课程教学大纲《C语言程序设计》-材料科学与工程

《C语言程序设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称C语言程序设计CProgrammingLanguage课程代码0800040课程性质必修开课院部智能制造学部课程负责人课程团队授课学期1学分/学时3/48课内学时48理论学时32实验学时16实训（含上机）0实习0其他0适用专业材料科学与工程授课语言中文对先修的要求无对后续的支撑支撑后续课程《计算机在材料科学中的应用》、《毕业设计》等课程的学习，支撑学生能使用程序设计工具，具有程序设计相关的数据、变量、数组、结构体、程序分支、循环、函数、头文件等基础知识，掌握基本的算法和实现，具备代码编写、程序调试等方面的能力。课程思政设计通过讲述计算机语言发展历程为学生树立榜样的力量，培养学生爱学习、勤奋学习的良好习惯。通过介绍我国在计算机软件技术的发展成就培养学生的爱国热情。通过要求学生使用开放性的在线作业平台帮助学生建立诚实守信习惯。创新创业教育设计在教学中，各章节注重问题导入，成果导向，从而培养学生的独立思考习惯和创新能力。在编程应用中，注重结合解决实际问题，如实际的数学问题、工程问题。课程简介本课程是材料科学与工程专业本科生的专业基础课和必修课，是进一步学习专业技术的基础，也是后续新材料研究、科学实验、数据分析、设备控制技术的基础，更是使学生改变思维方式，建立计算思维、逻辑思维的重要课程。本课程主要讲授计算机软件、程序设计语言的基本概念、结构化程序设计的方法、模块化程序设计、递归程序设计、指针、头文件等内容。通过本课程的学习，初步具有计算思维能力和程序设计能力，能够对一些验证性的实验问题和较简单的工程计算问题较为熟练地应用程序设计知识提出解决方案，并能完成算法设计、代码编写、测试以及结果分析等工作。本课程教学以成果导向的教育（OBE）思想为理念，主要采用“翻转课堂”的教学方法，以学生为中心，培养学生的自学能力和独立思考能力，逐步具备自主学习的意识和思考、解决问题的能力。

二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1掌握C语言的基础知识和基本语法，了解结构化程序设计的一般方法，熟悉简单的算法，并能用C语言编程解决典型的工程计算问题。1.1能将数学、自然科学和工程基础知识运用到相关领域的复杂工程问题的恰当表述、解释和计算之中。1能够利用数学、自然科学、工程基础知识和专业知识来解决材料科学与工程领域，尤其是新能源、微电子材料与器件行业中的复杂工程问题。2掌握C语言编程应用，掌握开发工具，结合实际问题，选择合适的开发工具、开发语言和算法，解决实际材料科学与工程中的应用问题。2.1能应用自然科学和工程科学的基本原理，对工程领域中复杂工程问题进行分析。2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，结合文献对材料科学与工程领域，尤其是新能源、微电子材料与器件行业中的设计、加工工艺和性能优化等复杂工程问题进行分析，以获得有效结论。3对新的知识、方法具有较好的自学能力、创新解决问题能力。12.1具备主动获取解决问题的知识和方法的能力，具有自主学习的意识。12具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1教学内容：绪论课程总体情况介绍程序设计的基本知识：用计算机求解问题的特点、C特点和发展历程、程序设计的基本结构和执行过程、语言的运行环境算法的概念课程思政：通过讲述计算机语言发展历程为学生树立榜样的力量，培养学生爱学习、勤奋学习的良好习惯。通过介绍我国在计算机软件技术的发展成就培养学生的爱国热情。通过要求学生使用开放性的在线作业平台帮助学生建立诚实守信习惯。重点：算法的概念程序执行过程难点：理解用计算机求解问题的基本特点和算法的概念。对算法的概念有所认知能理解C语言程序的基本结构会应用C语言编写“helloworld”程序。会列举一种可视化集成开发环境的使用方法对“榜样的力量”有所认知2课堂讲授案例讨论(“helloworld”)课后结合MOOC视频资源进行自主学习并上机验证相关习题目标1目标2目标32教学内容：顺序程序设计基本数据类型的概念数值型数据类型在内存中的表示及取值范围变量的定义、命名规则、存储与赋值数据类型的转换规则算术、赋值、关系、逻辑等运算符的含义和优先级表达式的概念、书写方式和计算规则简单的输入、输出算法的描述方法顺序控制结构的特点顺序控制结构语句的使用方式课程思政：培养学生爱学习、勤奋学习的良好习惯。通过介绍我国在计算机软件技术的发展成就培养学生的爱国热情。通过要求学生使用开放性的在线作业平台帮助学生建立诚实守信习惯。包含创新创业教育内容：如何高效保存、表达数据问题导入，启发学生思考，并引入概念、知识讲解。重点：掌握基本的数据类型、变量的定义和赋值、常用运算符和表达式的使用、顺序程序设计、算法的描述方法难点：理解数据类型的转换、++、--、%、&运算符的操作规则和含义，以及运算符优先级和结合性、算法的描述方法。能够诠释数据类型的基础知识能正确应用变量的命名规则和赋值方式会使用数据类型的转换、优先级和表达式的基本处理方法。能解释顺序控制结构的书写规范对于相关的小型问题会采用自顶向下程序设计思想进行分析和求解逐步培养诚实守信的习惯4课堂讲授案例讨论(温度转换)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标2目标33教学内容：分支程序设计条件控制结构的特点和执行过程逻辑表达式的应用分支程序设计：单分支、双分支、多分支枚举型程序设计包含创新创业教育内容：如何解决不同情况下的问题问题导入，启发学生思考，并引入概念、知识讲解。重点：逻辑表达式的应用和分支程序设计。难点：理解嵌套的分支程序设计及其逻辑表达式应用能诠释分支程序设计的书写规范理解分支程序设计的基本方法对于相关的小型问题会采用逐步求精的分支程序设计思想进行分析和求解4课堂讲授案例讨论(个人所得税计算、倍数判断、身高预测)课后结合MOOC视频资源进行自主学习目标1目标24教学内容：循环程序设计循环控制结构的特点和执行过程for语句、while语句和do-while语句嵌套循环流程的转移控制语句break和continue简单的程序调试技术和方法。包含创新创业教育内容：1到100的整数求和问题导入，启发学生思考，并引入循环概念、知识讲解。重点：掌握利用循环控制结构设计累加、累乘、统计等算法的基本方法。难点：理解嵌套的循环控制结构的流程控制，以及break语句和continue语句的作用和区别。能诠释循环控制结构的书写规范和程序调试技术能应用循环结构实现累加、累乘、统计、迭代等常用算法对于实际问题通过综合分析能够采用自顶向下、逐步求精、穷举等程序设计思想进行分析和求解6课堂讲授案例讨论(求整数阶乘、偶奇数判断)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标25教学内容：模块化程序设计——函数模块化程序设计的基本概念函数封装和软件复用的概念和意义常用的标准函数及其使用函数的定义与声明函数调用的格式与函数返回值类型函数的执行过程如何为一个函数设置参数函数被调用时，函数参数是如何传递的重点：函数的声明和调用、函数参数和返回值难点：理解模块化程序设计的概念、函数返回值和执行过程、参数的设计原则与参数的传递方式认知函数封装和软件复用的意义能理解函数设计原则和使用方法会根据具体的问题设置合适的函数参数和返回值会使用自定义函数采用模块化程序设计思想求解复杂的实际问题4课堂讲授案例讨论(最大公约数、最小公倍数)课后结合MOOC视频资源进行自主学习目标1目标26教学内容：递归程序设计递归的概念与递归函数的描述递归程序设计的基本思想递归程序的执行过程重点：递归函数的设计与执行过程难点：递归函数的实现机理和执行过程。理解递归的概念会应用递归的程序设计思想求解表达式计算、斐波那契数列等递归问题。逐步培养诚实守信的习惯4课堂讲授案例讨论(汉诺塔、表达式计算、排列组合)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标27教学内容：数组数组的基本知识：数组类型、下标表达式和存储方式数组元素初始化及其访问多维数组的定义常用的排序和查找算法重点：理解数组的概念和使用方法。掌握选择和冒泡排序法。难点：理解选择和冒泡等排序方法。能够诠释数组的基本概念和存储方式能够应用一维和二维数组求解最大值、最小值和查找等问题能够应用选择法、冒泡法等算法采用模块化、穷举等程序设计思想分析和求解一维数组数据的排序逐步培养诚实守信的习惯6课堂讲授案例讨论(数组排序，求最值)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标28教学内容：字符串字符串常量字符串的存储字符串的访问和处理函数重点：理解字符串的存储方式和字符串应用。难点：字符串的应用能够总结解释用数组表示字符串的方法及其特点能够对字符串利用自顶向下、模块化、穷举等程序设计思想进行查找、排序等操作逐步培养诚实守信的习惯4课堂讲授案例讨论(字符串处理)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标29教学内容：指针指针的概念和定义格式指针变量的访问指针和数组、字符串的关系指针数组及其应用利用指针操作数组的方式重点：理解不同类型指针变量的定义和应用方式难点：理解指针与数组之间的关系会诠释指针的定义格式能够详述指针的特点及其和数组的关系具有应用指针变量访问数据进行程序设计的能力逐步培养诚实守信的习惯6课堂讲授案例讨论(国名排序、字符串操作)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标210教学内容：结构体结构体的定义、类型和成员引用结构体数组的定义和成员引用结构体指针的定义和成员引用共用体和枚举类型数据重点：结构体定义，结构体变量的使用难点：结构体指针的概念与使用，结构体与共用体在存储空间占用方面的区别能够概括结构体、结构体数组和结构体指针的定义和成员引用方式能复述共用体和枚举类型数据的特点具有使用结构体组织数据并进行程序设计的能力。逐步培养诚实守信的习惯4课堂讲授案例讨论(多名学生多门课程成绩的处理)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标211教学内容：函数参数传递数组、指针和结构体作函数参数时，参数传递的基本规则指针、结构体作为函数返回值基本原则包含创新创业教育内容：结合材料科学与工程智能设备开发或实验数据分析中需设计函数模块问题导入，启发学生思考，并引入函数、参数传递概念、知识讲解，结合专业知识，最后应用于解决材料科学与工程专业问题。重点：指针和数组作函数参数时参数的传递规则难点：指针和数组作函数参数时参数的传递规则能诠释函数参数传递的机理具有应用带指针函数解决复杂程序设计问题的能力逐步培养诚实守信的习惯4课堂讲授案例讨论(组合数、孪生素数判断)课后结合MOOC视频资源进行自主学习上机目标1目标2目标3四、课程考核序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)作业上机设计考试1目标1：掌握C语言的基础知识和基本语法，了解结构化程序设计的一般方法，熟悉简单的算法，并能用C语言编程解决典型的工程计算问题。对程序设计的基本概念、基础知识、基本算法的理解和应用能力。1010030502目标2：掌握C语言编程应用，掌握开发工具，结合实际问题，选择合适的开发工具、开发语言和算法，解决实际材料科学与工程中的应用问题。针对不同的问题，选择使用适当的工具进行编码和测试，灵活应用。155010303目标3：对新的知识、方法具有较好的自学能力、创新解决问题能力。灵活运用课堂讲授和自学知识解决实际问题，具有创新性。5501020合计3020050100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》五、教材及参考资料1．《程序设计基础》，罗兵,高潮,洪智勇编著，清华大学出版社，2019，第1版，ISBN：9787302532620。2．《程序设计实验指导书》，高潮，罗兵，洪智勇编著，清华大学出版社，2019，第1版，ISBN：9787302532774。3．国家精品资源共享课:/coursestatic/course_3153.html4．国家精品资源共享课:/coursestatic/course_3313.html六、教学条件多媒体教室、校园网网络机房、网络教学云平台。大纲执笔人：罗兵审核人(专业负责人/系主任)：制定时间：2022年9月7日

附录：各类考核评分标准表作业评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：掌握C语言的基础知识和基本语法，了解结构化程序设计的一般方法，熟悉简单的算法，并能用C语言编程解决典型的工程计算问题。对基本概念、方法和理论的掌握超过90%。对基本概念、方法和理论的掌握超过80%。对基本概念、方法和理论的掌握超过60%。对基本概念、方法和理论的掌握不足60%。10目标2：掌握C语言编程应用，掌握开发工具，结合实际问题，选择合适的开发工具、开发语言和算法，解决实际材料科学与工程中的应用问题。每次作业都能够按时完成任务，程序代码的正确率不低于90%，能够自己选择适当的开发工具，并完成参数配置等任务，对代码调试的方法非常熟练。80%的作业能按时完成任务，程序代码的正确率不低于80%，在教师的指导下能选择适当的开发工具并完成参数配置，对代码调试的方法比较熟练。60%的作业能按时完成任务，程序代码的正确率不低于60%，需要在老师的演示下完成工具选择、参数配置和代码调试等工作。超过50%的作业不能按时完成任务，程序代码的错误率超过40%，不知道如何选择开发工具，不会使用代码调试工具。15目标3：对新的知识、方法具有较好的自学能力、创新解决问题能力。能提前或者超额完成相关教学资料的查阅任务。对遇到的相关问题能够自主解决。能按时完成相关教学资料的查阅任务，少部分难点问题需要老师讲解才能理解。需要延时查阅完70%或者以上的教学相关资料。部分知识点需要老师讲解才能理解。不能按时查阅相关资料，大部分知识点需要老师讲解才能理解。5补充说明：本课程总的作业次数应当不少于10次，要求通过在线测试平台递交。若作业出现抄袭情况则本课程总的作业成绩记为0分。上机评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：掌握C语言的基础知识和基本语法，了解结构化程序设计的一般方法，熟悉简单的算法，并能用C语言编程解决典型的工程计算问题。能在限定的时间内针对不同的上机任务采用恰当的程序设计思想进行分析和求解。能在限定的时间内在老师的指导下针对不同的上机任务采用恰当的程序设计思想进行分析和求解。能在老师的指导下采用恰当的程序设计思想进行分析和求解。但是速度较慢，需要延时才能完成。不知道如何选用恰当的程序设计思想，经过延时依然无法完成上机任务。10目标2：掌握C语言编程应用，掌握开发工具，结合实际问题，选择合适的开发工具、开发语言和算法，解决实际材料科学与工程中的应用问题。能熟练使用开发工具进行编码和调试，并在限定的时间内顺利完成任务，代码正确率不低于90%。能使用开发工具进行编码和调试，但软件使用的技巧性不足，代码正确率不低于80%。能使用开发工具进行编码和调试，偶尔需要在他人的协助下完成任务，代码正确率不低于60%。能使用开发工具进行编码和调试，或者经常需要在他人协助下才能完成任务，代码错误率超过40%。5目标3：对新的知识、方法具有较好的自学能力、创新解决问题能力。能够自主编程灵活、创新地解决问题。能够自主编程，较好地解决实际问题。能够编程，但自学能力、创新性不够。部能够自主编程，缺乏自学能力、创新性解决问题的能力。5补充说明：要求通过在线测试