C語言程序設計智能化教學改革分析

張寒冰

摘要：在各大高校的課程編排中，C語言程序設計是計算機類及相關(guān)專業(yè)的必修課程之一，該種編程方法具有嚴格的語法規(guī)范，高校將其作為相關(guān)專業(yè)學生必須掌握的一項基礎語言，旨在培養(yǎng)學生的程序設計素養(yǎng)，但C語言的知識結(jié)構(gòu)復雜，學習難度較大。近年來，我國人工智能領域取得重大突破，諸多智能技術(shù)被廣泛應用于高校的教育教學中，有利于提高教學效率和質(zhì)量。本文圍繞C語言程序設計的內(nèi)容、流程等，分析其智能化改革措施。

關(guān)鍵詞：C語言程序設計;教育教學;計算機專業(yè);教學改革;改革策略

中圖分類號：TP3? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）02-0091-02

在信息時代，計算機類專業(yè)越發(fā)受到社會的重視，C語言程序設計是計算機類專業(yè)學生必修的一門基礎課程，該學科的教學目的在于，培養(yǎng)學生計算思維能力，并提高學生的程序設計實踐能力[1]。在人工智能迅速融入教育改革的現(xiàn)實背景下，如何將其應用于C語言程序設計的教學改革，以推動該學科教學效果的提高，促使教學從粗放型向智能型轉(zhuǎn)變。

1 C語言程序設計智能化教學改革的體系結(jié)構(gòu)

針對C語言程序設計教學的智能化改革來說，其基本思想就是構(gòu)建信息教育平臺以輔助課堂教學，可突破時間、空間障礙，促使學生隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)完成課堂學習，包括課前預習、課堂反饋、作業(yè)完成及評判、綜合實訓實驗教學等多種功能模塊，該平臺以大量教學信息作為基礎數(shù)據(jù)集，不僅能對數(shù)據(jù)進行可視化分析，還能開展機器學習，進而實現(xiàn)全面、綜合的教學動態(tài)反饋，不斷提高C語言程序設計的教學效果。教學改革的體系結(jié)構(gòu)見圖1。

C語言程序設計教學為實現(xiàn)智能化改革，在建立起信息化平臺的基礎上，還需對教學信息進行智能化分析，進而幫助教師開展課堂決策。信息平臺在運轉(zhuǎn)的過程中將產(chǎn)生大量的教學信息，而教師可應用這些教學信息，對學生的學習情況進行多層次、多緯度的挖掘、處理和分析，進而為教學反饋的動態(tài)性提供強勁支撐。

2 C語言程序設計智能化教學改革的措施

2.1 整合優(yōu)質(zhì)教學資源

為實現(xiàn)C語言的智能化教學改革，必須以教學資源的整合作為重要基礎內(nèi)容，由于C語言的課程內(nèi)容較為抽象、課程體系較為復雜，為提高學生的學習質(zhì)量，要求學生在課堂教學前進行課程預習，并進行適當作業(yè)練習，以幫助學生初步了解新知識，在此基礎上再向?qū)W生獲取教學反饋，并組織學生進行實驗教學、實訓教學等，部分高校每年還舉辦各種程序設計競賽、程序設計活動等，而這一領域的省級競賽、國家級競賽也較多，學生進行實踐訓練的機會可以說，并不缺少，但是以上教學活動、競賽活動等開展的前提均是教學資源的有效支持，由此可見，在C語言教學的智能化改革中，設計教學資源的質(zhì)量極為重要[2]-[4]。在這樣的現(xiàn)實背景下，教師可發(fā)揮課程小組的力量，以整合學生的思考力、想象力和實踐力等，組織學生以分工合作方式，對教學資源進行建設。將各種教學資源與授課計劃、教學大綱等進行對照可知，在設計教學資源的過程中，應當以課時作為基本單位，將課堂教學的知識點進行細化，分為識別記憶、理解應用等多個層次，在制作課前預習的教學資源時，就需納入識記、理解等知識內(nèi)容，為學生初步了解C語言的相關(guān)概念、原理等提供便利;而在課堂教學過程中，教師應當注重對學生計算能力、思維能力的培養(yǎng)，可適當設計一些教學案例，采取案例驅(qū)動方式進行實際教學，以加強學生對于各個知識點的記憶和理解[5]。

以C語言程序設計中運算符和表達式的教學為例，教師就可設計一個自然語言轉(zhuǎn)化為計算機語言的表達案例，以案例教學模式給予學生豐富的學習體驗，鍛煉學生的思維能力。實際教學案例如下：自然語言設定為警察抓嫌疑犯的情境，假設警察抓住了4名嫌疑犯，分別為A、B、C、D，只有1名嫌疑犯是真正的罪犯，在審訊當中A說他不是罪犯，B說C是罪犯，C說D一定是罪犯，而D說C冤枉好人，已知條件為4名嫌疑人中3人所說均為真話，僅有1人所說為謊話，問誰是罪犯？這是一個具有較高難度的邏輯題，需要學生通過邏輯分析、對比分析等尋求答案，若將C語言設計應用于該題的解答中，就會簡化解題流程，為學生提供更為巧妙的解題思路，由此，教師將以上自然語言轉(zhuǎn)變?yōu)镃語言，設定X取值分別為A、B、C、D，若y=3即找到正確答案，通過C語言編寫為char x;int y;y=（x<>‘A）+（x==‘C）+（x=‘D）+（x<>‘D）;通過以上程序設計，學生就可輕松獲取答案，這樣不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能提高學生的學習效果[6-8]。

除此之外，在每次教學活動中教師應當制作相應的問題反饋表，將其與課件一同發(fā)布至教學平臺中，每一個問題反饋表均與每次課堂教學內(nèi)容一一對應，通過對反饋表進行整理、分析，便于教師了解學生對于所學內(nèi)容的掌握情況，以此為教師的課堂教學提供動態(tài)反饋，以支持教師持續(xù)改進自身工作。C語言課堂教學的反饋示例表見表1。

在作業(yè)練習環(huán)節(jié)中，教師應多引入程序設計題，準備大量的程序輸入輸出樣例，這樣就能夠通過系統(tǒng)的自動評判功能完成對作業(yè)的批閱，不僅能夠鍛煉學生的C語言編程能力，還能提高作業(yè)批閱的效率。對于C語言教學來說，實驗教學是重要組成部分，依據(jù)實驗教學大綱可知，實驗操作大致分為三種類型， 即綜合性、設計性和驗證性，以這三種基本類型對實驗運動表進行設計，對實驗指導手冊進行編寫，可提高實驗教學的準確性。綜合實訓指的就是，在完成了C語言的全部教學內(nèi)容之后，用以提高學生理論應用于實際能力的實踐項目，要求學生以團隊形式開展模塊化設計，通過組內(nèi)交流、合作等共同完成項目。程序設計競賽活動是選拔和培養(yǎng)專業(yè)設計人員的重要途徑之一，在創(chuàng)建C語言設計競賽的試題庫時，可依據(jù)實際項目的難易級別進行分類，促使學生分級別、分層次完成練習，進而提高教學目標的達成度，彌補C語言程序設計傳統(tǒng)教學模式的薄弱環(huán)節(jié)[9]。

2.2 構(gòu)建信息化教學平臺

實施C語言智能化教學改革的前提就是構(gòu)建信息化教學平臺，進而為智能化教學改革提供基礎數(shù)據(jù)，用以數(shù)據(jù)挖掘、分析和整理等，同時也可用于持續(xù)改進決策。對于C語言信息化教學平臺來說，在線評判系統(tǒng)（OJ）是其核心模塊之一，現(xiàn)階段我國各大高校所構(gòu)建的信息化平臺中已有較為穩(wěn)定的OJ系統(tǒng)。為更好開展C語言教學的智能化改革，需在OJ系統(tǒng)的基礎上積極拓展其他模塊，如“課堂反饋”“課前預習”等功能模塊，用以信息的發(fā)布、管理，在原有OJ系統(tǒng)的基礎上進行開發(fā)和拓展，實現(xiàn)難度較小。程序設計競賽、實驗教學和綜合實訓等教學模塊可于OJ系統(tǒng)中完成，通過對OJ系統(tǒng)的拓展和開發(fā)，即可構(gòu)建出C語言信息化教學平臺。在C語言教學的智能化改革過程中，C語言信息化平臺是一個非常重要的實踐陣地，將優(yōu)質(zhì)教學資源發(fā)布至信息平臺上，將在很大程度上提升C語言的信息化教學水平，學生可通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地登錄系統(tǒng)，將信息平臺靈活應用，進而提高學生的學習效率和質(zhì)量。OJ系統(tǒng)可對學生所完成作業(yè)進行自動評判，實驗教學欄目則具有詳細的實驗指導方法、手冊等，便于學生翻閱、了解，同時OJ系統(tǒng)還可對學生所編寫程序的正確性進行判斷，并生成詳細的學習記錄，便于教師隨時掌握學生的學習情況[10]。

2.3 引入智能化教學分析與決策

建設C語言信息化教學平臺，不僅能夠積累大量的教學信息，將其轉(zhuǎn)化為教學資源，還能極大程度提高教學信息化、智能化水平。對教學進行分析和總結(jié)，是優(yōu)化課堂教學的一個有效途徑，C語言教學的智能化改革，將推動國家工程教育專業(yè)認證倡導的先進理念發(fā)展和推廣。對于各大高校來說，教學C語言程序設計課程的教師大多具有較高的專業(yè)水平，很多教師除教學工作外，還從事著數(shù)據(jù)挖掘、人工智能和大數(shù)據(jù)等領域的研究工作，這也為C語言教學的智能化改革創(chuàng)造了有利條件，同時也體現(xiàn)出科研與教學的相互促進作用。對于C語言教學的智能化改革來說，其所需完成的主要任務就是，教學分析與教學決策，C語言信息化教學平臺在其運行過程中，將產(chǎn)生大量教學數(shù)據(jù)，這部分數(shù)據(jù)所涉及的范圍較廣，可全面反映學生的學習情況、效果等。在人工智能應用領域，最為常用的一種編程語言就是Python，其中所涉及的諸多模塊，如pandas、numpy、matplotlib等均發(fā)揮出了數(shù)據(jù)分析、處理、建模等強大功能。應用教學分析可幫助教師了解學生是否完成課前預習、是否提交作業(yè)以及作業(yè)完成的質(zhì)量高低等，還可對學生作業(yè)完成是否出現(xiàn)抄襲進行判斷[11]。在綜合實訓模塊當中，其所用到的數(shù)據(jù)分析功能，旨在反映學生的思維能力和實踐能力，程序設計競賽的排名通國際情況，可應用于選拔ACM程序設計競賽的選手。智能化的教學分析，可幫助教師及時發(fā)現(xiàn)課堂教學當中存在的盲點和不足，并將分析結(jié)果同時推送給教師和學生，有利于師生溝通、交流等。Python語言中的sklearn模塊具有較為強大的機器學習算法功能，其訓練集內(nèi)容是教學歷史數(shù)據(jù)，依據(jù)該訓練集可構(gòu)建出科學決策的計算模型，例如采取機器學習算法綜合學生多方面表現(xiàn)，可計算出學生的實驗成績、平時成績等，幫助教師做出更為合理的教學評價，同時，依據(jù)學生在信息化平臺上進行學習的綜合表現(xiàn)，可對學生的期末成績進行預測，并依據(jù)學生的作業(yè)完成情況，分析學生的薄弱點所在。由此可見，人工智能技術(shù)應用于C語言程序設計教學改革中，將為該學科的教育教學注入新的思想理念，并為教學持續(xù)改進提供強大驅(qū)動力。

3 結(jié)語

C語言程序設計教學的智能化改革是傳統(tǒng)教學與人工智能技術(shù)的有效融合，通過引入新的教學工具、教學方法等，促使該課程的教育教學由粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苄?，其主要?nèi)容包括建設教學資源、構(gòu)建信息化教學平臺等，可實現(xiàn)智能化教學分析、教學決策等，促使各大高校為社會培養(yǎng)出更多的C語言專業(yè)型人才。

參考文獻：

[1] 賈曉琪，閆俊伢.基于對分課堂的《C語言程序設計》課程實踐教學改革研究[J]. 辦公自動化，2019，24（24）：30-31，40.

[2] 羅穎，張超，楊秋菊.基于超星學習通的智慧課堂教學模式研究——以《C語言程序設計》課程為例[J].才智，2020（2）：154.

[3] 張翠平，趙暉.基于“學習成果導向”理念的教學研究——以C語言程序設計課程為例[J].計算機教育，2020（3）：153-156，161.

[4] 郝海妍.基于SPOC的混合教學模式在高職《C語言程序設計》教學中的應用探索[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（33）：148-151.

[5] 李文芳.智慧學習環(huán)境下中職生學習動力激發(fā)策略——以《C語言程序設計》課程教學為例[J].通訊世界，2018，25（12）：283-284.

[6] 王貴玲，李國斌.基于微課的混合教學模式在繼續(xù)教育教學中的應用研究——以“C語言程序設計”為例[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（22）：95-97.

[7] 張俊友，王凡予，王樹鳳. 數(shù)學建模思想在交通工程“C語言程序設計”教學改革中的應用[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2018（12）：15-17.

[8] 朱衛(wèi)東，喬良才，喬舒云.基于超星慕課平臺下課堂教學環(huán)節(jié)重構(gòu)的研究——以C語言設計教學為例[J].電腦知識與技術(shù)，2018，14（3）：160-161.

[9] 童威，黃啟萍.精品課程網(wǎng)站建設方案及對教學的思考——以C語言程序設計課程為例[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2018，23（4）：107-110.

[10] 張延亮，康國棟，周清平.工程教育認證標準視角下軟件工程專業(yè)課程教學改革探索與實踐——以“C語言程序設計基礎”課程為例[J].煤炭高等教育，2018，36（5）：117-121.

[11] 劉長琦.高職院校計算機程序設計類課程教學改革——以朝陽師范高等?？茖W校為例[J].遼寧師專學報（自然科學版），2018，20（4）：52-54，60.

【通聯(lián)編輯：張薇】