新工科背景下“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革探索

賀秋瑞 郭 曉 伍臨莉

1.洛陽師范學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院 河南洛陽 471934；2.河南理工大學(xué)鶴壁工程技術(shù)學(xué)院 河南鶴壁 458030；3.鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南鶴壁 458030

1 概述

新工科發(fā)展戰(zhàn)略以建立中國模式、制定中國標(biāo)準(zhǔn)、形成中國品牌，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地為目標(biāo)，這就對(duì)我國高等教育提出了新的挑戰(zhàn)，要更加注重學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和綜合能力[1]。然而，“C程序設(shè)計(jì)”課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，在大學(xué)一年級(jí)開設(shè)，該課程是一門非常重要的程序設(shè)計(jì)課程，是本專業(yè)的第一門編程課，也是學(xué)習(xí)軟件開發(fā)的入門級(jí)課程，更是學(xué)習(xí)其他類語言的基礎(chǔ)課程，學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中有著舉足輕重的地位。在教授該課程的過程中，發(fā)現(xiàn)了不少問題，針對(duì)這些問題，通過文獻(xiàn)調(diào)研、學(xué)生調(diào)研等進(jìn)行了新的教學(xué)改革探索，以期通過角色互換、教學(xué)方式多樣化、教學(xué)內(nèi)容豐富化、關(guān)注過程及考核方式過程化等方式提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的編程能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，最終完成新工科背景下的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)出具有自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和綜合能力的優(yōu)秀學(xué)生。

2 存在的問題

2.1 從課程本身看

“C程序設(shè)計(jì)”是一門注重實(shí)踐的課程，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力，計(jì)算機(jī)思維能力有較高的要求，該課程內(nèi)容包含了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想的精髓，有助于其他編程語言的學(xué)習(xí)。如果想提高編程能力，必須要進(jìn)行大量的上機(jī)訓(xùn)練。在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)課程概念多、內(nèi)容多、理論抽象，甚至有些規(guī)則與硬件有關(guān)，相當(dāng)一部分同學(xué)被紛繁復(fù)雜的語法弄得一頭霧水。然而，學(xué)校安排的教學(xué)課時(shí)有限。學(xué)校規(guī)定的課時(shí)有限，教師不僅需要講授基本的概念、語法知識(shí)，還需要給學(xué)生足夠的時(shí)間練習(xí)，顯然兩者之間很難達(dá)到平衡。多數(shù)老師反映，講理論知識(shí)時(shí)間長，給學(xué)生練習(xí)的時(shí)間少，感覺沒有到達(dá)想要的效果；但是不抓緊時(shí)間給學(xué)生講授知識(shí)點(diǎn)，又無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)計(jì)劃，因此，課堂無法還給學(xué)生，以教師傳授為主，學(xué)生練習(xí)時(shí)間少，課下學(xué)生又不主動(dòng)訓(xùn)練，導(dǎo)致無法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

2.2 從學(xué)生方面看

2.2.1 編程基礎(chǔ)與能力層次分明

雖然同學(xué)們都是剛剛進(jìn)入大學(xué)，但是他們的編程基礎(chǔ)和動(dòng)手能力卻差別較大，且層次分明，通過在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)與能力大致可分為三個(gè)層次[2]：第一，學(xué)生具有一定的編程基礎(chǔ)。受到家庭環(huán)境、初高中接受的教育、學(xué)生自身興趣愛好等影響，部分學(xué)生入學(xué)前已經(jīng)具備了一定編程基礎(chǔ)、邏輯思維、信息素養(yǎng)等，可以通過C程序設(shè)計(jì)的基本教學(xué)，迅速掌握相關(guān)知識(shí)，通過課堂教學(xué)已經(jīng)無法滿足他們對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步探索。第二，學(xué)生不具備編程基礎(chǔ)，但是具有一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)。了解信息技術(shù)，熟悉計(jì)算機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等，對(duì)軟件編程充滿好奇心，渴望獲得相關(guān)知識(shí)。第三，沒有任何編程和信息技術(shù)基礎(chǔ)。對(duì)計(jì)算機(jī)的理解僅僅停留在上網(wǎng)聊天等，對(duì)課程沒有興趣。

2.2.2 自主學(xué)習(xí)能力差

中學(xué)學(xué)習(xí)的是基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)的目的是高考，老師們會(huì)耐心地講授、輔導(dǎo)，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中，基本上都是老師講授，學(xué)生被動(dòng)地學(xué)習(xí)。高校的教學(xué)節(jié)奏很快，教學(xué)內(nèi)容也很廣泛，老師對(duì)學(xué)生監(jiān)督較少，造成一些學(xué)生總是覺得時(shí)間不夠、學(xué)習(xí)困難；有些同學(xué)在課堂上感覺好像能理解，但是做作業(yè)卻很難；還有些大學(xué)生不能適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活，遵循中學(xué)的學(xué)習(xí)模式，過于依賴?yán)蠋熀桶嘀魅危趯W(xué)習(xí)過程中缺少自主性、主動(dòng)性和自覺性。

2.2.3 目標(biāo)不明確，興趣不高

一個(gè)人如果能夠清晰地明白自己對(duì)什么感興趣，就會(huì)形成明確的努力目標(biāo)。事實(shí)上，很多剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)生不知道自己到底喜歡什么，也不知道未來自己想做什么，沒有明確的職業(yè)規(guī)劃，因此做什么提不起精神，沒有學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

2.2.4 對(duì)偏實(shí)踐課有畏難情緒

對(duì)于大一新生來說，偏實(shí)踐課程對(duì)學(xué)生有一定難度。在高中時(shí)期，學(xué)生上課多以被動(dòng)接受知識(shí)為主，教師是課堂知識(shí)的傳授者、課堂的主導(dǎo)者，學(xué)生多以接受課本知識(shí)為主，需要?jiǎng)邮植僮鞯恼n程，如物理、化學(xué)、生物等課程，經(jīng)常被學(xué)校直接忽視，重點(diǎn)掌握結(jié)論性知識(shí)，造成了學(xué)生動(dòng)手能力差，提出問題、分析問題和解決問題的能力差。因此，C程序語言的學(xué)習(xí)不僅僅需要掌握基本的理論知識(shí)、語法知識(shí)，還需要不斷提高邏輯思維能力和編程能力，能夠通過知識(shí)與思維的碰撞，對(duì)遇到的問題進(jìn)行不同方向的分析，并使用C程序語言去結(jié)構(gòu)化，通過實(shí)際的編程去實(shí)現(xiàn)、解決問題。通過課堂調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，65%的學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)有一定的畏難情緒，并對(duì)是否能通過考試而擔(dān)憂[3]。

2.3 從教師方面看

當(dāng)前，我國很多大學(xué)仍然把“教”作為教學(xué)的核心，以教師為主導(dǎo)，通過灌輸?shù)男问綄⒅R(shí)傳授給學(xué)生，注重知識(shí)的連貫性、完整性和系統(tǒng)性。然而，電腦類專業(yè)的人才不僅要學(xué)到專業(yè)的知識(shí)，還要培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，讓他們學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境[4]。

2.3.1 重理論輕實(shí)踐，重結(jié)果輕過程

在C語言的教學(xué)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)重理論、輕實(shí)踐的情況[5]，很多老師照本宣科，以教材為中心，而忽略了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力沒有得到有效提高，導(dǎo)致的結(jié)果是：(1)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)認(rèn)為都理解了，可是實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)很多知識(shí)沒有掌握；(2)實(shí)踐課程不能自主完成，實(shí)踐報(bào)告應(yīng)付了事；(3)根據(jù)書本知識(shí)應(yīng)付考試，卻不能通過編程解決實(shí)際問題；(4)達(dá)不到預(yù)期實(shí)踐效果與教學(xué)目標(biāo)，無法培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。該教學(xué)方法直接導(dǎo)致學(xué)生重結(jié)果輕過程，學(xué)生以理論考試為終極目標(biāo)，本應(yīng)該上機(jī)操作的課程，變成了背語法、背結(jié)構(gòu)，課程設(shè)計(jì)應(yīng)付了事。

2.3.2 教學(xué)方法單一，且以傳授知識(shí)為主

長期以來，C程序設(shè)計(jì)的教學(xué)方法單一，主要是講課+練習(xí)。教師上課按照教材的基本內(nèi)容講解，教師重視基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的完整性與系統(tǒng)性。但是，課程章節(jié)多、內(nèi)容多，在學(xué)校規(guī)定的課時(shí)內(nèi)，既要保證知識(shí)的傳遞，又要保證學(xué)生練習(xí)的時(shí)間。由于學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，每節(jié)課留出來20分鐘的時(shí)間練習(xí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要，很多學(xué)生一知半解，課下也很少花更多的時(shí)間去自學(xué)，導(dǎo)致動(dòng)手能力差，期末考試完全變成了知識(shí)點(diǎn)的背誦。

3 教學(xué)改革

3.1 混合式教學(xué)

混合式教學(xué)[2]是指將面授與在線學(xué)習(xí)相融合，將被動(dòng)與主動(dòng)相結(jié)合，以達(dá)到有效教學(xué)的一種學(xué)習(xí)模式?；旌鲜浇虒W(xué)可以實(shí)現(xiàn)以教師為中心向以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變，通過采用更多的教學(xué)組織形式、更豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培訓(xùn)學(xué)生創(chuàng)新精神，挖掘?qū)W生的潛力。通過課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)置不同的問題、要求及配套的練習(xí)，同時(shí)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的方式分解任務(wù)，迭代實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。該教學(xué)模式可以提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，通過互聯(lián)網(wǎng)資源自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力，提高學(xué)生利用不同資源解決實(shí)際問題的能力，可有效提高教學(xué)效率與學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

3.2 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂[6]是指學(xué)生在課前通過C編程的教學(xué)視頻，自學(xué)掌握基本的概念、理論和語法，老師不占用課堂的時(shí)間進(jìn)行理論講解，使課堂成為師生互動(dòng)的地方，通過提問、合作探究等形式提高教學(xué)質(zhì)量。因特網(wǎng)的廣泛使用和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，使“翻轉(zhuǎn)式”教學(xué)成為了現(xiàn)實(shí)。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，學(xué)生可以獲得高質(zhì)量的教育資源，而不僅僅是依靠老師來獲得知識(shí)，師生之間的角色互換，老師的主要任務(wù)就是解答學(xué)生的問題，并指導(dǎo)他們運(yùn)用知識(shí)解決問題。這種教學(xué)模式重構(gòu)了學(xué)習(xí)的流程圖，把老師變成了課堂的領(lǐng)導(dǎo)者，老師成為了教室的引導(dǎo)者，把知識(shí)的吸收轉(zhuǎn)化為師生之間的相互作用。

3.3 以研促教，以賽促教

“教而不研則淺，研而不教則空”，教學(xué)與科研相輔相成[7]。以研促教，通過不斷的科學(xué)研究才能反哺教學(xué)改革的實(shí)施，通過不斷的科研才能了解最新的教學(xué)思路、教學(xué)方法及教學(xué)理念，才能在教學(xué)工程中優(yōu)化教學(xué)方法，豐富教學(xué)內(nèi)容。創(chuàng)新的教學(xué)方法可以推動(dòng)教學(xué)實(shí)施，豐富的教學(xué)內(nèi)容才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。其次，將課程教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如藍(lán)橋杯等程序大賽，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與比賽，培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭意識(shí)，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，通過自己的探索去獲取知識(shí)，將課本的知識(shí)靈活地應(yīng)用到比賽中，通過比賽的進(jìn)一步升華，逐漸形成編程思想。

3.4 因材施教，分層次進(jìn)行

對(duì)學(xué)生的編程與信息技術(shù)進(jìn)行簡單調(diào)研后，分成三組：基礎(chǔ)組、能力組和拔高組。根據(jù)不同的分組，將C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為基礎(chǔ)題、設(shè)計(jì)題和綜合題三類?；A(chǔ)組的學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)題，包括基本的語法、概念等；能力組的學(xué)生主要學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)題，要求具有一定的編程思維、較強(qiáng)的動(dòng)手能力；拔高組主要練習(xí)綜合題，要求學(xué)生不僅基礎(chǔ)強(qiáng)、編程能力強(qiáng)，而且具有較強(qiáng)的責(zé)任心、自主學(xué)習(xí)能力、較強(qiáng)的好奇心，同時(shí)具備一定的創(chuàng)新能力。通過進(jìn)行學(xué)生分組與學(xué)習(xí)內(nèi)容分組，因材施教，完成學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容的高匹配度，使每位同學(xué)都能通過不同的學(xué)習(xí)掌握不同的技能，獲得成功的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的自信，才能讓學(xué)生有信心，愿意投入更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)。

3.5 挖掘思政元素，激發(fā)內(nèi)在動(dòng)力

對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容重新整理，充分挖掘課程思政元素，將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)融為一體，全面落實(shí)“立德樹人”的教育任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、科學(xué)的發(fā)展觀、科技報(bào)國的擔(dān)當(dāng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過思想上的提高，讓由學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)，間接提高課程教學(xué)的效果。例如，在講解為什么要學(xué)C程序設(shè)計(jì)這門課程時(shí)，通過案例告知學(xué)生要增強(qiáng)危機(jī)意識(shí)，要有不斷拼搏的精神，喚起學(xué)生的愛國情感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的內(nèi)在動(dòng)力。在講解數(shù)組等知識(shí)時(shí)，告訴學(xué)生人以群分、物以類聚的思想，多結(jié)交有共同目標(biāo)、積極向上、具有正能量的朋友。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)分小組進(jìn)行，不同的小組要通過不同的方法解決問題，以此引入要有團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，一題多解，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新力。

3.6 考核方式

建立合理的考核方式有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過教學(xué)方法的多樣化，讓學(xué)生體驗(yàn)到不同的課堂氛圍，利用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等方法，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在考核中增加過程性考核，讓學(xué)生體驗(yàn)到階段性的小成功，有利于學(xué)生自信心的建立。將之前單純依賴課堂考勤和作業(yè)的評(píng)價(jià)方式，調(diào)整為課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、綜合設(shè)計(jì)和期末考試五大部分，淡化期末考試的重要性，讓學(xué)生真正回歸過程當(dāng)中，讓學(xué)生成為課堂的主人。

考核方式及占比表

結(jié)語

在新工科背景下，新的挑戰(zhàn)也是新的機(jī)遇。本次課程改革能夠讓學(xué)生參與到教學(xué)中來，提高學(xué)生的基本知識(shí)、程序設(shè)計(jì)、編寫、調(diào)試能力、分析問題、解決問題、規(guī)范軟件開發(fā)流程和文件編寫等能力。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，使他們的語言表達(dá)能力得到了提升，對(duì)他們的創(chuàng)造力起到了一定的促進(jìn)作用。在本次課程改革中融入了思政元素，并逐步開展了混合式教學(xué)等新的教學(xué)方法，并對(duì)不同層次的學(xué)生提出了不同的要求，教學(xué)效果最終得以提升，授課方式與內(nèi)容受到了學(xué)生的歡迎和喜愛，學(xué)生對(duì)老師的評(píng)價(jià)是幽默和風(fēng)趣。這一新課程的改革，盡管已經(jīng)有了一些成果，但仍有一些地方有待改善，這是今后課程建設(shè)不斷提高的重點(diǎn)。