基于“最近发展区”理论的类ACM式C语言教学

徐新海1,2，林宇斐3

（1.高性能计算国家重点实验室，湖南 长沙 410073；2.国防科学技术大学 计算机学院，湖南 长沙 410073；

3.国防科学技术大学 研究生院，湖南 长沙 410073）

摘 要：基于“最近发展区”理论，借鉴ACM国际程序设计竞赛的形式，提出旨在激发学生编程兴趣、不断突破自我的C语言教学方法，阐述如何在打牢语法知识和调试能力基础的前提下分阶段组织教学内容，在每阶段末尾进行突击能力提升的课堂测试、测试用例与语法示例统筹设计，最终通过类ACM式的测试方法有效提高学生编程解决较难实际问题的能力。

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关键词 ：C语言；教学设计；最近发展区；ACM；程序设计

基金项目：国家自然科学基金项目（61303071）。

第一作者简介：徐新海，男，助理研究员，研究方向为并行计算容错、通信与应用，xuxinhai@nudt.edu.cn。

1 背 景

维果斯基的“最近发展区”理论指出学生的发展存在两种水平，即通过基本学习能够独立完成一定任务的“现有发展水平”和在教师启发下经过自身努力可能达到的“潜在发展水平”，两者之间的差距就是“最近发展区”[1]。基于这一理论，教学应着眼于学生的“最近发展区”，通过合理的教学设计充分调动学生的主观能动性，激发其潜能，从而加深其对所学知识的理解，锻炼解决实际问题的能力。

由美国计算机协会主办的始于1970年的ACM国际大学生程序设计竞赛（简称ACM）是一项旨在展示大学生创新能力、团队精神和在压力下编写程序、分析和解决问题能力的年度竞赛，已经成为最具影响力的世界性大学生计算机竞赛，并成为一种全新的发现和培养计算机科学顶尖人才的途径[2]。

C语言作为典型的结构化程序设计语言，因其丰富的数据类型、运算功能和控制结构，高效的代码生成与执行效率，较好的可移植性，已经成为高等院校首选的入门级程序设计语言。针对C语言教学方法的研究一直是教改工作的热点之一，其中不乏基于“最近发展区”理论和ACM竞赛模式的研究。前期基于“最近发展区”理论的C语言教学主要关注教师如何通过在授课时设计循序渐进的问题启发学生理解并使用相关语法知识[3]。基于ACM模式的程序设计教学则侧重使用ACM式的程序设计实践替代传统课程实验，从而锻炼学生实践编程解决问题的能力[4]。

上述两种方法分别从课上知识讲授和课下实践动手两方面对程序设计教学进行改进。笔者将二者相结合，提出基于“最近发展区”理论的类ACM式教学方法，将由易到难的问题求解贯穿于理论知识讲授和实践技能训练的全过程，并以类ACM式的课堂测试完成跨越“最近发展区”的关键一步。

2 教学设计

“最近发展区”理论的一种通俗表述就是“跳一跳，摘桃子”。本节基于这一表述对第一作者在国防科学技术大学从事C语言程序设计课程教学过程中的教学设计展开介绍。

2.1 先下蹲——打牢语法和调试基础

“最近发展区”的基础是学生的“现有发展水平”，该水平的高低直接决定了“最近发展区”的起点与难度。第一作者在C语言语法知识点讲授的过程中，一直坚持文献[5]所给出的注重计算思维的启发式教学方法：语法与算法并重、从基础见思维，并针对各种语法规则设计相应的启发式案例，让学生深刻理解C语言定义各个基本语法规则的原因和形式，为其熟练使用正确的语法解决实际问题奠定基础。

提高编程解决实际问题的能力是C语言教学的最终目的，调试是加深知识点理解和提高编程能力的关键。在传统教学中，师生都可能存在因重结果轻过程而忽略调试能力训练的现象。在本文所述教学设计中，自开始编程完成作业起，就要求学生使用VC++6.0工作环境的调试功能：首先通过单步执行观察程序的执行流程；而后在遇到具体问题时，通过调试执行发现并纠正程序错误。

通过上述方法，学生可以打牢语法知识和调试能力基础，为后续在老师的引导下进一步激发潜能实现“跳一跳，摘桃子”做好准备。

2.2 再起跳——跨越“最近发展区”

有了高起点的“现有发展水平”，如何设计合理的“最近发展区”成为课程教学的关键。原则上，该区的跨度既要让大多数学生拥有经自身努力能够顺利通过的信心，又要让学生实现真正的跨越从而提高自身能力，为此，我们做了专门的教学设计。

首先，结合所使用教材《C++程序设计（第2版）》的章节编排[5]，将C语言程序设计教学内容划分为图1所示的3个阶段，在完成每个阶段的正常课上学习和课下作业实践后，专门利用两学时（50分钟/学时）时间进行课堂测试，适当提高测试题的难度，测试成绩计入课程平时成绩。这样做的目的首先是及时发现学生在基本知识学习中的问题，避免问题的积累，另一个目的是实现“最近发展区”的跨越。

具体而言，第1阶段主要包括数据类型、运算符和表达式，输入输出，控制结构，函数4章内容，其中前两章为基本知识点，主要通过课下作业进行练习。在完成控制结构和函数两章的学习后，学生应该已经具备设计简单的算法和编写独立程序模块的能力，为此，教师很有必要为该阶段设计具有一定难度的问题，引导学生巩固基础知识提升程序设计能力。第2阶段主要包括数组和指针两章内容，这两章是C语言学习的重点与难点，因此该课程的启发式教学力求在将相关语法知识讲透彻的基础上，通过设计专门的课堂测试，求解相对较高难度的问题以提高学生理解和使用数组指针的能力。第3阶段主要包括结构、链表和文件3章内容，这3章的知识既可以起到巩固前两阶段知识的作用，又利于用程序表示客观世界。因此，教师也为此阶段设计了专门的课堂测试，以提高学生编程解决实际问题的能力。

其次，在设计本课程各阶段的测试题时遵从循序渐进的思路，将课上讲授语法知识点所使用的案例和测试所需要的案例联系起来，统筹设计，力求做到让学生感到熟悉但不简单。具体来说，测试案例的设计力争做到以下3个层次：衔接课上知识点原案例，巩固对已有知识的理解；又不同于原案例，使学生能触类旁通；加大难度或多种知识组合，突击提高程序设计能力，超越自我。

2.3 摘桃子——类ACM式课堂测试

除了高起点的“现有发展水平”和阶段性的“最近发展区”测试案例，课堂测试的组织形式也是课程设计成功与否的关键。好的课堂测试应能够充分调动学生的积极性，利用有限的课时突击锻炼学生的程序设计能力，为此，课程借鉴ACM程序设计竞赛的形式，精心设计了类ACM式的课堂测试组织方法。

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