過模仿編寫課堂工程示例，牢固掌握語法知識的同時，打開編程思維，鍛煉軟件開發(fā)的工程能力，為實踐教學(xué)中的增量項目開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

5? ? 結(jié)語

在CDIO工程教育理念的指導(dǎo)下，研究了“C語言程序設(shè)計”課程的理論教學(xué)方法和實踐教學(xué)方法改革。實踐表明，該方法能有效激發(fā)學(xué)生對C語言的編碼興趣，較好地應(yīng)用C語言知識解決實際問題，培養(yǎng)了學(xué)生一定的軟件開發(fā)工程能力、團隊合作和交流能力。C語言在線代碼演示和代碼仿寫系統(tǒng)能較好地支撐CDIO模式下的教學(xué)方法改革。

[參考文獻]

[1]陳潤，琚生根.基于CDIO理念培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程“卓越工程師”[J].實驗技術(shù)與管理，2016（11）：189-192.

[2]彭輝，鐵菊紅，文立玉，等.基于CDIO的軟件工程專業(yè)工程實踐類課程的改革與實踐[J].計算機教育，2017（5）：30-33.

[3]陳高云，李蕊，王嘉昀.貫穿模塊化編碼的C語言教學(xué)過程[J].計算機教育，2012（12）：86-89.

[4]鐵菊紅，彭輝.C語言指針過程化教學(xué)方法研究[J].計算機教育，2017（1）：102-104.

[5]張海潘，牟永敏.軟件工程導(dǎo)論[M].6版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.