基于工程教育認證的《C語言程序設計》教學改革與實踐

蘇虹　李萍

摘要：《C語言程序設計》是高校理工類非計算機專業(yè)學生的公共基礎課。在工程教育認證背景下，如何滿足工程認證標準，培養(yǎng)社會所需要的復合型專業(yè)人才，為課程的教學改革提出了新要求。緊密圍繞新目標，整合教學內(nèi)容、增加綜合實驗、建設線上資源、完善教材、部分教學內(nèi)容采用翻轉課堂教學，全方位提高學生學習積極性主動性，為培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力打下堅實的基礎。

關鍵詞：C語言;翻轉課堂;過程考核;工程教育認證

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0139-02

Abstract：C Language Programming is a General Foundation Requisite for non-computer majors in science and engineering. Under the background of engineering education accredition， the new requirement of C Language Programming teaching reform met the engineering education accreditation standards and training the compound professional. Based on the teaching objectives， integration of the teaching contents and resources， improving teaching materials， inverted classroom used partly， improved students' enthusiasm and initiative in learning， laid a Solid Foundation for the cultivation of students' ability to solve complex engineering problems lay a solid foundation.

Key words： C Language; Inverted Classroom; Process Assessment; Engineering Education Accreditation

1 引言

2016年我國的工程教育加入《華盛頓協(xié)議》，為中國工科學生走向世界提供了國際認可的通行證。2015年，中國工程教育認證協(xié)會頒布了工程認證標準，對我國高等學校本科工程教育專業(yè)課程體系提出了新的要求，也使工程教育有了人才培養(yǎng)的國際標準。

《C語言程序設計》課程是高校理工類非計算機專業(yè)的公共基礎課，承擔著培養(yǎng)學生計算思維的責任，“使學生通過程序設計的學習，掌握計算思維中特有的抽象、遞歸、復用等思維方法”[1]，為今后使用計算思維分析和解決專業(yè)問題奠定堅實的基礎。

在實際教學中，學生普遍反映《C語言程序設計》學習難度大、較難掌握的一門課。這是由于以下兩方面的原因：（1）學生被動聽課，接受程度不高，一旦學習過程中出現(xiàn)問題沒有及時解決，后續(xù)的內(nèi)容就會有更多的不理解、學不會的情況出現(xiàn);（2）該課程不是專業(yè)類課程，學生投入精力不足，尤其是課程后半部分難度較大，學生的問題越積越多，從而導致學生越來越聽不懂，直到完全放棄。所有這些問題不能僅僅依靠任課教師言傳身教，最終還是要依靠任課教師尋找解決方案，帶領學生走出學習困境。

鄭州輕工業(yè)大學各工科專業(yè)深入開展工程教育認證工作，把工程教育認證理念融入人才培養(yǎng)的全過程。各工科專業(yè)根據(jù)工程教育認證畢業(yè)要求對《C語言程序設計》課程有了新的要求，即支撐“……選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬和預測專業(yè)問題，并能夠分析……”和“能夠在團隊中獨立或合作開展工作”這兩個指標點，為《C語言程序設計》的改革提出了明確的目標。

2 教學全過程體現(xiàn)以學生為中心的原則

《C語言程序設計》要解決的根本問題還是學生本身，以學生為中心，激發(fā)學生的學習興趣，推動學生自主學習，達到任課教師的既定目標。

筆者采用多種教學手段相結合，針對專業(yè)特點通過案例驅動、整合教學內(nèi)容、建設在線資源、組成學習團隊、注重同學生溝通等方式，提高學生的學習興趣，推動學生學習。使用在中國大學MOOC“愛課程”平臺的自建線上教學資源為學生提供深度學習資源和復習回顧，利用平臺的測試與作業(yè)、考試、討論區(qū)等功能模塊，對學生學習過程進行精細化管理，達到對學生進行過程考核的目的。學習團隊的建立更有助于團隊成員之間一對一幫助以及團隊和任課教師的溝通。

部分教學章節(jié)采用翻轉課堂這種教學模式，任課教師指定學習任務，明確學習目標，使學生成為課堂的主體，從而激發(fā)學生的學習熱情，達到任課教師提升教學效果的目的。

3 教學內(nèi)容注重培養(yǎng)學生解決復雜工程的能力

C語言程序設計這門課著力培養(yǎng)學生的計算思維、利用基礎理論設計和解決復雜的工程問題。那么按此要求安排實踐教學內(nèi)容，設計以恰當?shù)慕虒W實踐使學生經(jīng)歷復雜工程的構建，體現(xiàn)知識、技術、方法的綜合應用。

首先，在課時內(nèi)增加以設計和實現(xiàn)信息系統(tǒng)為目標的綜合實驗環(huán)節(jié)（以下簡稱綜合實驗）。對于理工類非計算機專業(yè)學生，由于學時限制，沒有計算機專業(yè)《C語言程序設計》課程的課程設計環(huán)節(jié)，因此學生只是掌握了C語言的概念和原理等理論知識，對復雜的具體問題缺乏綜合的分析和解決能力。因此，設置綜合實驗環(huán)節(jié)對于非計算機學生的重要性不言而喻。綜合實驗是模擬真實項目的開發(fā)，涉及大學計算機公共基礎課的全部知識，將教學與項目實踐有機融合，促使學生掌握深層次的工程原理，結合工程實際使學生在協(xié)作、溝通、表達、組織能力上得到全面的鍛煉。

其次，由于C語言的知識點多而繁雜，學生容易迷失在語法細節(jié)當中，耗費了過多的時間和精力卻忽視了使用程序設計解決實際問題這一核心目的。在課堂講授過程中，以綜合實驗相關案例推動教學內(nèi)容，重視編程設計思想的主線而不拘泥于刻板語法細節(jié)，使學生能夠通過對C語言基礎知識的學習，深刻理解程序設計的基本原理并能夠與專業(yè)相結合。

最后將以上設計理念落實在根據(jù)教學內(nèi)容編寫教材，力求教材成為學生最有力的參考書。將課堂上不能一一涉及的細節(jié)都體現(xiàn)在教材中，使學生在課堂上掌握程序設計的重點，課下在教材中能深入學習語法規(guī)則。例如開始學習C語言程序設計時，要學習數(shù)據(jù)類型、運算符與表達式等內(nèi)容，需要記憶的語法知識繁多而枯燥，如果全部按部就班教學會讓學生剛開始學習就失去了興趣。作者課上只講授編程初學者可以用到的基本數(shù)據(jù)類型、運算符、表達式，更多的介紹編寫在教材中。學生聽課后，會開始簡單的編程，以后隨著學習的深入、編程的難度增加，需要更多的數(shù)據(jù)類型、運算符，讓學生在用到時再回到本章教材中查找和再學習，掌握效果更好。

4 翻轉課堂提升教學效果

翻轉課堂要求學生通過線上課堂完成項目的知識準備，課堂時間用于師生共同研究、討論、解決問題。以下以綜合實驗為例，闡述《C語言程序設計》翻轉課堂的任務設置與具體實施情況。

《C語言程序設計》的綜合實驗環(huán)節(jié)設置為四周，指定題目與學生自選題目相結合，但必須包含數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計等功能，要求5～7人一個小組，每一組指定一名組長，負責項目的實施與成績評定。

綜合實驗采用翻轉課堂教學模式，主要是因為C語言程序設計的理論基礎知識已經(jīng)全部學習完成，而綜合實驗項目設置為學生提供了發(fā)揮自主設計的平臺，具備翻轉課堂的知識學習的條件。學生在學習程序設計的最后階段采用這種參與度非常高的教學方式，可以極大地發(fā)揮學生的主觀能動性、學生由綜合實驗案例推動將整個學期的知識進行了復習，為展示小組設計亮點還要通過再學習使知識掌握程度進一步提升。

具體實施階段，任課教師在第一次理論環(huán)節(jié)進行綜合實驗任務、實驗報告的講解，使學生了解項目小組組成的規(guī)則，公布綜合實驗成績考核方法，布置每周任務進度。第一次實踐環(huán)節(jié)，小組內(nèi)成員根據(jù)任務寫出任務書，制定設計和實施方案，最后進行分工。第二次理論環(huán)節(jié)，由學生以小組為單位匯報小組組成、分工、初步設計情況，任課教師現(xiàn)場點評。第二次實踐環(huán)節(jié)，學生對任課教師提出的建議和意見進行調整、修改。第三次理論環(huán)節(jié)，學生匯報設計進度，基本可以把界面設計完成，并把各個模塊完成 。第三次實踐環(huán)節(jié)，由任課教師對學生產(chǎn)生的問題進行答疑。學生課下進行模塊集成、調試。第四次理論環(huán)節(jié)，學生進行項目完成匯報。第四次實踐環(huán)節(jié)，學生對項目進行最后修改完善，并撰寫實驗報告。

綜合實驗鍛煉了學生的綜合能力，又培養(yǎng)了學生的團隊合作精神，滿足了工科專業(yè)工程認證對課程的要求。

5 教學改革保持反饋以持續(xù)改進

“工程教育認證需要建立一種具有‘評價-反饋-改進的反復循環(huán)、持續(xù)改進機制”[2] ，教學改革要以評價為基礎，保持反饋，以改進達到更良好的效果。學生成績是教學效果的重要體現(xiàn)，所以學生的考核方式、成績組成要實現(xiàn)科學化、標準化，由結果考核轉向過程考核。

成績組成為：課程成績=平時成績*40%+考試成績*60%

平時成績=課堂表現(xiàn)*25%+綜合實驗*25%+平時作業(yè)*50%

考試采用機試形式，其中選擇題20分，考核課程所有章節(jié)的基本概念;填空題20分，考核二維數(shù)組、字符數(shù)組和字符串、結構與結構數(shù)組內(nèi)容;簡單程序設計題20分，考核學生的基本程序設計能力，主要是數(shù)列求和題;綜合應用題50分，考核該課程所學知識的綜合應用，突出對解決復雜問題能力的考核。

教學改革以考核反饋為持續(xù)改進的標準和依據(jù)，每學期進行分析、調查、匯總，制定下一步改革的措施。

以建筑環(huán)境專業(yè)為例，如表1所示，從2017級學生的考試成績分析可以看出選擇題、填空題和簡單程序設計題得分率都偏低，說明學生基礎知識掌握不牢。教改后，教學中突出重點，教材力求知識全面。2018年課程組錄制講課視頻在愛課程平臺中，并且除了作業(yè)又增加了測驗環(huán)節(jié)，旨在增強學生掌握知識的準確性，反映到2018級學生成績中基礎題得分率有較大的提高。2018年增加了綜合實驗環(huán)節(jié)，增強了學生的綜合處理能力，綜合實驗環(huán)節(jié)又采用了翻轉課堂教學法，也使綜合應用題得分率又持續(xù)提高。

6 結語

《C語言程序設計》是高校理工類非計算機專業(yè)的公共基礎課，以工程教育認證為導向，培養(yǎng)具有工程應用能力的復合型專業(yè)人才，為課程教學改革提出了新要求。優(yōu)化教學內(nèi)容，將教材打造成最有效的課程參考書，并在多種教學方法配合下，部分教學內(nèi)容采用翻轉課堂，有機融合線上/線下教學優(yōu)勢，進一步提高了學生的學習積極性和主動性，從大學一年級就培養(yǎng)學生用基本理論解決復雜問題的能力，滿足了工程教育認證對學生的畢業(yè)要求。

參考文獻：

[1] 徐秋紅，蔡娟.新工科視角下程序設計課程教學方法研究改革[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2019（6）：74-77.

[2] 張義，唐友名，孫貴斌，等.面向工程教育認證的專業(yè)建設持續(xù)改進研究與實踐[J].教育教學論壇，2019（32）：159-160.

【通聯(lián)編輯：光文玲】