丁 巖，張宇昕，王 睿，李 華

（長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022）

現(xiàn)階段在很多高校，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》這門(mén)課都在實(shí)施課程改革。較以前相比，理論課的教學(xué)學(xué)時(shí)減少，更強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生計(jì)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(zhuān)業(yè)為基礎(chǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)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(zhuān)業(yè)的不同學(xué)生們通過(guò)學(xué)習(xí)典型案例，培養(yǎng)了計(jì)算思維。結(jié)合專(zhuān)業(yè)特性，對(duì)典型算法有了更深刻的理解。針對(duì)一些學(xué)習(xí)能力強(qiáng)基礎(chǔ)好的學(xué)生可以更進(jìn)一步提高水平。對(duì)于學(xué)習(xí)水平一般的學(xué)生也能學(xué)有所得[1]。

1 分專(zhuān)業(yè)分層次教學(xué)

我們的分層方式是將學(xué)生分為兩個(gè)層次：基礎(chǔ)班與提高班。在大一學(xué)生剛剛?cè)雽W(xué)要進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查以及計(jì)算機(jī)能力測(cè)試。根據(jù)測(cè)試和問(wèn)卷結(jié)果來(lái)完成層次劃分?；灸芰y(cè)試主要考查學(xué)生在高工階段對(duì)語(yǔ)言類(lèi)的學(xué)習(xí)掌握情況。對(duì)這兩個(gè)層次學(xué)生開(kāi)展內(nèi)容不用的教學(xué)活動(dòng)。從教學(xué)目標(biāo)到教學(xué)內(nèi)容再到教學(xué)評(píng)價(jià)體系以及課后的活動(dòng)，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(shí)現(xiàn)分層

由于教學(xué)學(xué)時(shí)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(yǔ)言的基本語(yǔ)法、基本程序結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的程序?？紤]主要面向?qū)ο笫嵌鄶?shù)基礎(chǔ)級(jí)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(tái)中設(shè)計(jì)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(jiǎn)答題。主要考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度。另一部分為拓展題目，對(duì)于提高班的學(xué)生在完成基礎(chǔ)題目后，要求完成擴(kuò)展題目。PTA平臺(tái)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(tái)上，我們?cè)O(shè)置每個(gè)題目的踩分點(diǎn)學(xué)生按步驟得分，提交修改的時(shí)間都可以一目了然。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的分層教學(xué)模式

1.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的先進(jìn)化

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

1.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分層設(shè)置

在pta教學(xué)平臺(tái)，將每一次實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容提前放在平臺(tái)上。在教學(xué)平臺(tái)上可以看到每一次實(shí)驗(yàn)的題目、要求與目標(biāo)、詳細(xì)內(nèi)容與考核要點(diǎn)等。其中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為驗(yàn)證型和自主創(chuàng)新型兩個(gè)層次。驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)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(yàn)證。驗(yàn)證型題目有助于強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)題目跟我們熟悉的生活知識(shí)相關(guān)，并且趨于綜合性、創(chuàng)新型。通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的理解和分析，學(xué)生們學(xué)會(huì)了使用計(jì)算思維的理念通過(guò)C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。老師們?cè)谠O(shè)定實(shí)驗(yàn)題目時(shí)遵循循序漸進(jìn)、從由易到難的原則。努力做到讓每個(gè)學(xué)生在課堂上充分參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如果學(xué)生們遇到問(wèn)題可以在討論區(qū)相互交流，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。我們的目標(biāo)是保證讓每一個(gè)學(xué)生都能體驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中我們新增二級(jí)實(shí)戰(zhàn)編程題目15個(gè)例如：超市售貨模擬、窗口排隊(duì)模擬、考試出題系統(tǒng)模擬等供所有學(xué)生課余時(shí)間自主演練。同時(shí)提供創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目7項(xiàng)例如：停車(chē)場(chǎng)管理、約瑟夫環(huán)、歐拉函數(shù)求值等；大型工程案例項(xiàng)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(duì)現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際問(wèn)題的綜合設(shè)計(jì)、求解能力，同時(shí)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(jì)算思維解決各類(lèi)實(shí)踐問(wèn)題的創(chuàng)新思維與實(shí)戰(zhàn)能力；新設(shè)完整工程項(xiàng)目案例則通過(guò)指導(dǎo)其中的流程，幫助學(xué)生了解大型復(fù)雜問(wèn)題的分析、設(shè)計(jì)、解決方法，促進(jìn)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(xiě)部分功能模塊代碼，再進(jìn)一步調(diào)試程序，然后測(cè)試代碼中存在的錯(cuò)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(shí)踐能力的形成。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)分層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，每個(gè)層次的學(xué)生都渴望獲得具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)。教師們先針對(duì)基礎(chǔ)性問(wèn)題進(jìn)行講解。我們鼓勵(lì)提高層同學(xué)中選出積極、負(fù)責(zé)任、動(dòng)手能力強(qiáng)的同學(xué)作為小助教，幫助老師完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

1.2.4 考核多樣化

我們改變C語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)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(kù)中不適合培養(yǎng)思路的特別繁雜的語(yǔ)法細(xì)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(guò)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(guò)“背題、買(mǎi)題”備考的問(wèn)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(shí)際思維水平與編程能力。

2 案例教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用探究

案例教學(xué)是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)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(jì)。而案例設(shè)計(jì)的好壞又直接關(guān)系到案例教學(xué)的效果。在計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)下，教師們?cè)谠O(shè)計(jì)C語(yǔ)言教學(xué)案例時(shí)，從培養(yǎng)學(xué)生計(jì)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(lái)完成。在接觸C語(yǔ)言的初期，教師通過(guò)實(shí)際問(wèn)題“一瓶可樂(lè)與一瓶橙汁交換問(wèn)題”引發(fā)學(xué)生思考交換過(guò)程，通過(guò)中間變量t來(lái)完成并實(shí)現(xiàn)交換。這樣，學(xué)生們很容易就可以寫(xiě)出三條交換語(yǔ)句。在循環(huán)結(jié)構(gòu)中有這樣一個(gè)典型算法：判斷輸入的整數(shù)是否為素?cái)?shù)。我們用枚舉法和輾轉(zhuǎn)相除法來(lái)解決。枚舉法寫(xiě)出部分程序代碼如圖2所示；輾轉(zhuǎn)相除法解決問(wèn)題時(shí)部分代碼如圖3所：

圖2 枚舉法

圖3 輾轉(zhuǎn)相除法

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

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為案例教學(xué)是對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的強(qiáng)化、分享交流與學(xué)習(xí)的過(guò)程。案例教學(xué)在理論教學(xué)和實(shí)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(qiáng)、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(wèn)題的步驟。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，逐步細(xì)化由簡(jiǎn)到繁鍛煉學(xué)生思考能力，激發(fā)學(xué)生進(jìn)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(huì)了首先從問(wèn)題出發(fā)，建構(gòu)模型，最后寫(xiě)出代碼。這個(gè)過(guò)程也就是計(jì)算思維中的三個(gè)思維過(guò)程——抽象、分解與組合。