人工智能時代下“C語言程序設計”公共課教學改革探索

陳鴻

摘??要：為了非計算機專業學生能夠更好地學習“C語言程序設計”公共課，在人工智能時代下，需要不斷更新課程教學內容，將前沿科學融入其中，建設對應的在線課程資源，合理運用混合式教學模式，改革考核方式，培養學生的計算思維能力，讓非計算機專業學生運用程序設計語言解決實際問題，更好地服務于專業，不斷提升學生的創新能力和綜合應用能力。

關鍵詞：人工智能??C語言??公共課??教學改革

中圖分類號：TP312.1-4;G642

Exploration?of?the?Teaching?Reform?of?the?Public?Course?of?"C?Language?Programming"?in?the?Era?of?Artificial?Intelligence

CHEN?Hong

Hefei?Normal?University，?Hefei，?Anhui?Province，?230001?China

Abstract：?In?order?to?allow?students?in?non-computer?majors?to?better?learn?the?public?course?of?"C?Language?Programming"，?in?the?era?of?artificial?intelligence，?it?is?necessary?to?constantly?update?the?teaching?content?of?the?course，?integrate?cutting-edge?science?into?it，?build?corresponding?online?course?resources，?reasonably?use?hybrid?teaching?modes，?reform?assessment?methods，?and?cultivate?students'?computational?thinking?ability，?so?as?to?enable?students?in?non-computer?majors?to?use?programming?language?to?solve?practical?problems，?better?serve?their?professions?and?continuously?enhance?their?innovation?and?comprehensive?application?abilities.

Key?Words：?Artificial?intelligence;?C?language;?Public?course;?Teaching?reform

近年來，隨著人工智能的快速發展，相關技術在各個行業的應用越來越廣泛。2017年，國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》，提出加快人工智能高端人才培養，建設人工智能學科，發展智能教育[1]。在人工智能時代背景下，學校需要培養適應企業需求的應用型人才，與時俱進，教育需要與人工智能技術不斷融合，跟上時代發展步伐。

人工智能與信息化引發“人工智能+教育”的興起[2]，在人工智能建設背景下，教學改革勢在必行。在教學內容、教學方法、教學模式等方面都需要進行適應人工智能時代發展需求的改革。首當其沖的是教學內容的更新與豐富。特別是計算機類課程，課程內容要緊跟科技發展的腳步，讓學生及時了解科技發展動態，對自己的專業發展方向有更清晰的認識，為后續專業課程的學習打下良好的基礎。在教學過程中，要與智能化教育平臺進行很好的結合，促進學生提升自主學習能力和應用技能。

“C語言程序設計”[3]公共課作為一門通識必修課，針對非計算機專業的同學展開教學。通過該課程的學習，不僅為后續專業課程打好基礎，也是通過課程學習培養學生的計算思維能力，增強學生的應用能力和創新能力[4]。但是C語言學習難度不小。由于語法是基礎知識之一，需要進行系統學習，但是C語言的語法較多，內容較復雜，學生在學習過程中容易產生畏懼心態。而語法知識作為重要基礎知識之一，不能跳過其學習。如何讓學生更好地學習語法知識，從而為后續編程能力的培養打好扎實的基礎，特別是讓學生將課程知識與人工智能技術進行深度融合[5]，是教學設計思考的重點。

1?“C語言程序設計”公共課教學現狀

“C語言程序設計”課程的傳統教學模式以教師授課為主，學生自主學習能力不足，學習較被動。隨著混合式教學模式的引入與運用，學生自主學習能力在不斷提升。由于學生來自不同專業，為了更好地適合教師的教和學生的學，根據專業的應用需求和學生的不同基礎，需要調整混合式課程教學模式[6]，讓學生更快地適應課程教學內容，掌握程序設計基礎知識。

線上教學資源的建設是教學過程中的重要環節之一。通過教學資源建設[7]，與學生進行有效的互動，輔助學生課下更好地學習本課程知識。目前教學資源的建設雖然在不斷更新，但是資源的全面性和針對性還不夠強[8]，與人工智能時代新興技術的融合程度還不夠深入。

在考核方式中，“C語言程序設計”公共課由“平時成績”+“實驗成績”+“期末成績”三部分按比例合成總評分，對學生成績進行最終評定。雖然在平時成績的構成中，已經加入過程性考核進行合成，但是考核方式不能對學生進行全方位的評價。需要適當融入新的考核元素，加大過程性考核，重新調整各部分比例分布，更好地驗證學生的學習效果。

2?“C語言程序設計”公共課改革方法

在人工智能大環境下，“C語言程序設計”課程需要與時俱進，在教學內容、教學模式、考核方式等方面做相應的改革，提升學生的創新能力和綜合應用能力，培養學生的應用技能，適應新時代人才發展需求。

2.1??專業融合的教學內容設計

“C語言程序設計”公共課針對不同專業的學生展開教學，為學生后續的專業課做好基礎準備工作。在人工智能時代，計算機技術作為重要技術之一，發揮著極大的作用，這也對學生綜合能力的培養提出了更高的要求。學生能夠將人工智能運用到自己所學專業，為專業服務。在課程內容中，加入與C語言相關的人工智能應用案例，拓寬學生的知識面，提高應用技能。教師也可以將自己科研中的真實案例融入課程內容中，幫助學生更好地理解和掌握課程知識。通過分組討論、提交課程小論文等形式調動學生學習的積極主動性。選題可以較靈活，結合自己專業進行課程內容的相關探討，鼓勵學生運用專業知識解決人工智能相關的實際問題，將人工智能和所學專業充分融合。

授課過程需要基于授課專業的差異，結合專業特征更新“C語言程序設計”公共課的教學理念，改變教學模式，將人工智能相關技術融入教學設計中，根據不同專業學生的課程特點和專業應用需求進行教學工作的完善。在講授教材內容時，設計專業相關的人工智能技術相關案例，對教學重難點進行調整；在教學過程中，對知識點導入、案例講授、實驗操作等要與學生專業結合起來，提高知識點的實用性；根據學生專業特點，重點介紹人工智能技術對專業的影響力和應用性，培養學生運用計算機先進技術解決專業問題的能力。

2.2??在線課程資源的綜合建設

網絡教學平臺有許多選擇，近幾年課程采用學習通授課比較多，使用較為熟練，學生容易操作，互動效果較好。在該平臺上建立和拓展課程資源易于實現。因此選擇學習通這款功能豐富、簡單易用的軟件，科學地引入移動教學App，讓學生積極主動地參與學習，?可以達到較好的教學效果。針對學生所學專業的不同，設計出具有階段性、層次性的線上資源，進行教學視頻、知識點測驗、教學課件、教學支撐材料等課程資源的設計，并及時對課程資源進行更新和優化。著重將人工智能時代的新興技術加入課程資源建設中，根據學生專業特點，將與專業應用結合度較高的技術加入課程視頻和課件中，并將相關的企業應用案例引入平臺詳細介紹，讓學生對學習“C語言程序設計”的積極性增加，真正理解該門課程與專業的緊密結合性，促進學生主動學習，讓學生學以致用。

重點進行測試題庫的建設。題庫的建設質量對學生的學習效果影響較大。好的測試題讓學生更準確地了解自己對知識點的掌握情況，教師通過錯題的統計與分析，對學生進行有針對性的教學調整，幫助學生更好地吸收所學知識，提高學習效率。增加常見問題模塊，將往屆學生常問的問題進行匯總，按章節進行劃分，在新同學遇到類似的問題時可以直接在常見問題解答模塊尋找答案，提高教師的工作效率和學生的學習效果。

2.3??學習通與對分課堂混合式教學模式

“C語言程序設計”公共課涉及不同專業的學生，為了更好地掌握學生的學習情況，需要設計好混合式教學模式，提高學生的學習效率。線上學習主要運用學習通平臺的資源，教師與學生進行有效互動，課堂學習中，采用二分課堂的教學模式，讓教師更有針對性地根據學生的學習情況進行教學重難點的調整和講授，讓學生更好地學習課程內容。

學習通與對分課堂的混合教學模式如圖1所示。課前教師發布學習任務，學生在學習通平臺觀看教學視頻和教學課件，通過少量測試題進行自我檢測，也讓教師對學生的預習情況有了解。在課堂教學中，通過對分課堂，將一半時間給教師，另一半時間交給學生。教師先對本次課內容的基本框架和重難點進行講授，將預習中錯誤率較高的測試題進行詳細解析。學生自主學習本次課程的全部內容，為了讓學生更好地消化課程內容，根據課程情況，隔一次課對課程內容進行反饋和討論。而本次課剩余的一半時間主要針對上一次課的內容，與學生進行互動和討論。教師在學習通上進行在線隨堂測試，可以通過搶答、隨機選人答題等了解學生對上次課內容的掌握程度。然后在學習通上發布分組討論，增加知識點拓展主題，特別是專業相關的人工智能新技術的應用，讓學生進行分組探討，既增加了學生之間的互動性，又拓展了課程知識學習的深度和廣度，加深了學生對課程知識點的掌握程度。教師在學生討論發言后，對討論的內容進行歸納總結。課后在學習通上發布課后作業，學生在課下完成作業進行自我檢測。學習通里有豐富的數據統計功能，通過數據分析，讓教師更好地掌握學生的學習情況，及時調整課程節奏，縮短學生之間的差距，提升整體的學習效果。

2.4??學習過程管理強化

模塊化考核與階段性考核相結合。教學內容模塊化按比例考核，教學過程階段性考核，并及時發布。階段性考核注重新技術的運用、綜合知識的掌握情況，以及實踐能力的靈活運用。突出學生的綜合表現，從多方面評定學生的成績。各種方式的權重可靈活調配，考核節點根據課程進度進行分階段安排。

為了應對課時有限的問題，要發揮網絡教學平臺的較大作用。將擴展和補充知識放到線上平臺，供學生課下自主學習，并提供測試題，由學生按規定時間完成。讓學生和教師對學習情況均有較好的了解；分階段進行重點單元測試，學生測試后直接由平臺判分出成績；在課堂互動環節，通過選人、搶答、主題討論等多種形式對學生進行評分，作為學生評價內容之一；學生將實驗報告和程序代碼上傳到網絡教學平臺中的實驗作業模塊，由教師進行在線審閱評分，給出實驗評價。通過增加階段性測試頻次，督促學生更好地學習課程知識，查缺補漏，并對學習不認真的學生進行較多關注，提升班級學生的整體學習效果。在課程中后期，增加綜合性題型的考核題量，提升學生的專業應用能力，鼓勵學生進行自主創新意識的培養。

3?“C語言程序設計”公共課改革具體實施措施

3.1??理論內容充分融合人工智能技術

不單獨將人工智能技術自成一章，將機器學習、自然語言處理、計算機視覺等人工智能技術根據各章知識點融入其中，與案例進行深入結合，讓學生深刻感受到C語言與人工智能的緊密關聯。在分支結構章節，首先將機器學習內涵與C語言的分支結構進行對比，通過簡單案例引入，對比機器學習和分支結構處理的差異。以識別出水果圖片中的蘋果為例，根據人們的經驗，將自然語言轉化成編程語言，用分支語句編寫核心代碼，實現相應功能，識別結果誤差較大。而通過機器學習思想，獲取大量蘋果圖片的數據集，通過算法進行訓練，機器總結出相關經驗和規律，用C語言實現和優化相關算法，提升了識別的準確率。

另外，對人工智能中相關技術以及經典算法進行描述時盡量通俗易懂，幫助學生更好地理解其含義，與C語言進行較好的融合。因為公共課教學面向的對象是非計算機專業的學生，本身C語言的課程有一定難度，部分學生在學習的過程中容易產生抵觸情緒，如果人工能智能技術的引入加大了課程難度，學生的學習積極性會很快下降，學習效果并不好。所以無論是技術的介紹，還是算法的應用等，應盡可能用簡單而日常的語言進行描述，讓學生較快理解相關技術和算法思想，以C語言為核心，擴充課程內容，豐富課程內涵，扎實課程應用。

3.2??人工智能融合的小型實驗項目設計

實驗教學作為課程內容的重要組成部分，對學生實踐能力的提升很有幫助。不能停留在以驗證性項目居多并且案例老舊的年度，要與時俱進，更新實驗項目案例，讓實驗教學與理論教學同步發展。在C語言課程的實驗教學中，將人工智能相關技術的應用案例設計成綜合性項目放入實驗教學中，讓學生充分感受到C語言對當下人工智能時代發展的積極推動與廣泛應用。

以自然語言處理中的信息抽取技術為例，將關鍵技術之一的中文分詞設計成小型項目，讓學生用C語言實現簡單應用。在實驗教學之初，首先向學生介紹分詞的意義，接著通過中英文對比描述中文分詞的難度與重要性，后面展開介紹常用分詞工具及算法，最后讓學生用C語言實現簡單分詞。由于分詞算法難度不同，考慮先從基于詞典規則的算法入手，讓學生編寫簡單中文分詞程序，對于編程基礎較好的學生，建議結合機器學習算法進行分詞，通過實驗驗證分詞的效果差異。

3.3??校企協同發展應用模式拓展

“C語言程序設計”課程實用性較強，課程教學內容要結合企業用人發展需求，緊跟企業當下應用實際，不斷更新教學內容和應用案例，提升學生的應用能力，為未來學生綜合能力的發展打下良好的基礎。在教學進度安排中，可以加入企業工程師的課程講授環節，讓學生切實感受到當今企業如何在人工智能時代下運用C語言解決實際應用問題，對企業的較大影響力。由于課程中用的程序開發平臺相對容易，便于學生進行基礎性學習。通過企業工程師現場教學，向學生展示企業常用開發平臺，拓寬學生的知識面和積極性，讓學生深切感受到學好C語言對未來發展的極大用處。對于基礎較好的學生，可以提前推薦到企業進行實習，讓學校教育與企業需求較快接軌，為培養高科技人才做好充分的準備工作。

另外，可以通過產學研合作項目推動校企協同發展。教師推薦學生參與到項目建設中，帶領學生開展產學研合作項目，與企業進行溝通交流，定期開展討論，按照時間節點完成階段性工作，學生通過各階段任務的參與，得到極大的鍛煉。通過整個項目的參與，學生對課程知識的運用能力會得到較好的提升，對企業人才培養需求有更深的體會，對未來就業方向有更清晰的認識和更務實的規劃。

3.4??運用在線平臺提升過程性考核質量

過程性考核對于幫助學生及時查缺補漏，提升自主學習能力等方面具有重要作用。為了達到過程性考核的效果，防止有些學生在考核中出現拖延、抄襲等行為，在線考核平臺中可以加入防作弊機制，添加對應功能模塊，對學生學習過程加強監督，形成良好的課程學習氛圍，促使學生課程成績呈現整體上升趨勢。

4??結語

在人工智能的大時代背景下，以立德樹人為引領，運用先進技術構建智慧課堂教學平臺，將“C語言程序設計”課程教學內容與專業關聯，融入人工智能新技術的應用知識，制定適合不同專業學生的課程教學知識體系，增加相關的測試題庫及教學案例，采用基于學習通的二分課堂教學模式，加大過程性考核力度。旨在更真實地反映學生的學習情況，讓學生掌握計算機的專業基礎知識，了解前沿科學知識，將所學知識充分運用到自己專業中，培養學生應用能力和一定的創新能力。

參考文獻

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