基于C程序的逻辑思维训练支持系统研究

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摘要：C语言程序设计是计算机编程的入门课程，课程学习的重点是对程序结构的认知与逻辑思维的形成。经调查大一学生缺少程序逻辑思维的相关知识，学习中会产生厌倦情绪。针对此问题，依据逻辑思维训练思想及混合式学习模式，开发了C程序逻辑思维训练支持系统。将电子学习与课程教学融合，实践证明，C程序逻辑思维训练支持系统可以改善课程学习绩效，增强学习兴趣及有效训练逻辑思维能力。

关键词：C程序 ；逻辑思维；训练

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）31-7009-04

C语言是一种高级程序设计语言，具有很强的灵活性和可移植性，它既是面向对象的程序设计语言如C#、C++等的基础，同时又是计算机专业课如操作系统原理、数据库原理等课程的基础。C语言程序设计这门课程的关键是帮助学生提高程序编写能力，而编写程序的核心是算法设计，算法设计的质量直接取决于学生的逻辑思维能力，因此，提高学生的逻辑思维能力是学好C语言程序设计这门课程的基础[1]。

本文在对当前教学中存在的关于学生算法设计问题分析的基础上，设计了C程序逻辑思维训练系统，旨在学生通过此系统来解决当前遇到的学习瓶颈。

1 电子学习与C程序逻辑思维教育

目前高校C语言程序设计课程大都是传统教学模式，偶尔兼顾网络协作式学习，这两种形式互为补充，具体见表1。

为了提高本课程的学习效果和学生的逻辑思维，构建C程序逻辑思维训练系统，以PHP为脚本语言，采用Moodle平台，以解决教学形式单一和学生训练缺乏等问题。

1.1 C程序逻辑思维训练系统

C程序逻辑思维训练系统是在传统课堂初步学习《C语言程序设计》基础上构建的集学习资源、多样化思维训练形式、协作学习于一体的学习环境，它可以向学习者提供他们所需的各种学习资源、协作学习工具以及在线训练逻辑思维和对学习效果进行测试评价。

1.2 C程序逻辑思维训练系统的优势

1）将课程资源上传共享以提供随时随地的学习环境

在课堂教学的50分钟内，学生听多做少，学习时间短，致使知识难以消化理解，现将课堂中的课程资源由教师进行整理、综合后上传至学习系统中，学生随时随地可以回顾教学内容，深化课程知识点，无疑有利学生后续知识的学习和逻辑思维的发展。

2） 满足各个层次的学习者需求

虽然高校学生的学习能力都较强，但由于各自不同的社会背景，对程序、算法的掌握程度还是参差不齐的，本系统中的题库模块可以解决这类问题，使接受力强的学生得到更多的训练，稍微差些的学生则对薄弱知识进行针对性训练。

3） 运用思维训练模块中的“簇”可以对学习者的薄弱知识点进行强化

“簇”是由平台自带学习活动“程序教学”实现的，它相当于同类题目的一个资源池，若学生在训练过程中将簇中题目做对，则退出簇；若做错，则会转向该资源池中的另外一题，继续本题型训练，直至学生掌握[3]。

1.3 C程序逻辑思维训练系统的训练目标

训练目标就是通过系统的逻辑思维训练之后学习者所掌握的技能以及思维所得到的一个提升。笔者认为其大致可以分为三个层次，即基础层、技术层、内化层[4]。三个层次之间的关系如图1所示。

2 C程序逻辑思维训练系统开发

2.1 逻辑思维训练系统的结构设计

根据权限的不同，可以将系统用户角色分为普通用户，注册用户和管理员用户。普通用户即系统访客，是一种匿名用户，他只能访问公共资源和无密钥的课程；注册用户又分为注册教师和注册学生两种，他们有各自的对课程的操作和访问权限；最高权限的是系统管理员，他可以管理系统中所有的注册用户以及网站设置，系统的总体结构设计如图2所示。

2.2 系统结构模型

系统采用Moodle平台，它是基于PHP脚本语言、Apache服务器、MySQL数据库的Web 系统。本系统以B/S模式设计开发，普通用户、注册用户和系统管理员均可以通过客户端浏览器来对服务器进行访问，该系统采用的是三层体系架构，系统结构模型如图3所示。

表现层是处于客户端的，是注册用户通过客户端浏览器访问系统时的Web用户界面，主要负责用户角色登录、权限限制以及页面交互等服务。因此，在本层设计时要注意页面的颜色搭配和布局，使用户可以快速找到所需的模块。

业务逻辑层是处于服务器端的，是系统比较关键的一层，它既对用户客户端的请求进行响应，又与数据库进行数据交换，主要负责用户管理、系统管理和数据库的管理。在进行具体设计时，要对属于本层的一些功能模块如思维训练、资源共享、课程管理等做好必要的逻辑划分，使其稳定运行。

数据层也是处于服务器端的，主要工作是利用数据库管理系统来对数据操作，如增加、删除、查询、更新等操作，维护数据的完整性和安全性，并将处理结果响应给业务逻辑层，最后在客户端浏览器上显示出来。

2.3 系统主要功能

由系统结构设计可知，系统的用户角色主要分为三种，这里不再赘述，又注册学生与教师功能大致相仿，因此本文主要从系统管理员、注册教师两种用户来说明系统的主要功能。

1）系统管理员

①用户管理。在所有用户中，系统管理员的权限最高。不仅可以查看注册用户信息，还可以对他们所进行的各种操作进行更改和删除。

②课程管理。系统管理员可以对当前课程库的所有内容如资源库、测试题库进行修改、添加和删除，也可以对学生的选课进行授权和删除管理。

③公告管理。系统管理员可以对所有公告如网站公告、课程公告等进行管理，如编辑、修改和删除。

2） 注册教师

①课程申请。注册教师可以对课程进行申请授权，申请时需提供其所申请课程的名称、概要、课时等信息。注册教师提交的课程申请由系统管理员进行授权。

②课程教学系统管理。注册教师一旦课程申请成功，即可以管理该课程模块，具体包括课程公告、课程信息、课程资源、思维训练题库、作业的编辑修改。

③课程教学辅助系统管理。本模块主要包括聊天室、讨论区、信息查询等部分。在讨论区和聊天室可以发起或回复对话，另外，可以对自己的课程进展情况进行查询。

3 应用案例

根据上述方法和技术开发了“基于C程序逻辑思维训练支持系统”的学习平台，结合在一个计算机培训机构的《C语言程序设计》课程“循环结构设计”的教学应用，实现传统教学和网上学习活动协同工作。这种基于系统平台的逻辑思维训练活动，主要可以分为以下三部分。

3.1 准备阶段

在正式开始授课之前，教师需要明确教学目标，对学习者特征和教学内容进行分析，利用分析结果制定可行的教学实施计划。

3.2 实施阶段

①教师回顾上节知识点，为本次授课做好铺垫。教学形式主要是小组讨论，然后以进行汇报，问题形式如“if-else的嵌套原则是什么？”。

②教师开展本节教学内容。教学形式主要是传统的课堂授课制，使学生掌握一个理论的学习。

③教师对重要知识点进行二次加工，思考再讨论。教学形式是自主探究加小组协作学习，教师抛出问题之后学生进行思考讨论，教师最后给予解读和评价。

④教师要求学生在相应的章节下进行思维训练。在理论掌握的基础，还需要“会用”，学生通过思维模块训练，可以使自己的知识点得到巩固和提升。

⑤教师对本次教学内容进行一个总结。通过本阶段，学生可以对本章知识串成一个整理，使所学知识具有系统性。

3.3 评价反思阶段

为了解系统平台的应用情况以及对教学产生的影响，本研究对实验学生进行了问卷调查。问卷共发放97份，回收95份，有效问卷为93份，有效率为95.9%。本次问卷的调查统计分析如下：

1） 系统界面适应性调查

学生使用系统平台的界面适应性调查情况统计如表2所示。

2） 系统模块适应性调查

学生使用系统平台的模块适应性调查情况统计如表3所示。

从表3中可以看出，80.4%的人认为系统平台中的教学资源对他们的学习还是很有帮助的；在促进师生情感方面，76.3%的人认为系统中的讨论区、聊天室帮助他们解决了很多学习、生活中遇到的问题；在算法理解和掌握方面，66%的人认为经典编程算法设计解读对模块对他们很受用；73.2%的人很喜欢思维训练模块，认为通过计算思维训练模块、辩证逻辑思维训练模块的训练，他们整体的编程能力得到了一定的提升。

3） 系统有效性调查

对系统有效性的调查情况统计如表4所示。

从表4可以看出，大部分人在面授+网络的混合教学模式中比较适应；对程序设计，也不再只满足于一种算法，29.9%的人会思考另外的解决途径。但是也存在一些弊端，15.5%的人不善于总结，对教师的课程总结存在一定的依赖性，学生学结的过程就是知识梳理的过程，善于总结对提高学习效果有很大的作用，在教学过程中，教师应注意学生这方面的培养。

实践表明，平台丰富的学习资源不仅提高了学生学习的主动性与积极性，也促进了师生之间的情感交流，本系统既可以辅助教师完成教学过程，也可以有效地训练学生的逻辑思维。

4 小结

C语言程序教学课程旨在训练学生的算法思维和程序编写能力，通过设计的逻辑思维训练系统可以较好地整合集中面授式教学、网络协作学习的教学形式的优势，对提高学生的逻辑思维能力有很大的帮助，也可以对其他院校起到一定的借鉴作用，是训练逻辑思维的较好地选择。

参考文献：

[1] 林小茶.“C语言程序设计”教学方法思考[J].计算机教育，2009（12）：24-25.

[2] 谭浩强.C语言程序设计[M].2版.北京：清华大学出版社，2008.

[3] 黎加厚.Moodle课程设计[M].上海：上海教育出版社，2007.

[4] 李兴笃.高校教师教育技术能力培训主题学习网站设计研究[J].电化教育研究，2012（5）：69-72.