新工科背景下的C語言程序設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)改革探討

皇蘇斌　趙森嚴(yán)　劉三民

摘要：為了提高C語言程序設(shè)計(jì)課程中學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力，根據(jù)教育部新工科建設(shè)的理念和要求，探索模塊化教學(xué)在C語言程序設(shè)計(jì)理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核管理中的應(yīng)用。以學(xué)生為中心制定任務(wù)驅(qū)動的理論教學(xué)模塊、層次化實(shí)踐教學(xué)模塊和綜合考核管理模塊，激發(fā)學(xué)生對C語言程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)興趣以及提高學(xué)生的自主創(chuàng)新和實(shí)踐能力，進(jìn)而彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，提高C語言課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：C語言程序設(shè)計(jì);模塊化教學(xué);新工科

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0106-02

Abstract： To improve the practical and innovation ability of students in the C language programming course， this paper explores the application of modular teaching in the C programming language course based on the concept and requirements of emerging engineering education. The task-driven theoretical teaching module， hierarchical practical teaching module and comprehensive assessment management module are formulated for students， which is capable of arousing students' interest in C programming language learning and improving the ability of independent innovation and practice. The modular teaching reform for the C programming language course can make up for the disadvantages of traditional teaching and improve the effect of course teaching.

Keywords： C programming language;emerging engineering education;modular teaching

1 引言

為深化工程教育改革，建設(shè)工程教育強(qiáng)國，教育部于2017年2月發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，并于2018年3月發(fā)布了《教育部辦公廳關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》（教高廳函[2018]17號），對“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目提出了新的要求[1-2]。C語言程序設(shè)計(jì)課程作為高等教育理工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門創(chuàng)新性和實(shí)踐性較強(qiáng)的應(yīng)用型課程。該課程在理論教學(xué)和上機(jī)實(shí)踐教學(xué)中主要培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，對提高學(xué)生的工程實(shí)踐以及創(chuàng)新能力具有重要的意義。

C語言語法靈活、結(jié)構(gòu)清洗、功能豐富，且與硬件有著非常緊密的聯(lián)系，兼?zhèn)涞图壵Z言的許多特點(diǎn)和高級語言的優(yōu)點(diǎn)[3]。然而，C語言程序設(shè)計(jì)課程多數(shù)高校開設(shè)在大一第一或者第二學(xué)期，大部分學(xué)生在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言方面基礎(chǔ)薄弱或者沒有任何的基礎(chǔ)，學(xué)生普遍反映C語言知識點(diǎn)多、易混淆，時(shí)常在掌握理論知識的情況下實(shí)際編程實(shí)踐卻無從下手。因此，為了激發(fā)學(xué)生對C語言的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，本文結(jié)合新工科建設(shè)的理念和要求，將模塊化教學(xué)應(yīng)用到課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核環(huán)節(jié)中，進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的教學(xué)研究改革探討。

2 C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題

2.1 教學(xué)模式單一

現(xiàn)有的C語言程序設(shè)計(jì)課程基本采用理論課程結(jié)合上機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)模式。在理論課的教學(xué)中，教師通常運(yùn)用多媒體教學(xué)向?qū)W生講述C語言程序設(shè)計(jì)的理論知識點(diǎn);在上機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，教師布置相應(yīng)的上機(jī)內(nèi)容，讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求鞏固理論課中已學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)。然而，在上述傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生大多是處于被動的機(jī)械式學(xué)習(xí)狀態(tài)，對理論知識點(diǎn)的來龍去脈以及真正的實(shí)際應(yīng)用缺乏相對應(yīng)的理解，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果差，無法體現(xiàn)新工科建設(shè)中對實(shí)踐性和創(chuàng)新性的要求。

2.2 考核方式單一

傳統(tǒng)的C語言程序設(shè)計(jì)考核方式主要分為筆試和機(jī)試兩種。筆試不能很好地體現(xiàn)學(xué)生的動手和實(shí)踐能力;機(jī)試雖然可以體現(xiàn)學(xué)生的動手和實(shí)踐能力，但相關(guān)的教學(xué)目標(biāo)且難以很好地體現(xiàn)。同時(shí)，上述考核形式大多放在期末，使得部分學(xué)生突擊學(xué)習(xí)以應(yīng)對期末考試，進(jìn)而難以提高對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3 缺乏對編程思維的培養(yǎng)

在理論課堂教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)過于強(qiáng)調(diào)C語言的特點(diǎn)、語法、結(jié)構(gòu)等知識點(diǎn)，使得大部分學(xué)生只專注于對C語言知識點(diǎn)的記憶、學(xué)習(xí)和掌握，卻忽略了最重要的編程思維能力的培養(yǎng)[5]，進(jìn)而偏離了新工科建設(shè)對培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型的綜合性人才要求。

2.4 缺乏主動學(xué)習(xí)的興趣

學(xué)生經(jīng)過十年的寒窗苦讀，終于進(jìn)入了大學(xué)的學(xué)習(xí)和生活，學(xué)習(xí)的壓力相對減輕了很多，也脫離了父母的視線范圍，因此學(xué)習(xí)的刻苦程度和高中相比形成了鮮明的對比。由于剛進(jìn)入大學(xué)，學(xué)生對自己的專業(yè)定位不清晰，且第一次接觸計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，對編程思維的培養(yǎng)、知識點(diǎn)的運(yùn)用存在困難。上述問題主要在于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃、動手實(shí)踐少、機(jī)械式學(xué)習(xí)，導(dǎo)致了缺乏對C語言主動學(xué)習(xí)的動力。

3 模塊化教學(xué)的意義

新工科建設(shè)強(qiáng)調(diào)專業(yè)間的交叉融合，而對于課程建設(shè)來說需要進(jìn)一步優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富實(shí)踐形式，切實(shí)提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、動手實(shí)踐和創(chuàng)新能力。在新工科建設(shè)背景下，C語言程序設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)具有重要的意義，具體如下：

3.1 符合新工科建設(shè)理念下的人才培養(yǎng)要求

新工科建設(shè)要求改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，培養(yǎng)面向新領(lǐng)域的新型工程科技人才，即培養(yǎng)社會所需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型綜合性人才。C語言程序設(shè)計(jì)的模塊化教學(xué)主要以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)踐，將所學(xué)理論知識在實(shí)踐中應(yīng)用，進(jìn)而顯著提高課程的教學(xué)效果。

3.2 提高動手實(shí)踐能力

C語言程序設(shè)計(jì)課程知識點(diǎn)繁雜、易混淆，學(xué)生初次接觸時(shí)難以很好地理解和掌握。在上機(jī)實(shí)踐的時(shí)候?qū)W生經(jīng)常不知如何下手、如何學(xué)習(xí)編程思維。模塊化教學(xué)以做好學(xué)生引導(dǎo)，優(yōu)化教學(xué)方法為基礎(chǔ)，劃分符合專業(yè)特色的教學(xué)模塊，并制定相應(yīng)模塊的實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

3.3 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

C語言程序設(shè)計(jì)是大多數(shù)學(xué)生初次接觸的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃厚，且部分學(xué)生存在抵觸心理。模塊化教學(xué)可以從學(xué)生的需求出發(fā)，打破常規(guī)，改變傳統(tǒng)的機(jī)械式教學(xué)，融入專業(yè)建設(shè)需求和職業(yè)實(shí)景，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4 新工科背景下C語言程序設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)改革措施

以新工科建設(shè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，探索模塊化教學(xué)在C語言程序設(shè)計(jì)理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核管理中的應(yīng)用。以學(xué)生為中心，制定任務(wù)驅(qū)動的理論教學(xué)模塊、層次化實(shí)踐教學(xué)模塊和綜合考核管理模塊，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)C語言的興趣和自主創(chuàng)新實(shí)踐能力。具體的教學(xué)改革內(nèi)容如下。

4.1 任務(wù)驅(qū)動的理論教學(xué)模塊

根據(jù)新工科建設(shè)在工程教育方面的要求，以實(shí)際工程任務(wù)為導(dǎo)向，按照課程內(nèi)容與工程任務(wù)的關(guān)聯(lián)程度來制定教學(xué)模塊。通過設(shè)置合理的教學(xué)模塊，將C語言的基礎(chǔ)知識融入具體的工程任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生從機(jī)械式被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向以應(yīng)用為導(dǎo)向的主動學(xué)習(xí)模式，改變以往教學(xué)中存在的教學(xué)模式單一、刻板枯燥、學(xué)生興趣不高等問題。

4.2 層次化實(shí)踐教學(xué)模塊

為了培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的編程思維，加深對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言的理解程度，切實(shí)提高學(xué)生在實(shí)際工程任務(wù)中分析問題、解決問題的能力，我們在C語言程序設(shè)計(jì)的上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中使用層次化實(shí)踐教學(xué)模塊。（1）基礎(chǔ)層，鞏固基礎(chǔ)知識。將C語言理論基礎(chǔ)知識加入上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步讓學(xué)生做到知其然并且知其所以然。（2）進(jìn)階層，培養(yǎng)編程思維。根據(jù)教學(xué)模塊制定上機(jī)任務(wù)，借助大量上機(jī)實(shí)踐提高學(xué)生對程序設(shè)計(jì)中選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組和函數(shù)等的理解與掌握，做到靈活應(yīng)用、舉一反三，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的編程思維以及提高動手實(shí)踐能力。（3）應(yīng)用層，提高協(xié)作能力。根據(jù)模塊化教學(xué)內(nèi)容，制定綜合性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，將學(xué)生進(jìn)行分組管理，讓學(xué)生之間進(jìn)行互相幫助，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以快速地掌握程序設(shè)計(jì)知識。

4.3 綜合考核管理模塊

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)C語言的積極性以及自主創(chuàng)新實(shí)踐能力，在考核模塊中綜合考慮多方面因素，除了傳統(tǒng)的理論和上機(jī)考試外，引入創(chuàng)新加分機(jī)制。一方面，在理論教學(xué)模塊中建立例題檔案，將學(xué)生對例題的掌握程度計(jì)入考核成績;另一方面，在實(shí)踐教學(xué)模塊中建立綜合實(shí)踐題，根據(jù)學(xué)生的動手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作情況來進(jìn)行計(jì)分，并計(jì)入考核成績。通過創(chuàng)新加分機(jī)制，形成良性的競爭循環(huán)，進(jìn)而慢慢地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力。

5 結(jié)論

針對新工科建設(shè)中要求培養(yǎng)面向新領(lǐng)域的新型工程科技人才，本文對C語言程序設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)改革進(jìn)行探討，以學(xué)生為中心，提出了任務(wù)驅(qū)動的理論教學(xué)模塊、層次化實(shí)踐教學(xué)模塊和綜合考核管理模塊，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)C語言的興趣，提高學(xué)生在實(shí)際問題中分析問題、解決問題以及自主創(chuàng)新和動手實(shí)踐的能力。

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【通聯(lián)編輯：王力】