新工科背景下《C語言程序設計》教學改革與探討

任小燕

一、引言

在以互聯網為核心的新一輪的科技和產業革命正驅動著新經濟的迅猛發展的大背景下，我國的企業迫切需要新型的工科人才，高等工程教育改革也受到了社會各界的高度關注。2017年上半年教育部先后以《復旦共識》、《天大行動》、《北京指南》等文件為標志，提出新工科的概念并啟動了我國工程教育改革的人才培養計劃。

我校的《C語言程序設計》課程面向的是大一理工專業的學生，其前驅課程是大學計算機基礎，該課程屬于計算機通識類課程，其理論知識覆蓋了計算機信息編碼、算法、計算機硬件系統、數據庫技術、計算機網絡通信、信息安全、計算機新技術等;授課內容比較寬泛，只能簡單的介紹入門級的知識，受限于學時限制無法深入展開。大部分學生通過該前驅課學習后有了計算機的基本概念，但是沒有系統的程序設計和計算思維理念，在學習C語言這門課程時往往會出現受困于語法細節，忙于調試各種語法錯誤，在該課程推進的過程中會有同學漸漸產生受挫感，進而喪失學習興趣。

二、改革具體措施

為了更好的培養出符合“新工科”需求的工科人才，按照“工程教育專業認證”的要求，經過和各個工科專業專家請教、資深教師討論以及往屆學生的回訪等方式方法，針對C語言課程教學過程中存在的不足，我校對《C語言程序設計》這門課程進行了以下改革措施。

（一）教學內容的調整

傳統的C語言教學內容是按照教材的順序以概述、數據類型、數據計算、順序選擇循環三大結構、數組、函數、指針、結構體等組織教學。而事實上，從編程調試第一個hello world程序開始，學生就開始接觸到各種系統庫函數，但是按照傳統的進度學生在前半個學期學習中會花大量的精力去理解零散的語法、錯誤調試等，沒有形成模塊化程序設計的思想，等到課程后期接觸到函數時就很難對函數整體認知，甚或有部分學生雖然以高分修完了課程，但是完全不能理解結構化自頂向下的程序設計理念，更不論與人合作解決復雜問題參與可能性。為了突破學生教科書代碼式學習方法，提升學生項目合作能力，經過反復的研究論證，我們將C語言的課程教學內容順序做了調整，將函數提前至三大結構;即學生了解了C語言本身支持的數據類型和數據計算后，借助于學生的已有的知識背景引入函數概念。比如通過一個教務管理系統作為切入點，引導學生思考如何自頂向下實現一個復雜系統？這個時候，學生基本沒有復雜的語法概念，教師盡可能地從功能結構劃分的角度引導學生將一個復雜的系統化整為零，劃分成幾個教師管理、學生管理、課程管理、成績管理等子系統，然后將這些子系統逐步求精，細化成若干個功能邏輯功能相對集中、易于實現的模塊。在激發了學生求解問題的興趣后，教師可以趁熱打鐵告知學生函數的益處是代碼重用、共享性性等，并且本課程后面的章節內容的學習會圍繞這個教務管理系統來進行。后面講述三大結構的知識點時，可以結合函數知識點模擬編寫相關的子模塊。比如在實現一個原型的教師管理子模塊的時，就可以結合順序結構，按照數據輸入、數據加工、數據輸出的傳統的處理順序，實現簡單的程序編寫。在此原型系統的基礎上逐步求精，譬如當需要輸入、存儲和管理的數據量比較多時，就可以適時的引入循環結構、結構體數組等概念，啟發學生完善相關子模塊。在優化系統的同時，繼續強化函數的具體應用，從函數名稱命名、函數的參數傳遞、返回值等細節著手，加深理解函數的作用。

將函數教學內容前置后，其后的三大結構、數組、文件、指針等教學內容可以繼續滲透強化函數的知識點，便于將函數的思想貫穿于整個教學、項目實踐環節。這種教學內容的調整一方面可以更好地幫助學生理解并有更多的機會去應用模塊化編程的思想;另外也更利于培養學生算法的認知實踐能力、項目合作能力和計算思維能力。

（二）教學模式革新

傳統的語言類課程教學采用的是教師理論課主講學生模擬代碼編寫實踐的模式，作為一門實踐性比較強的課程，面對尚不具備編程能力和計算思維能力的初學者，面對嚴苛晦澀難懂、易錯的語法對學生是一個巨大的挑戰。為了更好的激發學生的學習興趣，更好的循序漸進地掌握課程知識點，在綜合調研了各種教學模式和教研室研討的基礎上，我校最終將該課程的教學模式革新為基于CDIO的工程教育模式 ，將一個具體的項目的構思、設計、實施作為本課程的整個知識點的大背景。其優勢是一方面充分調動了學生的學習興趣，另外也可以引導學生主動思考、激發學習潛能。在理論教學實施環節中，盡可能的引導學生利用已知的知識背景構建相關的場景解決問題，可以盡可能的把課堂的話語權交給學生，通過學生的討論、講解教師點評的方式推進課程的教學。比如，在介紹數據類型知識點的時候，任課教師可以拋出構建教師實體模型需要采集哪些數據，這些數據以什么樣的結構存儲等問題，請學生上臺講出自己的思想并給出基本的結構，然后教師針對學生的答案進行講評。

（三）教學輔助手段的增加

教學內容的改革避免了傳統教學內容中注重全面的知識點重點不突出的缺陷，教學模式的革新融入了項目、軟件工程的思想，為了更好的實現新工科培養目標，我校在C語言課程改革中充分利用教學輔助手段輔助學生學習。首先，依托校內資源創條件，利用我校已有的求索學堂網絡學習平臺，結合多媒體技術、視頻剪輯技術、互聯網技術等建立了課程互動網站，實現了學習資源的發布、微課的發布、作業發布和部分作業的自動批閱、師生的互動等。其次，充分引入微課、中國大學MOOC平臺等網絡教學平臺為學生自主學習提供了一種可能。這些輔助手段為學生課余的自主學習提供了更多的途徑，掌握學習的主動權，同時也讓學生能更好的專注于主動的基于項目的學習。

（四）教學考核模式的改革

由于單一的考核方式難以體現新工科體系下對學生多個維度的要求，也為更好的激發學生學習積極性，我校對本課程的考核方式做了調整，將期末考試成績分為機試和實驗兩個部分，分值各占60%和40%。機試考查學生課程知識點的掌握度，包括基本的語法、代碼閱讀能力、實際編程能力等。實驗成績主要考核學生每一個小項目的構思、設計及代碼編寫能力，對學生在實驗過程中的創新、溝通合作能力也納入考核范疇。

參考文獻：

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