提升C語言編程實踐能力的對分課堂教學改革探索

摘 要：C語言是計算機類專業重要的基礎課程，但實踐教學反映，學生普遍存在實踐能力差的問題。因此提出旨在提高學生實踐能力的對分課堂教學模式。首先分析C語言教學存在的問題與研究現狀，再介紹對分課堂教學模式。在此基礎上，提出基于對分課堂的教學過程管理方案，實現課前準備、課堂教學、課堂交流和反饋、作業批改和課程考核等5個環節的全面管理。教學實踐證明，對分課堂教學過程管理改革方案是一種有效方案，課程考試及格率從46.91%提高到94.54%，極大提高了學生C語言編程實踐能力、改善了學習效果。基于對分課堂的教學過程管理方案符合能力導向教育的要求，有助于實現以學生為中心的高效率課堂教學，具有一定可操作性和推廣性。

關鍵詞：C語言程序設計;編程實踐能力;教學過程管理;對分課堂;過程考核

DOI：10. 11907/rjdk. 192028 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）002-0217-05

英標：Teaching Reform of Improving Practical Competency of C Programming Using on PAD Class

英作：LIANG Xin-yuan

英單：（College of Computer Science， Chongqing Technology and Business University， Chongqing 400067， China）

Abstract：C programming is an important course for computer majors， but the poor practical competency is the core difficult of C programming teaching， so this paper tries to improve students practical ability through the teaching mode of presentation assimilation discussion（PAD） classroom. Firstly， the teaching problem and research situation of C programming was discussed. Secondly， PAD was introduced. Then， the paper put forward a teaching process management scheme based on PAD， which realizes the comprehensive management of five links， such as pre-class preparation， classroom teaching， classroom communication and feedback， homework correction and curriculum assessment. Teaching practice shows that it is an effective teaching management scheme based PAD Classroom to obviously enhance students practical competency and improve learning effect of C programming， which can raise the passing rate from 46.91% to 94.54%. Therefore， the scheme meets the requirements of competency-based education， and it is helpful to achieve student-centered and efficient classroom teaching， which proves the scheme is operable and can be popularized.

Key Words：C Programming; programming practical ability; teaching process management; PAD classroom; process assessment

0 引言

人才培養是高等學校最根本的任務，其培養質量高低取決于教學過程質量管理水平與監控力度[1]。為保證人才培養質量，其核心是對教學過程實施全面管理，課程教學過程管理是教學質量的根本保證[1]。李長熙[2]對2004-2013年國內11種高教類核心期刊論文統計發現，有關高校教學質量管理和提升的論文有1 410篇，教學質量過程控制成為近年研究熱點，但是教育界理論研究居多，研究成果可操作性不強。主悔[1]從教師的角度認為，教學管理質量控制主要由備課、教學、輔導、批改和考核5個要件構成，這是最基本的教學要求和必不可少的環節。本文針對這5個環節，提出基于對分課堂的教學過程管理方案。

1 課程教學問題與研究現狀

C語言程序設計（又稱為程序設計基礎）是計算機類專業學生的專業基礎課，也是部分理工科專業的公共課。能力導向教育（Competency-based Education，CBE）由美國心理學家麥克萊蘭（McClelland）提出，他認為核心能力是學生成功就業與可持續發展的關鍵要素。C語言程序設計等程序設計類課程實踐性非常強，培養學生實踐能力是核心教學目標[3]。如何提高學生實踐能力成為當前程序設計類課程教學改革難點。

傳統教學培養學生實踐能力效果較差。教學集中于語法知識學習，大多數考試也以考查語法知識為重點，導致學生語法掌握扎實，但解決實際問題的能力薄弱。文明瑤[4]調查顯示，學完C語言程序設計課程后能熟練掌握、靈活運用的學生不到總人數的10%，大部分學生只能應付考試，甚至約5%的學生采取放棄態度。

程序設計類課程存在的主要教學問題包括：①教學準備不充分，教學內容設置不當，教學內容組織和安排不合理;②教育理念和教學方式不恰當，教學方式單調，沒有體現學生的主體地位，學生學習興趣沒有得到良好激發;③實驗教學觀念落后，實踐形式單一，實踐管理落后;④學生缺乏必要輔導，學習效果信息反饋不到位、不及時;⑤考核方式不合理，學生實踐能力弱，教學質量反饋控制不合理。綜上所述，程序設計類課程教學方法與教學過程管理均存在問題，無法提高學生實踐能力。

針對以上問題，學者進行了積極探索。魯紅英[5]針對目前高校C/C++語言程序設計課程教學現狀及存在的問題，構建了一套教材體系完善、教學資源豐富、教學手段先進、教學評價合理、考核方式差異化的教學體系，但缺乏教學效果定量分析;朱曉旭[6]提出程序設計類課程過程性考核方案，并開發了相應軟件管理系統支持過程性管理，但同樣對教學效果缺乏定量分析;戴蒙[7]提出了該門課程具體過程化考核方案，可分成4大模塊進行上機考試，機器自動閱卷，但沒有能力開發或者沒有購買自動考試系統的學校則無法操作，實踐效果不佳;梁新元[8]提出了一套教學過程管理方法，可明顯提高學生實踐能力，但要求較高的教師參與度，實踐中教師教學任務繁重，難以分出較多精力參與，因此該方法不具有推廣性。

目前研究暫時沒有提供有效可操作的教學方法和過程管理方式，難以覆蓋程序設計類課程教學管理的全過程。因此本文擬采用對分課堂教學法，從備課、教學、輔導、批改和考核共5個環節，提出以實踐能力為核心的教學過程管理，進行有效的質量控制，提高教學有效性。

2 對分課堂

“對分課堂”是復旦大學張學新教授[9]基于腦科學與心理學原理提出的原創新型教學模式，2014年在復旦大學本科課程上取得良好的教學效果。對分課堂將課堂教學過程預設為在時間上清晰分離的3個環節：講授（Presentation）、吸收（Assimilation）和討論（Discussion），簡稱為PAD課堂（PAD Classroom）。教師讓出部分課堂時間，交給學生掌控和主導，形成師生對分課堂的格局，使課堂教學過程發生結構性變革[9]。對分課堂有兩個核心要素需要強調：①將一半課堂時間分配給教師講授，將另一半分配給學生討論，時間上的對分可以根據實際情況進行針對性調整;②將教師講授和學生討論在時間上錯開，讓學生在中間進行自主學習和個性化吸收，即本堂課討論上堂課講授的內容。這樣的“隔堂討論”是對分課堂與傳統討論式課堂的根本不同，也是對分課堂的關鍵創新之處[10]。對分課堂形成“以學生為主體、以教師為主導”的教育新理念，通過對分課堂教學法能充分調動學生學習積極性，提高學習興趣，提升課堂教學效果與質量[11]。

從2014年提出以來，張學新教授的對分團隊在全國進行了推廣，該教學模式在上千所高校的數千門課程和數百萬學生群體中得到應用，已成為與MOOC和翻轉課堂并列的教學方法。2018年，張教授因提出對分課堂教學模式而入選教育部第五屆全國教育改革創新先鋒教師（全國共15個）[12]。短時間內對分課堂在眾多學科門類上成功實踐，得到廣泛和高度認可，顯示了其優異的普適性和有效性。

對分課堂從教到學、從布置作業到批改作業、從課堂管理到考核，覆蓋所有教學環節。因此，對分課堂可實現以學生為中心，充分調動學生學習積極性，實現程序設計類課程的教學過程管理與質量控制，培養核心素養，培養實踐創新能力。

3 基于對分課堂的教學全過程管理改革方案

教學是由教師的教和學生的學組成的一種人類特有的人才培養活動。教學環節包括備課、上課、作業、輔導、檢測等，這些環節均直接影響最終質量。教學全過程管理的基本思想是完善教學各環節，做好教學過程管理與質量監控。

本文以2017級和2018級計算機專業C語言程序設計課程教學為研究對象，分析和總結對分原理在教學過程管理與質量控制中的實現方法，構建適合C語言程序設計課程的教學過程管理體系，提高學生實踐能力。

3.1 課前準備

課前準備主要包括教師準備和學生準備兩部分。

上課之前老師需作好課前準備，精心備課，每次備課重點不同。重慶工商大學從2017級開始采用對分課堂指導下的講練結合教學法。教學過程中時間控制成為難點，如何在有限時間內完成教學任務，實現講練結合，使課堂討論成為課堂管理重點。因此，備課重點從傳統的精心制作課件調整為設計教案。由于講練結合必須安排一部分時間讓學生練習編程，對分課堂法要求在課堂上進行討論、提問和回答問題，因此，教學方案設計必須精確到每一分鐘。為此，首先針對2017級精心設計C語言程序設計教案，該教案強調講練結合（見表1和表2），在反思的基礎上對2018級教案進行優化和完善。

教師備課前還需進行學情分析。計算機專業新生計算機專業素養參差不齊、差異較大。由于學生基礎不同，給講練結合法帶來巨大挑戰，因此，學生需在正式上課前作好相應準備。

學生準備部分主要包括準備筆記本電腦、安裝軟件和課前預習。由于采用講練結合，因此正式上課前學生需準備好筆記本電腦，安裝相應編程軟件。為提高教學效率，要求學生課前學會電腦操作，并具備一定的鍵盤速度。學生課前準備也可安排在第一周的實驗課上完成，以減輕教師工作量。對分課堂反對預習，主張課后復習，因此平時上課前不要求學生預習。

3.2 課堂教學

對分課堂把課堂教學分為講授、內化吸收和討論3個階段，可以再分為5個關鍵環節：講授、獨立學習、獨立做作業、小組討論和全班交流[11]，其中小組討論和全班交流是課堂教學環節，重要性突出。

3.2.1 課堂講授

課堂教學主要采用講練結合法，即老師講授與學生上機練習交替進行，采取理論和實驗一體化方式教學。在表1中，老師講完知識點和案例后，馬上安排一定時間讓學生上機完成指定練習任務，然后老師講解下一個知識點和案例，學生再完成下一個練習任務，如此循環往復。

在傳統課堂中，教師必須講得事無巨細、全面、生動、透徹;但是，對分課堂的講授原則是“精講留白”[11]。在表1所示的授課教案中，兩節課80分鐘，教師講解55分鐘，學生練習35分鐘，超時10分鐘。老師講授時間從原來的80分鐘減少到55分鐘，還要播放演示視頻或現場演示。因此，教師進行選擇性精講，僅講授最主要的知識點及注意事項，不過分強調細節。

本門課程共80學時，理論48學時，實驗32學時。實驗課主要安排對分課堂的小組討論、學生提問和教師解答。由于采用理論和實驗一體化方式進行教學，實驗課上也會安排講授和練習任務，如表2所示。理論課48學時需為學生預留約一半的課堂時間練習上機編程，因此，對分課堂上老師講授的時間大幅減少。通過統計得知2017級講授用時26.35學時，2018級講授用時29.85學時，平均不超過30學時，少于傳統講授的48學時。而傳統講授方法即使安排48學時，還時常出現課時不夠、需占用實驗課時間的情況，或者教師快速講完教學內容，無暇顧及學生感受，學生沒有時間充分思考和消化。對比之下，對分課堂實現了高效授課，做到精講留白。講課過程中很少用PPT，講解知識時只講解主要內容和特別重要的語法點。對于不太重要的知識點，或以前占用較多課時的語法細節基本略過，并將其作為留白部分，讓學生在課堂練習和完成作業的過程中建構知識，在該過程中既可展示自己收獲或解決了的問題，也可針對性提出問題。對分課堂中，老師需去自我中心，扮演引導者、輔助者的角色，做到精講少講，幫助學生完成知識構建。

3.2.2 獨立學習

對分課堂中的內化吸收分為獨立學習與獨立完成作業兩個環節。獨立學習主要內容是讀書、復習、獨立思考和總結，可以放在課堂上完成，更多時候是放在課后完成。在表1所示的理論課堂授課執行中，80分鐘的課中學生上機練習35分鐘，學生需完成驗證性實驗和少量改寫實驗，獨立學習;在表2的實驗課堂授課執行中，學生進行23分鐘上機練習，在模仿編程過程中，學生內化吸收老師講授的知識，提高編程實踐能力。因此，在學生課堂練習階段可實現獨立學習。

3.3 獨立作業與作業批改

課后學習主要內容是讀書、復習、獨立思考、完成作業，其中作業是連接講授與討論的核心環節，是對分成功的關鍵和實施對分最重要的抓手[11]。張學新教授[11]認為：作業目的是引導、督促學生課后復習，保證其理解基本內容，為深入、有意義的小組交流和討論作好鋪墊和準備。

在2017級和2018級C語言程序設計課程教學中每周布置1次實驗作業，每次實驗作業一般布置4道編程題，進行設計性實驗，起到檢驗、引導和督促學習的作用，實現內化吸收。為保證學生獨立完成作業，需從紀律規則上杜絕抄襲：每發現一次記3次0分，發現第2次再扣3次0分，發現第3次直接“掛科”。實踐教學中通過嚴格管理，學生基本能獨立完成作業。

對分課堂批改作業非常簡單。作業分為3、4、5共3個等級，作業批改從完成、態度與新意角度進行評價，應付完成評定為及格3分，態度認真評定為良好4分，有新意和創意評定為優秀5分。采用對分思想評閱作業，只需簡單區分學生的及格、良好和優秀等級，打等級3～5分，大幅提高了作業批改速度。2018級計算機3個班共有168名學生，將作業批改分為詳閱、簡閱和不閱共3種方式，分別占 1/4、1/4和1/2。詳閱方式要給出分數和優缺點簡單評語，簡閱方式只給出分數即看一眼就給分，不閱方式只要提交正確就給5分。

3.4 討論互動與教學反饋

課堂上還采用了對分課堂法，實現課堂討論和師生互動。課堂討論環節分為小組討論、教師抽查、自由提問、教師總結等部分。后3個環節也可統稱為“全班交流”。小組討論通常3～4人一組，討論時間10～20分鐘。要求學生圍繞作業，寫出“亮考幫”，小組討論互相切磋學習，共同解決問題。小組討論解決不了的問題，再通過全班討論或向老師提問解決。“亮考幫”是“亮閃閃，考考你，幫幫我”的簡稱，其中“亮閃閃”是本次學習的收獲，“考考你”是指本次獨立學習中自己掌握了其他同學可能不會的內容，或者幫老師出一些題目考查他人，“幫幫我”指本次學習中自己不會的疑問。“亮考幫”是討論工具，也是老師了解學生作業情況的依據。

在該教學模式下，學生課堂討論積極。課堂時常出現學生討論非常激烈，討論時間額外延長的情況。為保證小組討論效果，主要從隨機實現固定分組、隨機指定小組主持人、制定提問記錄表和發送作業批改情況等方面著手，有效提高討論質量。在2017級計算機2個班和2018級計算機3個班教學中，對分課堂的小組討論主要安排在每周實驗課上進行，時間安排如表2所示。討論內容為前次作業，采用的是隔堂對分，沒有采用當堂對分。討論前老師會將學生的實驗作業及其批改情況、優秀典型和主要問題反饋給學生，通過作業反饋，學生能夠了解自己存在的問題，學習到多種代碼實現方案。小組討論過程中老師走動觀察學生討論情況，不評價和介入小組討論。

學生提問非常有代表性，有些小組提出許多深入而精彩的問題。原來在傳統課堂需要老師仔細講解的注意事項和細節問題以及需要老師精心設計的問題，現在學生基本上可通過自己探索解決，或通過小組討論解決，對小組討論沒有解決的問題向老師提出。學生通過小組討論建構知識和解決問題。學生討論之后是學生提問環節，老師會隨機選擇學生提問，然后記錄主要問題，老師針對學生提出的問題進行回答，最后將批改作業中存在的主要問題進行簡單講解，同時展示優秀作品。

整個教學過程中要求學生按照小組形式坐在一起，學生在課堂練習階段也可以小聲討論、幫助同學解決問題，老師也會在教室巡回走動幫助學生解決問題。課后，個別學生還可通過QQ向老師提問，老師課后可給予個別解答。

3.5 過程性學習與形成性過程考核

傳統課堂中往往通過期中或期末考試評估學生成績，學生普遍出現考前高度緊張、臨時抱佛腳的現象，學習效果差，這些現象其實是教學失敗的標志[11]。張學新教授[11]認為：對分課堂主張把為實現有效學習付出的努力分散到整個學期，使學生轉向過程性學習，淡化學習結果，強化學習過程。

傳統課堂中，平時成績與期末成績比例分別是30%和70%，無法充分調動學生學習積極性。對分課堂中，理論成績由平時成績和期末考試成績各占50%構成，平時成績通過6次理論作業取平均分得到;實驗成績由平時成績、半期上機考試成績和期末上機考試成績組成，分別占50%、25%和25%，平時成績通過10-12次作業取平均分得到。通過強化學習過程管理，充分調動了學生學習積極性。

檢測和質量控制是教學過程管理的關鍵環節，是檢驗和控制教學質量最核心的環節，所有其它環節均為教學質量服務。嚴格的質量檢測和控制措施是保證質量的關鍵步驟，影響整個教學質量控制過程。嚴格的上機考試最能反映教學質量與學生實際能力水平。對分課堂實驗上機考試禁止使用書籍參考資料、網絡、U盤和手機，嚴格保證考試質量和水平。考試采用A、B、C、D 4套試卷進行考試，保證相鄰同學之間的試卷完全不同，上機考試座位和試卷需錯開安排[8]。

4 對分課堂教學過程管理改革實踐效果

教學改革成果主要體現在提升學生實踐能力，培養學生核心素養上，符合能力導向教育的要求，實踐教學效果非常滿意。

學生實踐能力大幅度提升，充分說明了教學方法改革的有效性，對分課堂教學法明顯優于傳統教授法。相對于傳統教學，對分課堂明顯提升了學生實踐能力，如表3所示。傳統教學中，老師精心準備課件，講解全面，個人精力投入巨大，但教學效果并不理想。通過表中的數據分析可以看出，采用對分課堂教學法實現課堂討論，采用講練教學法實現理論和實驗結合，理論課堂進行上機練習的教學方式非常成功。2014-2016級計算機課程采用傳統講授法，即理論課上老師講課件，實驗課上學生上機練習。僅期末上機考試，平時作業很少批改和反饋給學生。2017和2018級計算機教學通過對分課堂教學方法的改革和過程管理，學生編程能力有很大提高，平均代碼行、平均分、優秀率、優良率和及格率均大幅度提高。與傳統教學班相比有較大程度提高，及格率提高47.63%，優秀率提高45.74%，優良率提高57.35%，平均分提高33.45分，平均代碼行提高80.88行。大部分同學從不會編程變為可熟練編程，同時編碼規范性好，初步具備了工程意識。

表4給出了不同教學法下期末計算機編程能力對比分析，展示了ABC 3個編程能力等級學生人數及其占比。A級為成績在70分及以上的同學，表示編程優秀的學生;C級為40分以下的學生，表示基本沒有編程能力;其他學生是B級，表示具備普通編程能力的學生。從這些數據可以看出，對分教學大幅提高了編程能力，A級編程優秀學生比例非常高，比傳統教學提高53.62%。B級和C級學生比例較低，對分教學比傳統教學B級普通編程能力的學生比例降低23.16%，C級不具有編程能力的學生比例降低30.46%。

5 結語

教改實踐證明，基于對分課堂的C語言教學過程管理方案以學生為中心，實現從教到學、從布置作業到批改作業、從課堂管理到考核的全過程管理，可大幅提升C語言程序設計課程教學質量，提高學習效果和學生實踐能力，符合能力導向教育要求，具有很強的可操作性與一定的可推廣性。

同時本文提出的方法還存在許多不足，需進一步改進和完善。如怎樣提供更加有趣且合適的教學材料，如何采用更好的方法激發學生學習興趣從而更好地調動學生學習積極性;同時學生學習能力與邏輯思維能力還需進一步優化，以增強對分課堂教學的普適性與可推廣性。

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（責任編輯：江 艷）