非計算機專業(yè)C語言程序設計實驗教學改革實踐

陳越洲，肖必武，王傳立

（中南林業(yè)科技大學計算機與信息工程學院，長沙 410004）

非計算機專業(yè)C語言程序設計實驗教學改革實踐

陳越洲，肖必武，王傳立

（中南林業(yè)科技大學計算機與信息工程學院，長沙 410004）

分析了目前非計算機專業(yè)C語言程序設計實驗教學的現狀和存在的問題，針對存在的問題設計一個實驗教學系統(tǒng)和相應的實驗教學素材。該實驗教學系統(tǒng)將每次實驗作為課程考核的一部分，實現了學生實驗報告書寫和批改的自動化、無紙化，既能促使學生積極主動對待每一次實驗課的學習，又避免目前實驗報告千篇一律的抄襲狀況。

0 引言

目前，我國高等院校針對非計算機專業(yè)學生幾乎都開設了程序設計類課程，C語言因其廣泛的適應性和使用的普遍性成為高校理工科專業(yè)的首選。C語言程序設計課程的授課方式通常都按理論課和實驗課對半的模式來設計，多數學校都是理論和實驗各占32個學時。教學實踐中發(fā)現，對于非計算機專業(yè)的學生來說，無論是理論課還是實驗課32個學時是遠遠不夠的。一方面，大學一年級的非計算機專業(yè)學生幾乎沒有相應的計算機基礎知識和基本概念；另一方面，C語言本身的語法比較靈活自由，變化較多，初學者掌握起來比較費勁；因此，在這么少的課時內要學習好這門課程，對教的人和學的人都是一個巨大的挑戰(zhàn)。在現有教學課時的條件下，教師要積極想辦法提高每堂課的效率，學生也應該主動利用課堂外的時間充分準備好每堂課的學習。課程的特點決定了理論課教學是為實驗課教學服務的，理論課講授語法、程序結構、程序設計思想等的目的就要讓學生能夠進行編程實踐。因此，C語言程序設計這門課程掌握得好不好，直接體現在實驗課教學上。下文主要針對實驗課教學進行改革探索。

1 C語言程序設計實驗教學現狀

目前C語言程序設計實驗課教學普遍采用“實驗指導書+教師布置書上的任務+課后提交實驗報告”的模式。以我校曾經使用過的多套教材為例[1-3]，實驗指導書一般是跟理論課教材配套的，每次實驗內容涉及的知識點基本與理論課教材章節(jié)一致，實驗內容的編排結構一般包括：（1）分析程序并上機驗證結果；（2）程序填空；（3）選擇填空；（4）程序改錯；（5）編程題。而且，幾乎所有的題目（包括理論課教材后面的習題）在實驗指導書后面提供了答案。教師上課通常是根據教學進度依次按照實驗指導書編排的實驗順序往下布置任務。學生課后書寫實驗報告提交給教師。上述教學模式在教學實踐中存在幾個問題：

（1）從實驗內容的編排來說。實驗指導書的內容編排出發(fā)點是很好的，如果學生能夠正確使用實驗指導書對他們課外學習無疑是很有幫助的。但是，因為非計算機專業(yè)的學生對這門課程缺乏正確的認識和應有的積極性[4]，因此，現實當中大多數學生都不能正確地使用實驗指導書，反而起到了負面的效果。例如，“分析程序并上機驗證結果”這類題，學生本應該上機前閱讀程序給出結果然后通過上機來驗證自己的分析是否正確，但實際上很少有學生愿意課前去做分析，而是直接將程序輸入計算機運行出結果，這樣學生將自己變成了打字員，根本沒有達到學習的效果。又例如，“選擇填空”這類題，學生只需將程序輸入計算機，用每個答案去試運行即可獲得正確的選項。其他的幾道題，學生稍微動動腦筋想不出來就可以到書上去找答案。因此，在學生缺乏自律性的情況下，實驗指導書基本上起不到應有的作用，很多學生都成了“程序錄入員”。

（2）實驗報告淪為一種形式。書寫實驗報告的目的有兩個。一是老師檢驗學生是實驗效果，二是學生通過總結對實驗內容有跟深刻的理解。目前這兩個目的都沒有達到。大學計算機公共基礎課，一個教師每星期要上4～6個班的實驗課，每個機房安排的學生將近40人，每個教師每星期平均需要看200本實驗報告。假設每本實驗報告上有兩個程序，每個教師每星期就要閱讀400個程序，雖然程序都比較簡單，但每道程序題的實現算法卻是多樣的。由此可見，教師一個星期要認真地看完200本實驗報告是不可能的。也就是說，老師通過批閱學生實驗報告來檢驗學生的實驗效果是行不通的。當學生每次實驗課都成為“程序錄入員”時，學生也談不上對實驗內容的深刻理解了，因此實驗報告也往往是從實驗指導書上抄一點，或者同學之間相互抄襲，完成一種實驗報告的形式而已。

（3）實驗課程考核機制不利于調動學生的學習積極性。實驗課的考核不像理論課的考核那樣有成熟的方法，通常是由上課老師決定，或者教研室給出一個原則，由任課老師具體參照執(zhí)行。采用得比較多的是“實驗報告+平時考核+到課率”的形式。三者中每個部分所占的分值也沒有固定的比例，一般來說“到課率”占的分值比較?。ǔ莻€別學生缺課很嚴重），“實驗報告”和“平時考核”誰多誰少因任課教師而定。前面提到，實驗報告已經淪為一種形式，教師不可能仔細完成實驗報告的批閱，給實驗報告打分主要還是憑感覺，這個分數無法做到客觀和反映真實情況。平時考核，簡單的辦法就是憑印象給每個學生打分，嚴謹一點的做法就是每堂課抽查幾個人或者做幾次小測試。抽查的方式，每次課抽查的人數不可能太多，因為一個機房將近40個人，教師還需要輔導其他學生；小測試，測試的次數以及每次測試的時間和內容都很有限，因為總共只有16次課，而且每次課要完成的實驗任務比較繁重，不可能占用過多的上機時間；因此，即便是抽查和小測試也只能帶有象征性的意味。由此可見，上述考核機制沒法做到客觀反映真實情況，給出的分數也很大程度上與任課教師的個人感覺相關，尤其在目前“實驗課盡量不要讓學生掛科”的普遍“共識”下，每個環(huán)節(jié)給出的分數都帶有很重的“水分”。當學生沒有了掛科的后顧之憂，又缺乏對課程學習的熱情和積極性，每堂課成為“程序錄入員”就是很自然的事了。

2 教學方案的改進

根據上面的分析，本文從如下三個方面對C語言程序設計實驗課教學進行改進：

（1）改革實驗教學內容。學生手上的實驗指導書只作為學生課外學習的參考書，實驗內容由實驗教學系統(tǒng)提供。每次實驗安排2～4道編程題，為避免有些學生無從著手的情況，根據題目的難易程度給出適當的編程思路提示和有關語法、算法的解析作為參考，但不給出具體的程序實現。編程題盡量不與理論課教材和實驗指導書上的重復，以免學生直接抄襲現成的程序代碼，促使學生自己完成編程任務。作為編程題的補充，每次實驗課針對編程題沒有涉及到的相關章節(jié)的語法、常用算法等知識設計若干道選擇題，幫助學生學習掌握。選擇題的設計應考慮不可以讓學生直接在機器上運行獲得答案。這樣設計教學內容既實現了以學生自己編程、調試程序為主，又兼顧了語法知識的學習。

（2）改變實驗報告的書寫方式。實驗報告數字化、無紙化，學生完成實驗任務后當場提交。由于現在的紙質實驗報告已經淪為一種形式，我們必須摒棄這種形式。設計一個電子版的實驗報告模板，將那些形式化的內容（如：實驗報告標題、實驗目的、實驗內容）自動加載到模板中，學生只需要將自己調試好的程序粘貼到相應的位置即可。實驗教學系統(tǒng)自動調取學生的程序運行、批閱，并將批閱情況寫入實驗報告模板相應位置。實驗報告的評分綜合程序批閱情況和選擇題答題情況給出。

（3）改革現有的課程考核模式。將每次實驗課都納入到考核中來，讓學生感覺每次實驗課都與課程的成績息息相關，促使學生認真對待每堂實驗課。每堂課提交的實驗報告都會有評分，一學期下來，將每個實驗報告的評分做加權平均就可得到這門課的最后成績，這一工作可由實驗教學系統(tǒng)自動完成。這一考核方式不僅能促使學生認真對待每堂課，而且考核結果也能客觀地反映每個學生的真實情況。在這種考核模式下，學生也不會輕易地缺課、逃課，還解決了學生考勤問題。

3 實驗教學系統(tǒng)的設計

為配合上述教學方案的實施，我們設計了一個實驗教學系統(tǒng)。目前常見的一些教學系統(tǒng)[5-8]都不適合課堂教學。它們假設學生是主動學習的，將制作好的教學素材通過網絡共享，然后提供獲取教學素材的通道，提供老師與學生、學生與學生的交互平臺，但要進行實時交互要求雙方必須同時在線。這樣的教學系統(tǒng)基本上都是以學生具有很高的學習自律性、主動性為前提，主要還是適用于學生課外學習的輔助，對課堂教學沒有針對性。我們設計的實驗教學系統(tǒng)只針對C語言程序設計實驗課的課堂教學，具有很好的針對性和可實施性。實驗教學系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 C語言程序設計實驗教學系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)使用方法：教師機上安裝服務器端，學生機上安裝客戶端，機房內任意一臺聯網的計算機都可以作為教師機使用。教師上課時啟動服務器，通過U盤導入教學資源。學生在自己的機器上啟動客戶端，用自己的學號、姓名登錄服務器，如果登錄成功系統(tǒng)會在學生機上創(chuàng)建一個學生用的工作文件夾，學生實驗產生的所有文檔都會自動保存到該文件夾下，教師機上會同樣會為每個登錄成功的學生單獨創(chuàng)建一個文件夾，用于保存學生提交的實驗報告以及每次的成績記錄。當學生在客戶端選擇了某次實驗任務時，教師機上的服務器將從教學資源中獲取相應的資源文檔發(fā)送到學生機，學生機將接收到的文檔保存到工作文件夾中。上述過程完成后，學生即可開始根據任務編程、調試程序，學生完成實驗后提交實驗報告即可。

客戶端界面如圖2所示。當學生選擇了某次實驗任務后，描述實驗任務的文本文檔就會在相應的區(qū)域打開，學生根據實驗任務要求在相應的目錄下創(chuàng)建C語言源文件并編輯、調試。系統(tǒng)為每次實驗任務提供了“操作參考”，主要是編程思路的提示和編輯、調試環(huán)境的使用指導。學生完成實驗任務后點擊“評閱”按鈕，系統(tǒng)就會對實驗情況作出評價，并根據實驗報告模板生成實驗報告（實驗報告模板的示例如圖3所示）。學生點擊“提交”，生成的實驗報告就被提交到教師機上。

圖2 C語言程序設計實驗教學系統(tǒng)客戶端

圖3 C語言程序設計實驗教學系統(tǒng)實驗報告模板

4 結語

本方案通過合理的設計實驗任務，將課程的重點真正落實到了學生的實際動手能力的訓練上來；通過實驗報告數字化和實驗報告批閱的自動化，既節(jié)省了學生課后書寫幾乎沒有任何價值的實驗報告的時間，又免去了教師批改實驗報告的工作量，而且還能得到比以往更客觀、更真實的課堂效果評價，可謂一舉三得；通過課程考核方式的改進，使得學生能夠認真對待每一堂課，提升了課堂教學效果。

一年的教學實踐證明，本教學改革方案有力地促進了非計算機專業(yè)C語言程序設計實驗課教學，改變了以往學生上機實驗不愿動腦筋只做“程序錄入員”的狀況，促進了學生學習的主動性和積極性，提高了實驗課教學質量。

[1]蔣倩儀，龍佑喜，彭三城.C語言程序設計上機指導與習題選講[M].長沙:湖南教育出版社，2014.

[2]楊曉波，要路崗.C語言程序設計上機指導[M].北京:國防工業(yè)出版社,011.8.

[3]譚浩強.C程序設計題解與上機指導（第三版）[M].北京:清華大學出版社，2005.7.

[4]趙宏,王愷.我國大學計算機課程現狀及改革探索[J].中國大學教學，2015(2):50-54.

[5]戈崇胤.C語言程序設計學習支持系統(tǒng)的設計和開發(fā)[D].上海:華東師范大學,2005.8.

[6]王俊.《C語言程序設計》教學網站開發(fā)實踐與效果評價研究[D].成都:四川師范大學,2007.9.

[7]宮業(yè)芹.C語言程序設計網上教學系統(tǒng)的設計與實現[D].濟南:山東大學,2012.10.

[8]黃鑫.某高職院校C語言教學輔助系統(tǒng)設計與實現[D].北京:北京工業(yè)大學,2015.5.

The Experimental Teaching Reform Practice of Non-Computer Professional C Language Programming

CHEN Yue-Zhou，XIAO Bi-Wu，WANG Chuan-Li
（School of Computer and Information Engineering,Central South University of Forestry&Technology,Changsha 410004）

Analyzes the present situation and the existing problems of the experimental teaching of C language programming for non-computer majors,and designs an experimental teaching system and corresponding experimental teaching materials according to the existing problems.The experimental teaching system takes each experiment as part of the curriculum assessment,realizes the students experiment automation,writing and correcting,which can not only motivate students to actively treat every experimental course of study,but also avoid the current status of experimental report plagiarism fits.

教學改革；C語言程序設計；實驗教學系統(tǒng)

湖南省教育廳教改項目（湘教通[2014]247號-196）

1007-1423（2017）28-0019-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.28.005

陳越洲（1968-），男，湖南臨武人，碩士，講師，研究方向為分布計算與數據庫技術

肖必武，男，副教授，研究方向為信息系統(tǒng)與計算機教育

王傳立，男，博士，副教授，研究方向為人工智能與機器學習

2017-08-01

2017-09-30

Teaching Reform;C Language Programming;Experimental Teaching System