一流本科專業背景下C語言程序設計混合式教學模式研究

摘要：針對目前一流本科專業背景下C語言程序設計教學中缺乏系統性以及綜合能力提升不足等問題，在進一步深入研究線上線下混合式教學的基礎上，提出C語言程序設計混合式實驗教學新模式，促進高校C語言程序設計課程教學質量全面提升，推動“知識、能力、素質”三方面教育相融合。

關鍵詞：一流本科;C語言;程序設計;混合式;教學模式

一、一流本科專業背景下C語言教學新要求

隨著當前我國相關產業結構的不斷轉型及發展，在一流本科專業背景下各行各業不僅需要相對專業和實踐技能扎實的人才，同時更需要學科融合的創新型人才。新形勢下，一流本科專業建設對C語言教學也有了新的要求。一流本科專業的建設更加側重于實踐和生產合作，促進跨學科融合。一流本科專業背景下促進學科的整合，是指以某種邏輯將單個模塊內的不同知識匯集在一起，并學習使用一門或多門課程的深入知識來解決問題。交叉與融合是創新型工程人才培養的核心，C語言的教學也必須向多學科思維領域發展，促進C語言教學人才具備多專業領域知識，形成復合型人才。

二、C語言程序設計教學現狀分析

C語言程序設計課程是高校非計算機專業的專業基礎課程。它是各種專業技術應用的重要基礎，同時也是各種實踐環節的軟件工具。這門課程的覆蓋面相對很廣，應用性較強，學生的實踐能力和綜合素質起著至關重要的作用。開設C語言程序設計課程能夠促進學生的實踐能力提升，在課程體系中起著不可或缺的作用。目前，C語言程序設計教學中最常見的問題是：

1.教學內容抽象，學生不感興趣，理解不透徹。目前，“C語言程序設計”課程的內容越來越抽象，學生可能會因為不容易理解的抽象知識而失去學習興趣。此外，這些教學項目通常針對大一學生，他們中的大多數人對個人專業的看法相當模糊。傳統的知識點教學觀念不面向探究性學習方法，導致學生興趣逐漸下降。

2.教學方法落后，不能滿足個性化、多樣化和創新性的學習需求。“以教師為導向”的教學模式目前在教學過程當中占主導地位，與“以學生為中心”的學習模式相比，仍有許多不足之處，創新意識和創新能力的培養并不能在一定程度上有效提高學生的整體素質和創新能力。

3.評價方法單一，項目評估和評估標準在提升文化、整體素質和創新能力方面的作用不明確。目前，大多數高校采用“平時成績+期末考試成績”的方法對C語言程序設計課程進行評價。常規成績以學生每次實驗課程結束后提交的實驗報告作為基礎，教師根據學生實驗報告的結果進行評價。最終結果取決于學生的筆試成績，而目前相對較為單一的考核方式并不能真正檢驗學生的綜合素質和創新能力。

三、混合式教學模式的內涵及應用思路

在當前教育創新實踐過程中，由于受到疫情的影響，大部分高校都是采取在線教育，在線教育是目前一種新的教育模式，它可以在一定程度上憑借不受地域和時間限制，以及對學習的個性化支持等優勢，是高等教育改革的重要驅動力，為了能夠在一定程度上充分利用相關線上以及面對面教學的優勢，線上線下混合教育模式應運而生。這一模式目前已被大量學者采用，并在不同學科進行了理論和實驗研究。線上線下混合教育正在將傳統的“以教師為中心”的模式轉變為“以學生為中心”的教學，主要通過課前學習、自主在線學習、挑戰性課堂教學以及線上線下教學，對相關程序的深入審查和評估。“自主學習”模式的轉變，既能在一定程度上有效發揮教師在備課、學習、指導、討論、反思、實踐、綜合等方面的引導、啟發和導向作用，還能進一步充分調動學生的主動性、積極性以及創造性來有效激發學生學習興趣，從而進一步有效提高教學質量，改善學生的思維習慣并保證相關教育目標及時、定性、定量地實現。

線上線下融合教育模式已在部分專業實驗教學中得到應用，并取得了相對良好的效果，但該模式仍需從理念到技術和方法進行結構性變革。此外，最初為理論教育提出的線上線下混合教育模式，仍以“知識第一，能力第二”的理念作為研究重點，符合先學理論知識再學能力的一般學習過程。

以C語言程序設計實驗為例，在進行混合式教學時主要從以下幾個方面進行：

1.理論知識。程序設計語言的語法知識相對來說較為簡單，除了課堂教學之外，還可以通過課外擴展資料、微課等網絡教學資源，引導學生實驗課課前預習。然而，學業壓力、認知和學習習慣的差異會在一定程度上阻礙學生在課前完成獨立學習，從而在一定程度上影響了學習的有效性。教師在進行混合式教學時面臨的新挑戰是全面了解學生的學習情況，幫助他們自我管理和自我評估，從而進一步有效促進自主學習。

2.算法設計。教師在課前提供相對較為明確的實驗說明或普通實驗方案，學生可以在此基礎上進行優化設計，從而進一步提出相對更高效的算法。除了引入線下討論和小組教學外，實時在線交流軟件、公共討論區等工具也能夠在一定程度上讓老師和學生實時高效溝通，激發學生的創新思維，快速發現問題，便于深入進行討論。

3.調試運行。在相關設計實驗過程當中通常來說具有相對固定的輸入以及輸出模式，可以通過使用實驗平臺的在線評分系統快速查看相關反饋，并支持在規定時間內多次進行提交。然而，在系統當中通常只解決“判錯或判對”問題，不提供關于編譯器或調試函數錯誤的具體信息，不利于學生查錯和糾錯。需要教師總結共性問題并統一講解。除了在線批閱外，撰寫和提交實驗報告的學生以及收集和審查實驗報告的教師還可以在線互動，隨時答疑。

四、混合式教學模式的構建及教學過程設計

（一） 課前準備階段

教師在相關課前的主要任務是準備相對應的教學資源，在教學教育資源上包括但不限于微視頻、測試題、PPT教程、教材和學習相關理論知識的實驗指導，同時進一步提供相對應知識點說明。實驗指南則主要包括對相關實驗項目的深入解釋描述、問題分析推理、經典實驗計劃、參考代碼或偽代碼以及階段描述，通過讓學生參考練習、進階擴展，幫助學生由淺入深逐步理解。

（二）課中實施階段

由于學生在課前已經能夠對相關實驗的內容有一定的了解，因此教師在教學過程中應采用問題式教學法，以便于在總結和發展的同時，進一步有效檢驗學生的自主學習效果和回答學生的問題。例如，在實驗項目“設計兩隊選手比賽方案”中，教學目的是使學生掌握如何使用嵌套循環來實現枚舉算法和選擇枚舉對象以提高效率。因此，實際教學時可以在參考計劃的基礎上組織學生進行小組討論，學生在討論過程中基于結構化編程、編程實現、代碼調試等步驟從而獲得實時反饋，然后可以根據需要來解決過程中出現的問題或錯誤，從而促進學生總結優化算法。在實施相關混合式教學方法過程當中，要盡可能強調學生操作實踐，從而進一步促進學生實現理論知識的內部理解和實踐轉化，以及在探索和合作的基礎上發展相關計算和科學思維，同時最大限度地考慮不同學生的差異化需求。

（三）課后反饋階段

學生課后的主要任務是總結分析實驗過程，完善實驗報告，教師應當應用教學評價模式來快速發現學生在學習過程中遇到的問題，并迅速介入，將“教”的原則付諸實踐，因材施教。對學生學習課后評價進行分析得出了兩個經驗性結論：1.同一水平學生期末學習曲線的分布表明了學生學習過程中的個體差異。部分學生對混合式教學的接受程度較低，缺乏自主學習的積極性，需要教師的反復督促，才能完成學習任務。2.數據的分布具有一定的規律性，主要表現為期末成績較高的學生剛開始學習時學習曲線的增長率較高，整體穩定性相對穩定;另一方面，期末成績低的學生學習曲線增長緩慢，在課程開始時增長趨勢不穩定，并會在短時間內提交大量代碼，說明在考前可能存在一定的抄襲或惡性突擊。

例如，2021學年春夏季學期在線評估系統的數據記錄了774名學生為期19周課程的每日累積代碼和最終結果。根據個體差異，學習曲線呈現不同的增長模式。在這種情況下，百分比制的最終得分大致分為六個階段，即[0，45）、[45，60）、[60，70）、[70，80）、[80，90）、[90，100]。為了獲得每周提交代碼的記錄，以及提取修改后的學習曲線的各種統計特征，例如最大值、平均值、分數、標準差、熵等，對訓練行為數據進行適當的預處理（分段聚合逼近、去除異常值、去除累積等），數據的聚類分析產生六類初步學習曲線。每個子圖顯示不同類別學習曲線的分布、最終結果的平均值（mean）、標準偏差（STD）和范圍（range）。雖然同一類別學生的分數涵蓋范圍相對較廣，但實際的平均值以及標準差顯示出很好的區別。隨著課程的不斷推進，學生所表現出來的累計代碼趨勢是穩步增長;累積代碼通道的數量在本課結束時達到峰值，如圖1所示。學習曲線和結果之間的關系能夠在一定程度上證實之前的經驗性結論。

由此可見，混合式教學需要教師精準的設計課前和課后任務，精確地進行量化評估和激勵，設立科學而有效的督促機制。而且，混合式教學剛開課時的習慣養成和成果激勵很重要，最好設計分時分階段的打分方式，早完成任務的學生分數較高，督促學生不但要根據課程進度每周完成實驗，而且能夠盡早提交。并且通過實驗平臺的查重功能，對學生代碼進行復查，重復率高的代碼扣分，并及時公布分數，以小組為單位進行分數匯總，鼓勵小組競爭。

（四） 線上線下綜合考核方式

C語言編程不是一門純理論的課程，而是一門應用性的課程。大多數傳統的C語言評估方法都是以筆試的形式來進行的，考試中客觀題太多，不能反映出學生的綜合編程和調試程序的能力，很難有效檢驗學生的真實學習情況。因此，為了能夠進一步有效協調理論及實踐，在混合式教學模式下應建立相對應的綜合評估機制，除了評估學生的知識掌握能力，更重要的是實際應用能力評估。

本課程的綜合評價包括學習過程評估和期末總結評估。學習過程評估分為線上評估和線下評估。線上評估包括MOOC學習進度以及課堂上的MOOC問題和測試;線下評估主要包括學生的出勤率、課堂表現、小組積分、作業完成情況等。期末總結評估采用“上機測試”的形式，重點是評估學生閱讀程序、編寫程序和調試程序的能力。在授課過程中強調過程評價，引入監督機制，通過平臺監測、課堂提問、分組PK、附加作業等方式充分調動學生的積極性。

五、結束語

通過C語言混合教學模式的實踐，學生的編程水平有了很大的提高。構建混合式課堂相結合教育模式，促進現代教育的深度發展。另外，學生對混合式教學教育模式的評價反饋主要集中在教師是否可以增加電子學習資源的類型和數量，以及是否可以結合不同專業采取多學科教學案例和實驗項目。因此可以進一步豐富教學資源，聯合不同專業背景的教師，選擇交叉案例，合理組織編排，以確保高級語言編程知識能夠在專業人才培養過程中發揮作用。在今后的實踐中，還要繼續充實和專業相結合的案例庫，重點是提高學生利用信息化工具解決實際工程問題的綜合能力。

參? 考? 文? 獻

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作者單位：鄭妍? ? 黑龍江工程學院

基金項目：黑龍江省教育科學“十四五”規劃2021年重點項目，“一流本科專業”背景下混合式教學程序設計類課程課程思政建設的探索與實踐，GJB1421524。

鄭妍（1981.11-），女，漢族，黑龍江哈爾濱，碩士研究生，講師，研究方向：計算機應用。