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《C语言程序设计》课程思政教学案例(一等奖)

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《C语言程序设计》课程思政教学案例(一等奖)

1 C/C语言程序设计课程思政教学案例(一等奖) 一、课程简介 C/C语言程序设计是高校大学生的计算机类通识课程,是 通向计算机编程语言世界的入门课程,是所有计算机技术应用的奠 基石,在培养学生计算思维和逻辑思维、设计算法解决专业具体问 题的综合性高级应用人才的全局中,占有重要地位。课程遵循“以 赛促学、以赛促练”的教学理念,采用线上线下混合教学模式,将 课程学习与 ACM 协会培训、OJ 平台排位赛训练的多维学习空间无缝 连接,旨在培养学生学以致用和自主学习意识、团队协作能力、压 力下完成设计任务的挑战精神,培养严谨求实、敢于创新的科学精 神。通过系统学习和上机训练,使学生掌握计算机编程和模块设计 的基本知识和技能、学会常用的数据结构和算法设计方法,具备逻 辑推理、数学建模、编程实现和计算机系统能力,为后续信息类课 程学习和专业知识应用提供有效工具和创新基础。 二、教学目标 (一)本讲的课程思政教学目标 1.以“引导学生厚植爱国主义情怀”为思政目标,通过讲授递 推算法求解圆周率 π 的应用(教学),融入“中国故事”思政元 素,古代科学家刘徽和祖冲之最早提出计算圆周率的方法,彰显古 人的聪明才智,是中华民族的骄傲,是我们民族和文化自信的源泉 (思政)。 2.以“引导学生培养奋斗精神”为思政目标,通过视频演示古 2 代科学家计算圆周率的割圆术过程和无限逼近思想(教学),穿插 先人不为名利为科学献身的故事,引入“奋斗精神”思政元素,永 远是我们学习的榜样,是我们敬仰和传承的民族精神(思政)。 3.以“引导学生增长知识见识”为思政目标,通过类比和案例 演示古代科学家割圆术逼近法计算圆周率和现代迭代算法求解圆周 率(教学),切入“科技创新”思政点,对比体悟现代计算工具的 优势(教学),鼓励学生掌握先进的科学技术,完成“科教兴 国”、“民族复兴”之伟大使命(思政)。 4.老师在“讲授”和“演示”点播后,学生上机练习,通过设 置迭代次数和迭代终止精度,观察算法的执行时间和圆周率 π 的精 确位数,感受古代科学家的伟大发明和现代计算工具的超快速度, 在“感受”、“反思”和“体悟”中再次强化知识点和思政点的碰 撞共鸣,形成永久的固化和记忆。 (二)案例如何体现课程思政教学目标 1.引导学生厚植爱国主义情怀,引导学生培养奋斗精神 本节课讲解的“递推算法”,关键是递推公式,首先让同学看 几个式子 公式的共同点就是求解圆周率,引发问题古人是如何计算圆 周率的 3 故事资料早在公元三世纪,魏晋时期数学家刘徽利用割圆 术,用圆内接六边形起算,令边数加倍,以圆内接正 3*2n 边形的面 积为圆面积的近似值,再利用公式圆周率圆面积/半径 2 来得 到圆周率 π 的近似值。 他在著作九章算术中描述割之弥细,所失弥少,割之又 割,以至于不可割,则与圆合体,而无所失矣。他是中国最早明确 主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。刘徽的一生是为数学 刻苦探求的一生。他虽然地位低下,但人格高尚,他不是沽名钓誉 的庸人,而是学而不厌的伟人,他给我们中华民族留下了宝贵的财 富。 南北朝时期杰出的数学家、天文学家祖冲之,在著作缀术 中,算出圆周率(π)的真值在 3.1415926 和 3.1415927 之间,相 当于精确到小数第 7 位,简化成 3.1415926,祖冲之因此入选世界 纪录协会世界第一位将圆周率值计算到小数第 7 位的科学家。祖冲 之还给出圆周率π的两个分数形式22/7(约率)和 355/113 (密率),其中密率精确到小数第 7 位。祖冲之对圆周率数值的精 确推算值,对于中国乃至世界是一个重大贡献,后人将“约率”用 他的名字命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。 两位古人数学家的人格魅力和科学探索精神,为世人敬仰,更 是我们民族的骄傲,是我们坚持道路自信和文化自信的源泉。 2.引导学生增长知识见识 古人手工计算可以将圆周率精确到小数位第 7 位,计算机编程 4 求得的圆周率精度达到多少 古人采用最原始的人工计算,尚能将圆周率推算出这么高的精 度,可见科学家的严谨的科学态度。随后演示递推算法设计的圆周 率程序,通过调整精度对比运行结果,从循环次数可知,每提高一 位精度运算次数就要提高几十倍甚至几百倍,从中体会现代计算工 具速度之快、计算能力之强大,从而鼓励学生好好学习,掌握最新 的计算技术,承担伟大民族复兴的重任。 3.问题启发、案例演示、线上视频、对比分析、上机验证,多 种教学方法和教学环节,让学生全方位多形式感悟思政元素,引发 思考,产生共鸣 公式的由来源远流长,引出我国古代数学家计算圆周率的故 事 视频播放一个是刘徽和他的割圆术,另一个是祖冲之和圆周 率的高效计算,从中感悟我中华民族的聪明才智,上下五千年文化 的璀璨光辉,引导身为中华儿女的自豪和爱国主义情怀。 随后案例演示,学生自己动手训练递推算法设计的圆周率程 序,通过调整精度对比运行结果,从循环次数可知,每提高一位精 度运算次数就要提高几十倍,从中体会现代计算工具的强大,科技 就是生产力的力量,从而鼓励学生好好学习,承担伟大民族复兴的 重任。 三、课程思政案例内容 (一) 案例的引出 5 1.线上活动 观看教学平台教学视频祖冲之和圆周率。 2.任务发布 观察公式,总结出公式中各项之间的关系。 3.教师活动 视频中提到了刘徽和割圆术,讲到祖冲之计算的圆周率,随之 将我国古代科学家计算圆周率的故事资料展现给同学,学习思考讨 论。 4.学生讨论 刘徽有哪些人格魅力值得我们学习 祖冲之的伟大贡献是什么 你从中有哪些感悟 多少年后才有了公式 2公示 2 中各项之间存在什么关系 (二)案例内容 1.授课内容 1)什么是递推算法 今天我们学习递推算法,计算机程序设计中最常见的算法有枚 举法、递推法、迭代法、递归法、排序和查找法,递推算法是一种 简单的算法,即通过已知条件,利用特定关系得出中间推论,即递 6 推公式,然后根据公式找出下一项,直至得到结果的算法。实现递 推算法的关键是找出递推公式,今天我们就以计算圆周率为例讲解 如何归纳递推公式而完成算法设计。 同学们观察这三个公式,都是完成了一个重要常数的计算,什 么常数对,圆周率。我们不得不说说我国古人是如何计算圆周 率,引出本次课程思政案例。 2)播放视频祖冲之和圆周率 3)问题讨论 谁是计算圆周率第一人如何计算的计算结果是多少 4)归纳递推公式 通过仔细观察公式 2,发现相邻两项之间具有固定关系规律, 下一项的分母是前一项分母2,这个规律就是递推关系。如数列 1、1/3、1/5,观察前 3 个数,大家就能推断出下面的数是 1/7、 1/9,于是得到递推项an11/an2 相邻两项的符号不同,通过(-1)n 解决。于是得到递推公式 5)编写程序并运行观察结果 7 递推过程可以无限循环下去,whilefabsa1e-7;语句是循 环终止条件,即极限终止或者无限逼近的终止。调整 whilefabsa1e-7;语句,分别设置 1e-5 和 1e-9,观察 π 的 结果和循环次数变化,通过调整精度对比运行结果,

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