應(yīng)用型本科“C語言程序設(shè)計(jì)”課程項(xiàng)目式教學(xué)方法設(shè)計(jì)與實(shí)踐

吳 鵬，蔡 力，馮 璐

（1.長沙學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，湖南 長沙 410022；2.國防科技大學(xué) 智能科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410073）

引言

2019年，教育部在《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》中提出，全面開展一流本科課程建設(shè)，樹立課程建設(shè)新理念，推進(jìn)課程改革創(chuàng)新[1]。一流本科課程建設(shè)強(qiáng)調(diào)學(xué)生為中心[2]，全面提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。但目前很多高校仍以傳統(tǒng)教學(xué)模式開展教學(xué)，或僅在傳統(tǒng)教學(xué)方法上輔以部分信息化方式，這與人才培養(yǎng)需求和一流課程建設(shè)要求都相差甚遠(yuǎn)。同時(shí)在應(yīng)用型本科院校中，這類問題更為突出。此類院校與一些研究型高校在教學(xué)模式上未做區(qū)分，因此，其應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)未能較好地通過課程教學(xué)而達(dá)成。

“C語言程序設(shè)計(jì)”是工科類專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課，同時(shí)就電子信息類專業(yè)而言，該課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生后續(xù)“操作系統(tǒng)”“嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)”等課程的學(xué)習(xí)。在應(yīng)用型高校，該課程更是此類專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動中的重要實(shí)踐基礎(chǔ)。在我校通信工程專業(yè)開設(shè)本課程時(shí)，其教學(xué)目標(biāo)為：能利用C語言的主流開發(fā)工具如開發(fā)平臺、測試平臺、配置管理軟件和項(xiàng)目管理軟件，對復(fù)雜程序開發(fā)問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，能初步接觸C語言在通信工程專業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的教師講授、學(xué)生再上機(jī)練習(xí)的方式，較難達(dá)成本課程對學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程目標(biāo)。

因此，筆者在多年工程經(jīng)驗(yàn)積累的前提下，對本課程采取項(xiàng)目式教學(xué)方法進(jìn)行改革。項(xiàng)目式教學(xué)的理念起源于18世紀(jì)，盧梭、裴斯泰洛齊和福祿貝爾等教育家認(rèn)為傳統(tǒng)教學(xué)存在忽視學(xué)生自我發(fā)展、教育與生活實(shí)踐相脫離的弊病，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我決策，這些思想是項(xiàng)目式教學(xué)的理論基礎(chǔ)[3]。項(xiàng)目式教學(xué)法是指教師以項(xiàng)目為主線貫穿教學(xué)過程始終，將課程中的多個(gè)知識點(diǎn)融入成體系的項(xiàng)目中。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對項(xiàng)目進(jìn)行分析，以運(yùn)用相關(guān)理論知識完成項(xiàng)目實(shí)踐，教師再以學(xué)生完成項(xiàng)目的質(zhì)量評定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[4，5]。

一、基于項(xiàng)目式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（一）教師教學(xué)過程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師課堂講授理論知識為主，教師在每節(jié)課的主題上進(jìn)行擴(kuò)展。這種方式?jīng)]有充分考慮學(xué)生的個(gè)體需求，特別是在“C語言程序設(shè)計(jì)”這類相對枯燥的課程教學(xué)過程中，難以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且很容易使教學(xué)內(nèi)容脫離工程應(yīng)用的實(shí)際情況。筆者在教學(xué)改革研究中，從以下三個(gè)環(huán)節(jié)對該課程教師教學(xué)過程進(jìn)行項(xiàng)目式設(shè)計(jì)。

1.教學(xué)準(zhǔn)備階段。在課程開始前，根據(jù)授課專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，制定了明確的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱，確定知識點(diǎn)及授課所用項(xiàng)目案例。

“C語言程序設(shè)計(jì)”是面對大一新生開設(shè)的實(shí)操類課程，相比于英語、數(shù)學(xué)等課程，往年對學(xué)生來講，障礙會大很多。今年借助智慧教室環(huán)境，不用擔(dān)心走到學(xué)生之間聲音效果不好或者不便于維持課堂紀(jì)律等問題。因此，結(jié)合新生與課程特點(diǎn)，適當(dāng)加入了一些課程思政元素，比如在開篇緒論里面，以為什么要學(xué)C語言為主題，結(jié)合筆者二十年的學(xué)習(xí)、科研經(jīng)驗(yàn)，不但告訴學(xué)生學(xué)好了能干啥，還可以講能力越大、責(zé)任越大，講自己由于沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，導(dǎo)致后續(xù)參與科研項(xiàng)目出現(xiàn)問題及為此付出的代價(jià)等故事。

2.課堂組織教學(xué)階段。要求學(xué)生在課前對本次課程的項(xiàng)目案例有初步的了解。結(jié)合智慧教室，借助高清電視機(jī)及靈活的座位布局，在理論課授課時(shí)，教師自帶筆記本電腦，加入實(shí)時(shí)的代碼編寫演示，把正在講解的理論直接現(xiàn)場編寫代碼軟件，讓學(xué)生有更好的代入感和沉浸式體驗(yàn)。為后面實(shí)驗(yàn)課的授課安排做好內(nèi)容銜接。

“C語言程序設(shè)計(jì)”課程在智慧教室進(jìn)行授課，使具體授課形式更為靈活，學(xué)生可以根據(jù)理論教學(xué)、教師演示項(xiàng)目案例實(shí)現(xiàn)、課程互動等多個(gè)環(huán)節(jié)靈活調(diào)整。傳統(tǒng)教室比較適合學(xué)生學(xué)習(xí)理論課知識，無論是桌椅的工整便于學(xué)生記筆記，還是桌椅的前后距離空當(dāng)方便學(xué)生觀看黑板板書等，都為學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識提供了條件。但是在“C語言程序設(shè)計(jì)”這類實(shí)踐性較強(qiáng)的課程中，基本的語法理論不是重點(diǎn)，內(nèi)容也比較少，學(xué)生更需要掌握的是項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的思路，以及解決問題的技巧，這樣的特征結(jié)合智慧教室各類條件可以讓課堂效果充分發(fā)酵。

具體來說，在每節(jié)課講解語法時(shí)，學(xué)生并不需要圍坐6張桌子，而是匯聚在講臺前面，基本上每個(gè)小班30個(gè)人都只用第一排桌子就可以坐下，這樣能使學(xué)生更方便看到教師的講解過程，包括肢體動作、聲音大小、黑板板書等。在講解到一些具體的代碼細(xì)節(jié)時(shí)，學(xué)生可以分桌觀看電視上投影出的高清軟件代碼，不受教室黑板距離的影響。在進(jìn)行具體分組討論或者投票行為時(shí)，結(jié)合學(xué)習(xí)通軟件的功能，比如隨機(jī)選人、投票答案等，可以達(dá)到更好的互動效果。

3.課后總結(jié)階段。在課堂教學(xué)階段結(jié)束后，教師對本次課程中學(xué)生的項(xiàng)目案例實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行歸納總結(jié)，并將學(xué)生出現(xiàn)問題較多的知識點(diǎn)充實(shí)到項(xiàng)目案例中，便于后續(xù)課程教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容更貼近學(xué)生認(rèn)知過程。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)

1.課前學(xué)習(xí)準(zhǔn)備階段。開學(xué)之初，恰逢大一新生軍訓(xùn)，所有課程都沒有開始，訓(xùn)練任務(wù)有一定的強(qiáng)度，因此，不適合讓學(xué)生提前開始集中學(xué)習(xí)理論知識。但是隨著近些年經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，學(xué)生都配置了手機(jī)，網(wǎng)速和流量價(jià)格不再成為限制條件。要利用好學(xué)生由于未知而對編程課程產(chǎn)生的興趣，教師可以提前聯(lián)系組建課程QQ群，給學(xué)生推送一些高質(zhì)量的自媒體科普介紹視頻，例如C語言能做哪些事、C語言是如何發(fā)展的、一些名人學(xué)習(xí)編程語言的故事等。同時(shí)，利用學(xué)習(xí)通等手段，向一部分有意愿自學(xué)的學(xué)生分享自學(xué)渠道和學(xué)習(xí)資料。

2.理解應(yīng)用階段。由于采用上述新的教學(xué)方式，將原本前幾次課的緒論、語法基礎(chǔ)內(nèi)容，加入了代碼編寫現(xiàn)場演示，讓后面的教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)前移，既降低了學(xué)生的恐懼感，也能讓學(xué)生感受到后續(xù)知識學(xué)習(xí)的益處。相對于傳統(tǒng)的高大上的介紹，比如學(xué)會了軟件可以參與航天工程建設(shè)這樣的介紹，更加接地氣，易于讓學(xué)生產(chǎn)生真正的興趣[6]。

具體來說，一些后續(xù)章節(jié)的綜合訓(xùn)練，可以適當(dāng)前移“混搭”到其他知識點(diǎn)，比如傳統(tǒng)第8章《函數(shù)》的知識，可以放到第3章《基本語法練習(xí)》進(jìn)行結(jié)合講解，這樣能讓學(xué)生一邊學(xué)習(xí)相對枯燥的語法基礎(chǔ)，一邊能動手做一些簡單的軟件，是由興趣驅(qū)動學(xué)習(xí)的第一步。比如課程第三周的內(nèi)容，要求學(xué)生自己開發(fā)一個(gè)游戲軟件“猜數(shù)字”，教師上課演示一些基本思路，展示如何一步步操作，這種方式效果顯著，使學(xué)生之間、師生之間的互動頻次瞬間提升，教師再也不用擔(dān)心課堂效果或是課堂紀(jì)律。

3.知識內(nèi)化階段。往年的一個(gè)好習(xí)慣是盡早通過實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行測驗(yàn)驗(yàn)收的形式，對學(xué)生逐個(gè)進(jìn)行問答、檢查，以發(fā)現(xiàn)那些表面上認(rèn)真聽講，其實(shí)沒學(xué)會但又不好意思講的學(xué)生，進(jìn)行重點(diǎn)輔導(dǎo)解決問題。但是由于實(shí)驗(yàn)課一般安排在課程第三周，問題發(fā)現(xiàn)時(shí)一般都較晚。當(dāng)問題被發(fā)現(xiàn)較晚的時(shí)候，一部分學(xué)生就容易產(chǎn)生放棄的想法，再想拉回來就比較難了。

所以，本學(xué)期結(jié)合上課互動新形式，采取了QQ語音答復(fù)的方式，效果較好。在開課之初就讓學(xué)生加入專門的QQ群，并且單獨(dú)加學(xué)生好友，以便于用語音回復(fù)學(xué)生各類型問題，尤其是不限于課程的一些問題，比如大學(xué)生活、愛情觀、興趣愛好等。課下可以一對一解決距離感的問題，課上再把一些比較有價(jià)值的問題及時(shí)拿出來與學(xué)生分享，鼓勵(lì)更多的學(xué)生積極和老師溝通，這樣就能早早發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生的問題，比如經(jīng)濟(jì)問題，買電腦有困難，筆者就可以將一些閑置的測試用筆記本借給學(xué)生；比如心理障礙問題，看見代碼就發(fā)慌，筆者可以課下與學(xué)生見面多溝通。這些問題在課程前兩周達(dá)到頂峰，基本每天語音回復(fù)量都很大，早上一睡醒都有十條以上問題；在課程逐漸步入正軌，學(xué)生各類問題被第一次暴露之后，QQ單獨(dú)咨詢問題的學(xué)生就很少了，反而多了一些炫耀進(jìn)步和成績的行為，這些都是良好的反饋[7]。

二、基于項(xiàng)目式教學(xué)的課程評價(jià)方法設(shè)計(jì)

（一）工程經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)作用

在筆者攻讀研究生階段及留校工作期間，有近二十年的國家大型工程項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和管理經(jīng)驗(yàn)，因此，深知本科階段偏應(yīng)用類型的課程，最終到學(xué)習(xí)者工作實(shí)踐時(shí)所能產(chǎn)生的積極作用。同時(shí)，在項(xiàng)目管理中摸索出一套如何培養(yǎng)人、如何鍛煉人的方法，在本科教學(xué)中可以充分用以實(shí)踐教學(xué)參考。

考慮到大學(xué)本科學(xué)生，尤其是大一新生，在思想、心智、毅力、能力基礎(chǔ)方面，都還處于培養(yǎng)期和成長期，所以不能簡單照搬針對研究生的訓(xùn)練方法。但是以項(xiàng)目為目標(biāo)驅(qū)動，以項(xiàng)目開展為過程牽引，以項(xiàng)目要素為訓(xùn)練考查點(diǎn)，通過實(shí)踐證明，是非常有益于教學(xué)質(zhì)量提升的。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)生在接觸這類實(shí)操課程時(shí)，會有很強(qiáng)的迷茫感，不知道學(xué)了有什么用、能做什么。在這個(gè)時(shí)候，給學(xué)生一個(gè)任務(wù)，相對于布置習(xí)題會更容易激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)欲，也就是興趣。通常學(xué)生在認(rèn)知成熟之后，會產(chǎn)生責(zé)任感，依靠對一個(gè)事情的責(zé)任驅(qū)使其堅(jiān)持下去，完成各項(xiàng)繁雜或者有難度的挑戰(zhàn)，從而完成任務(wù)。但是在學(xué)生還處于懵懂狀態(tài)時(shí)，更容易被興趣所牽引，比如手機(jī)游戲、動畫動漫。所以，利用好學(xué)生的興趣，結(jié)合良好的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，驅(qū)動其開始某個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，在不知不覺中就可輕松完成各個(gè)要素的訓(xùn)練。項(xiàng)目的難度適當(dāng)、帶有時(shí)間限制、提示解決方法探索、引導(dǎo)最終效果的質(zhì)量確認(rèn)等，都會讓學(xué)生培養(yǎng)相應(yīng)的工程素養(yǎng)，同時(shí)會產(chǎn)生挑戰(zhàn)一些難度的信心。

（二）評價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)

項(xiàng)目式教學(xué)的評價(jià)方法通常具有多元性。在教學(xué)過程中，學(xué)生所實(shí)踐的項(xiàng)目通常有多種解決方案，評價(jià)解決問題方案的標(biāo)準(zhǔn)并不能簡單用“對”或“錯(cuò)”來定義。因此在評價(jià)方式上，項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過項(xiàng)目的完成情況，考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。本課程練習(xí)大于學(xué)習(xí)，實(shí)踐重于理論，更多的是需要學(xué)生大膽的開始，不要怕寫代碼會出錯(cuò)，在錯(cuò)誤中糾正是最好的學(xué)習(xí)方式。因此，基于理論學(xué)習(xí)后進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)形式，需要進(jìn)行改革，“C語言程序設(shè)計(jì)”不應(yīng)該只是一門學(xué)習(xí)課程，應(yīng)該像英語、駕駛一樣，成為一個(gè)基本技能，貫穿本課程學(xué)習(xí)過程，尤其是后續(xù)的工科類課程幾乎不能離開C語言的編程基礎(chǔ)，因此，在初始階段需要讓學(xué)生變被動學(xué)為主動要學(xué)，變課程期間學(xué)為貫穿日常思考和應(yīng)用。

在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上，主要考核學(xué)生是否達(dá)到本課程的教學(xué)目標(biāo)，該目標(biāo)的關(guān)注點(diǎn)是學(xué)生在項(xiàng)目式教學(xué)中的實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[8]。本課程設(shè)計(jì)了后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)實(shí)踐活動，能夠進(jìn)一步讓學(xué)生擺脫命題時(shí)的思維，自行尋找客觀世界中的實(shí)際問題，然后類似數(shù)據(jù)建模一樣，對其抽象為程序問題，最后利用學(xué)習(xí)的編程技能解決。這就需要在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上，引導(dǎo)學(xué)生不只是簡單地以學(xué)習(xí)考試成績?yōu)槟繕?biāo)。同樣，在教師設(shè)計(jì)考核方式時(shí)，需要降低單純的試卷考試成績，而應(yīng)該加大日常練習(xí)的評價(jià)權(quán)重，讓學(xué)生從評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的正向積極影響中真正受益。

項(xiàng)目式教學(xué)方法能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端。從學(xué)習(xí)內(nèi)容看，學(xué)生可以與教師一起選擇、規(guī)劃和實(shí)施具體項(xiàng)目。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)的需要，主動尋求解決問題的方法，學(xué)習(xí)積極性更高，學(xué)到的知識更扎實(shí)。本文通過對電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的分析，明確了“C語言程序設(shè)計(jì)”課程在本科教學(xué)過程中的定位，制定了明確的教學(xué)目標(biāo)，并采用項(xiàng)目式教學(xué)方法實(shí)施于教學(xué)全過程。采取按項(xiàng)目完成度的方式對課程進(jìn)行評價(jià)考核，并將授課過程中所積累的項(xiàng)目實(shí)施情況融入下階段的教學(xué)中，形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。該課程在通信工程專業(yè)以項(xiàng)目式教學(xué)方式實(shí)施兩年，學(xué)生反饋良好，且后續(xù)相關(guān)課程任課教師對本課程教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生能力提升程度給予了充分肯定。