新工科背景下“C程序設計”教學改革探索

賀秋瑞 郭 曉 伍臨莉

1.洛陽師范學院信息技術學院 河南洛陽 471934；2.河南理工大學鶴壁工程技術學院 河南鶴壁 458030；3.鶴壁職業技術學院 河南鶴壁 458030

1 概述

新工科發展戰略以建立中國模式、制定中國標準、形成中國品牌，打造世界工程創新中心和人才高地為目標，這就對我國高等教育提出了新的挑戰，要更加注重學生的自學能力、創新能力、實踐能力和綜合能力[1]。然而，“C程序設計”課程是計算機專業的一門專業必修課，在大學一年級開設，該課程是一門非常重要的程序設計課程，是本專業的第一門編程課，也是學習軟件開發的入門級課程，更是學習其他類語言的基礎課程，學生對本課程的學習質量直接影響后續課程的學習，在計算機專業課程體系中有著舉足輕重的地位。在教授該課程的過程中，發現了不少問題，針對這些問題，通過文獻調研、學生調研等進行了新的教學改革探索，以期通過角色互換、教學方式多樣化、教學內容豐富化、關注過程及考核方式過程化等方式提高教學效果，提高學生的編程能力、動手能力和創新能力，最終完成新工科背景下的教學目標，培養出具有自學能力、創新能力、實踐能力和綜合能力的優秀學生。

2 存在的問題

2.1 從課程本身看

“C程序設計”是一門注重實踐的課程，對學生的動手能力，計算機思維能力有較高的要求，該課程內容包含了結構化程序設計思想的精髓，有助于其他編程語言的學習。如果想提高編程能力，必須要進行大量的上機訓練。在實際教學中發現課程概念多、內容多、理論抽象，甚至有些規則與硬件有關，相當一部分同學被紛繁復雜的語法弄得一頭霧水。然而，學校安排的教學課時有限。學校規定的課時有限，教師不僅需要講授基本的概念、語法知識，還需要給學生足夠的時間練習，顯然兩者之間很難達到平衡。多數老師反映，講理論知識時間長，給學生練習的時間少，感覺沒有到達想要的效果；但是不抓緊時間給學生講授知識點，又無法在規定時間內完成教學計劃，因此，課堂無法還給學生，以教師傳授為主，學生練習時間少，課下學生又不主動訓練，導致無法達到教學目標。

2.2 從學生方面看

2.2.1 編程基礎與能力層次分明

雖然同學們都是剛剛進入大學，但是他們的編程基礎和動手能力卻差別較大，且層次分明，通過在實際教學過程中發現，基礎與能力大致可分為三個層次[2]：第一，學生具有一定的編程基礎。受到家庭環境、初高中接受的教育、學生自身興趣愛好等影響，部分學生入學前已經具備了一定編程基礎、邏輯思維、信息素養等，可以通過C程序設計的基本教學，迅速掌握相關知識，通過課堂教學已經無法滿足他們對知識的進一步探索。第二，學生不具備編程基礎，但是具有一定的信息技術基礎。了解信息技術，熟悉計算機軟件、網絡平臺等，對軟件編程充滿好奇心，渴望獲得相關知識。第三，沒有任何編程和信息技術基礎。對計算機的理解僅僅停留在上網聊天等，對課程沒有興趣。

2.2.2 自主學習能力差

中學學習的是基礎知識，學習的目的是高考，老師們會耐心地講授、輔導，學生們在學習的過程中，基本上都是老師講授，學生被動地學習。高校的教學節奏很快，教學內容也很廣泛，老師對學生監督較少，造成一些學生總是覺得時間不夠、學習困難；有些同學在課堂上感覺好像能理解，但是做作業卻很難；還有些大學生不能適應大學學習生活，遵循中學的學習模式，過于依賴老師和班主任，在學習過程中缺少自主性、主動性和自覺性。

2.2.3 目標不明確，興趣不高

一個人如果能夠清晰地明白自己對什么感興趣，就會形成明確的努力目標。事實上，很多剛入學的大學生不知道自己到底喜歡什么，也不知道未來自己想做什么，沒有明確的職業規劃，因此做什么提不起精神，沒有學習的動力。

2.2.4 對偏實踐課有畏難情緒

對于大一新生來說，偏實踐課程對學生有一定難度。在高中時期，學生上課多以被動接受知識為主，教師是課堂知識的傳授者、課堂的主導者，學生多以接受課本知識為主，需要動手操作的課程，如物理、化學、生物等課程，經常被學校直接忽視，重點掌握結論性知識，造成了學生動手能力差，提出問題、分析問題和解決問題的能力差。因此，C程序語言的學習不僅僅需要掌握基本的理論知識、語法知識，還需要不斷提高邏輯思維能力和編程能力，能夠通過知識與思維的碰撞，對遇到的問題進行不同方向的分析，并使用C程序語言去結構化，通過實際的編程去實現、解決問題。通過課堂調研我們發現，65%的學生對該課程的學習有一定的畏難情緒，并對是否能通過考試而擔憂[3]。

2.3 從教師方面看

當前，我國很多大學仍然把“教”作為教學的核心，以教師為主導，通過灌輸的形式將知識傳授給學生，注重知識的連貫性、完整性和系統性。然而，電腦類專業的人才不僅要學到專業的知識，還要培養他們的動手能力和創造力，讓他們學會學習，以適應不同的工作環境[4]。

2.3.1 重理論輕實踐，重結果輕過程

在C語言的教學過程中，經常出現重理論、輕實踐的情況[5]，很多老師照本宣科，以教材為中心，而忽略了學生的主觀能動性，學生發現問題、分析問題、解決問題的能力沒有得到有效提高，導致的結果是：(1)學生學習時認為都理解了，可是實踐中發現很多知識沒有掌握；(2)實踐課程不能自主完成，實踐報告應付了事；(3)根據書本知識應付考試，卻不能通過編程解決實際問題；(4)達不到預期實踐效果與教學目標，無法培養學生動手能力和創新能力。該教學方法直接導致學生重結果輕過程，學生以理論考試為終極目標，本應該上機操作的課程，變成了背語法、背結構，課程設計應付了事。

2.3.2 教學方法單一，且以傳授知識為主

長期以來，C程序設計的教學方法單一，主要是講課+練習。教師上課按照教材的基本內容講解，教師重視基礎知識的掌握，強調知識的完整性與系統性。但是，課程章節多、內容多，在學校規定的課時內，既要保證知識的傳遞，又要保證學生練習的時間。由于學生沒有編程基礎，每節課留出來20分鐘的時間練習，遠遠無法滿足需要，很多學生一知半解，課下也很少花更多的時間去自學，導致動手能力差，期末考試完全變成了知識點的背誦。

3 教學改革

3.1 混合式教學

混合式教學[2]是指將面授與在線學習相融合，將被動與主動相結合，以達到有效教學的一種學習模式?；旌鲜浇虒W可以實現以教師為中心向以學生為中心的轉變，通過采用更多的教學組織形式、更豐富的網絡資源，提高學生的學習興趣，培訓學生創新精神，挖掘學生的潛力。通過課前、課中和課后三個環節，根據不同的學習目標，設置不同的問題、要求及配套的練習，同時采用任務驅動型的方式分解任務，迭代實現教學目標。該教學模式可以提高學生的主動性和積極性，通過互聯網資源自主學習，培養學生自學的能力，提高學生利用不同資源解決實際問題的能力，可有效提高教學效率與學生學習效率。

3.2 翻轉課堂

翻轉課堂[6]是指學生在課前通過C編程的教學視頻，自學掌握基本的概念、理論和語法，老師不占用課堂的時間進行理論講解，使課堂成為師生互動的地方，通過提問、合作探究等形式提高教學質量。因特網的廣泛使用和計算機技術的普及，使“翻轉式”教學成為了現實。在網絡環境下，學生可以獲得高質量的教育資源，而不僅僅是依靠老師來獲得知識，師生之間的角色互換，老師的主要任務就是解答學生的問題，并指導他們運用知識解決問題。這種教學模式重構了學習的流程圖，把老師變成了課堂的領導者，老師成為了教室的引導者，把知識的吸收轉化為師生之間的相互作用。

3.3 以研促教，以賽促教

“教而不研則淺，研而不教則空”，教學與科研相輔相成[7]。以研促教，通過不斷的科學研究才能反哺教學改革的實施，通過不斷的科研才能了解最新的教學思路、教學方法及教學理念，才能在教學工程中優化教學方法，豐富教學內容。創新的教學方法可以推動教學實施，豐富的教學內容才能激發學生學習的興趣和熱情。其次，將課程教學與競賽相結合，激發學生的學習興趣，比如藍橋杯等程序大賽，鼓勵學生積極參與比賽，培養學生的競爭意識，激發他們學習的主動性，通過自己的探索去獲取知識，將課本的知識靈活地應用到比賽中，通過比賽的進一步升華，逐漸形成編程思想。

3.4 因材施教，分層次進行

對學生的編程與信息技術進行簡單調研后，分成三組：基礎組、能力組和拔高組。根據不同的分組，將C程序設計實驗內容設置為基礎題、設計題和綜合題三類。基礎組的學生學習掌握基礎題，包括基本的語法、概念等；能力組的學生主要學習設計題，要求具有一定的編程思維、較強的動手能力；拔高組主要練習綜合題，要求學生不僅基礎強、編程能力強，而且具有較強的責任心、自主學習能力、較強的好奇心，同時具備一定的創新能力。通過進行學生分組與學習內容分組，因材施教，完成學生與教學內容的高匹配度，使每位同學都能通過不同的學習掌握不同的技能，獲得成功的體驗，培養學生的學習興趣，增強學生的自信，才能讓學生有信心，愿意投入更多的時間去學習。

3.5 挖掘思政元素，激發內在動力

對課程教學內容重新整理，充分挖掘課程思政元素，將知識傳授、能力培養和價值引領融為一體，全面落實“立德樹人”的教育任務，培養學生的創新精神、科學的發展觀、科技報國的擔當，激發學生的學習興趣，通過思想上的提高，讓由學生被動學習逐漸轉向主動學習，間接提高課程教學的效果。例如，在講解為什么要學C程序設計這門課程時，通過案例告知學生要增強危機意識，要有不斷拼搏的精神，喚起學生的愛國情感，激發學生學習該課程的內在動力。在講解數組等知識時，告訴學生人以群分、物以類聚的思想，多結交有共同目標、積極向上、具有正能量的朋友。在進行課程設計時分小組進行，不同的小組要通過不同的方法解決問題，以此引入要有團隊協作的精神，增強學生的責任感和團隊意識，一題多解，培養學生的發散思維，提升學生的創新力。

3.6 考核方式

建立合理的考核方式有助于激發學生學習的積極性，通過教學方法的多樣化，讓學生體驗到不同的課堂氛圍，利用翻轉課堂、混合式教學等方法，不斷提高學生的學習的主動性，培養學生的自主學習能力，在考核中增加過程性考核，讓學生體驗到階段性的小成功，有利于學生自信心的建立。將之前單純依賴課堂考勤和作業的評價方式，調整為課前預習、課堂互動、課后作業、綜合設計和期末考試五大部分，淡化期末考試的重要性，讓學生真正回歸過程當中，讓學生成為課堂的主人。

考核方式及占比表

結語

在新工科背景下，新的挑戰也是新的機遇。本次課程改革能夠讓學生參與到教學中來，提高學生的基本知識、程序設計、編寫、調試能力、分析問題、解決問題、規范軟件開發流程和文件編寫等能力。同時，培養了學生的團隊協作精神，使他們的語言表達能力得到了提升，對他們的創造力起到了一定的促進作用。在本次課程改革中融入了思政元素，并逐步開展了混合式教學等新的教學方法，并對不同層次的學生提出了不同的要求，教學效果最終得以提升，授課方式與內容受到了學生的歡迎和喜愛，學生對老師的評價是幽默和風趣。這一新課程的改革，盡管已經有了一些成果，但仍有一些地方有待改善，這是今后課程建設不斷提高的重點。