基于專業(yè)導(dǎo)向的C語言教學(xué)設(shè)計(jì)與策略

陸淑娟 呂 俊

（南京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇·南京 210086）

0 引言

當(dāng)前，新工科建設(shè)正在高等工程教育領(lǐng)域興起改革熱潮，并正在改變著高校的教學(xué)行為、人才培養(yǎng)方案、評(píng)價(jià)體系與資源配置方式。[1]新工科建設(shè)的核心目標(biāo)是培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才，提升布局未來戰(zhàn)略領(lǐng)域的人才培養(yǎng)質(zhì)量。而面向以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算思維能力是新工科學(xué)生迫切需要強(qiáng)化的重要基礎(chǔ)課程。

“C語言程序設(shè)計(jì)”作為高等院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課，可以使學(xué)生掌握使用計(jì)算機(jī)編程的基本知識(shí)，并以此為工具更好地為后續(xù)在專業(yè)課中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平、興趣以及專業(yè)需要有針對(duì)性地重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)緊跟時(shí)代，利用日益發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)及新媒體技術(shù)對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行改革創(chuàng)新，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和應(yīng)用技能，更能為培養(yǎng)“專業(yè)+”的新工科人才提供能力支撐。

本文提出以專業(yè)為導(dǎo)向，探討對(duì)C語言教學(xué)設(shè)計(jì)和模式改革，期望更有利于提高學(xué)生的編程能力，提高學(xué)生將專業(yè)問題轉(zhuǎn)換為用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，借助于計(jì)算機(jī)更好地為專業(yè)服務(wù)。

1 C語言教學(xué)的現(xiàn)實(shí)問題

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力是新工科人才能力培養(yǎng)的重要組成部分，由于C語言的經(jīng)典、簡(jiǎn)潔與高效，使它成為大部分工科類大學(xué)生的第一門程序設(shè)計(jì)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以深入地了解計(jì)算機(jī)工作原理，理解程序抽象與模塊化基本方法，掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想和過程，并初步建立起計(jì)算思維，為將來專業(yè)課中加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。[2]

反思當(dāng)前的C語言教學(xué)實(shí)踐，普遍存在重知識(shí)教學(xué)而輕工程應(yīng)用、重程序設(shè)計(jì)而輕專業(yè)融合等現(xiàn)象，從而一定程度上造成了“課程簡(jiǎn)單化”與“專業(yè)脫節(jié)化”的傾向。

1.1 教學(xué)內(nèi)容缺乏專業(yè)性

目前的教學(xué)內(nèi)容比較側(cè)重于語法、理論知識(shí)，編程部分也僅局限于學(xué)生對(duì)常見算法的掌握和應(yīng)用，采用的實(shí)例大多來自于數(shù)學(xué)問題，比如斐波拉契數(shù)列、遞歸求階乘、質(zhì)數(shù)的判斷等等，缺乏與專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用性內(nèi)容。這就往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生困惑，學(xué)習(xí)編程到底有什么用？究其原因是因?yàn)闆]有有機(jī)地將課程內(nèi)容與專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合起來，沒有通過學(xué)科專業(yè)的具體實(shí)例來豐富編程內(nèi)容，不能讓學(xué)生了解到編程在具體專業(yè)課中的實(shí)際應(yīng)用，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而這對(duì)于將來要從事具體專業(yè)應(yīng)用的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，枯燥的算法訓(xùn)練只會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的興趣。

1.2 教學(xué)手段缺乏針對(duì)性

目前的C語言程序設(shè)計(jì)課多采用“多媒體教室授課+上機(jī)實(shí)踐”的模式，利用多媒體可以使教學(xué)內(nèi)容更豐富飽滿，可以提高教師的上課效率和教學(xué)效果，上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生自己動(dòng)手編寫調(diào)試程序，從而發(fā)現(xiàn)問題解決問題，提高編程能力，但是隨著社會(huì)的快速發(fā)展，這種以教師為主導(dǎo)的授課方式已漸漸不能適應(yīng)時(shí)代。首先，C語言知識(shí)點(diǎn)繁多，內(nèi)容寬泛，采用滿堂灌的模式會(huì)讓學(xué)生失去興趣。其次，不同專業(yè)對(duì)編程的要求也不盡相同，千篇一律的教學(xué)模式?jīng)]有考慮到不同學(xué)生的專業(yè)背景，無法做到與專業(yè)教育的“無縫銜接”，同時(shí)由于課時(shí)的縮減加上合班授課人數(shù)較多，這種教學(xué)模式就顯得尤為吃力，師生之間缺乏互動(dòng)，一部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生吃不飽，而一部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生也無法在課外時(shí)間獲得進(jìn)一步有效的輔導(dǎo)，長此以往，無論好差學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性都將受到打擊。

1.3 評(píng)價(jià)方式缺乏有效性

傳統(tǒng)的考核模式一般都采用期末考試的方式，分為理論與編程兩部分，這種方式固然能在一定程度上考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況以及編程的能力，但是也存在不少弊端。首先，學(xué)生應(yīng)試的心態(tài)比較突出，為了考試而學(xué)習(xí)，而不是為了掌握一門技術(shù)，甚至有部分學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)，僅靠在考前大量刷題和背算法來應(yīng)付考試，這樣就失去了考核的意義。其次，一張?jiān)嚲淼膬?nèi)容畢竟有限，不能完全覆蓋所學(xué)的知識(shí)，這樣就使得考核失去了完整性。因此，僅僅依靠期末考試這樣的單一評(píng)價(jià)方式，同樣不適用于新工科人才的培養(yǎng)。

2 以專業(yè)為導(dǎo)向的C語言教學(xué)設(shè)計(jì)策略

面對(duì)新工科建設(shè)對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，在教學(xué)設(shè)計(jì)中強(qiáng)化專業(yè)導(dǎo)向，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)手段，完善課程評(píng)價(jià)體系是高等院校“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革中迫切需要解決的問題。筆者通過在近兩年的“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中不斷地探索研究，提出并實(shí)踐以下改革策略：

2.1 以專業(yè)為導(dǎo)向重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

以專業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)就是以各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為教學(xué)目標(biāo)，在傳授知識(shí)的同時(shí)注重能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合各專業(yè)特色，選用具有專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的工程應(yīng)用為實(shí)例，突出專業(yè)綜合能力，切實(shí)提高學(xué)生采用編程解決實(shí)際問題的能力。例如，在對(duì)地質(zhì)工程和勘察工程專業(yè)教學(xué)時(shí)可以選用反射系數(shù)的演算來講解牛頓迭代法，這就比簡(jiǎn)單講述求方程的根更讓學(xué)生體會(huì)到編程的用處；根據(jù)巖石的物理數(shù)據(jù)來判斷巖性，[3]就可以把它和分支選擇結(jié)合起來。而對(duì)電子專業(yè)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以用電子時(shí)鐘作為例子，使用循環(huán)，函數(shù)等編程元素來實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)學(xué)類專業(yè)則可以選擇一些理論性的問題，比如漢密頓回路、漢諾塔問題等等。這種針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生采用不同的案例，不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握了C語言這門課程的知識(shí)要點(diǎn)，同時(shí)也真切地體會(huì)到編程的用處，這也為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)，真正做到了學(xué)以致用，融會(huì)貫通。

2.2 依托新媒體采用混合式教學(xué)模式

混合式教學(xué)是指集成多種教學(xué)技術(shù)和方法的教學(xué)模式。[4]隨著互聯(lián)網(wǎng)及新媒體技術(shù)的發(fā)展，越來越多的課程都開始采用了線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式。對(duì)“C語言程序設(shè)計(jì)”而言，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依托超星平臺(tái)將一些知識(shí)要點(diǎn)、經(jīng)典算法錄制成視頻上傳，學(xué)生可以利用碎片時(shí)間對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)的學(xué)習(xí)與回顧，可以說把課堂裝進(jìn)了“口袋”，這種方式很好的彌補(bǔ)了班級(jí)人數(shù)多以及課時(shí)不足的缺憾。同時(shí)，通過設(shè)置課堂的翻轉(zhuǎn)，在小視頻中講解完知識(shí)點(diǎn)以后預(yù)留一些與專業(yè)知識(shí)相關(guān)的小任務(wù)，同學(xué)們可以分組討論準(zhǔn)備，然后以小組為單位在課堂上分別演示講解，這種展示的機(jī)會(huì)大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。除此以外，還成立討論群、課堂搶答、分組討論、問卷調(diào)查等等，同學(xué)之間、師生之間的互動(dòng)大大增加，課后教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在線答疑，大大縮減了學(xué)生解決疑問的時(shí)間，學(xué)生們體會(huì)到隨時(shí)有疑可答，增加了學(xué)習(xí)的熱情，從而進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)的效率與教學(xué)成果，真正做到了教與學(xué)相輔相成。

2.3 引入多元化的評(píng)價(jià)方式重建評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于學(xué)生綜合能力的考核采用單一的期末考試作為評(píng)價(jià)指標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在教學(xué)過程中采用大作業(yè)的方式來考核學(xué)生的綜合編程能力，從而增加跟蹤考核和過程性評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以增強(qiáng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的多樣性和客觀性。將班級(jí)學(xué)生劃分成立若干課題小組，在講授完分支選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)以后，開始給學(xué)生布置大作業(yè)，比如九宮格下棋，簡(jiǎn)單的計(jì)算題生成器，打飛機(jī)小游戲等等。在講授完數(shù)組、指針、鏈表后再設(shè)置大作業(yè)，比如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)等等。學(xué)生按課題小組根據(jù)興趣愛好自由選擇題目完成，每個(gè)小組上臺(tái)演示自己的作品，其他小組及評(píng)委老師現(xiàn)場(chǎng)打分，并將這部分分?jǐn)?shù)納入總評(píng)的一部分。再加上平時(shí)作業(yè)、課堂翻轉(zhuǎn)討論的內(nèi)容，建立一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：平時(shí)作業(yè)20%，課堂討論10%，大作業(yè)30%，期末考試40%。采用大作業(yè)的好處在于學(xué)生在完成作品及觀看同學(xué)作品的過程中，體會(huì)到計(jì)算機(jī)編程的樂趣，以及在本專業(yè)中運(yùn)用的魅力，同時(shí)由于大作業(yè)的綜合性較強(qiáng)，幾乎涵蓋了所學(xué)的所有知識(shí)點(diǎn)，這樣也就真正充分鍛煉了學(xué)生的編程能力。實(shí)踐證明，這種多元化的評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立很大程度上激發(fā)了學(xué)生平日里的學(xué)習(xí)積極性，就考核改革后的效果來看，學(xué)生的編程能力也普遍得到提高。

3 結(jié)語

“C語言程序設(shè)計(jì)”作為工科學(xué)生一門重要的基礎(chǔ)課程，各高等院校都在進(jìn)行著各種改革嘗試，而以專業(yè)為導(dǎo)向，采用線上線下結(jié)合的混合教學(xué)模式是課程改革的必然趨勢(shì)，也為新工科專業(yè)人才培養(yǎng)提供了可行而有效的方案。通過近兩年的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生普遍認(rèn)為，對(duì)C語言程序的學(xué)習(xí)興趣得以明顯提高，以專業(yè)為導(dǎo)向的課程改革既提高了自己的編程應(yīng)用能力，更加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握。同時(shí)，探索以專業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)改革無疑對(duì)教師提出了更高的要求。一方面，需要注重加強(qiáng)C語言程序課程與新工科專業(yè)知識(shí)的銜接，以提升自身的工程素養(yǎng)；另一方面，需要更新傳統(tǒng)教育觀念，變單純的知識(shí)傳授為學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者，切實(shí)成為學(xué)生由“讓我學(xué)”向“我要學(xué)” 轉(zhuǎn)變的促進(jìn)者。