面向能力培養(yǎng)的C語言程序類課程教學(xué)改革研究

金傳洋 邱曉波 高明海

陸軍裝甲兵學(xué)院信息通信系 北京 100072

引言

C語言程序設(shè)計(jì)為2020版人才培養(yǎng)方案中規(guī)定的限定選修課（40學(xué)時(shí)），是培養(yǎng)軍隊(duì)生長軍官學(xué)員軍事信息素養(yǎng)的重要組成部分。程序設(shè)計(jì)課程的根本任務(wù)是使學(xué)員掌握計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本方法，培養(yǎng)學(xué)員利用計(jì)算機(jī)分析和解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 授課模式傳統(tǒng)

C語言的授課模式仍主要采用“理論＋上機(jī)教學(xué)”模式，這種授課模式具有明顯的灌輸特點(diǎn)，尤其是理論課上，學(xué)員被“灌輸”得更為明顯，這已經(jīng)不再適合新時(shí)代的大學(xué)生，一定程度上導(dǎo)致了學(xué)員對(duì)編程類課程的厭學(xué)。

1.2 課程實(shí)踐方式固化

對(duì)于程序設(shè)計(jì)類課程，實(shí)踐操作的重要性不言而喻，傳統(tǒng)的實(shí)踐課程主要在機(jī)房進(jìn)行，實(shí)踐方式常為“照本宣科”，即學(xué)員照著教材中的例子敲打代碼，程序不報(bào)錯(cuò)、運(yùn)行結(jié)果與教材一致便認(rèn)為完成了作業(yè)，缺少獨(dú)立思考，沒有培養(yǎng)解決問題的能力。同時(shí)，上機(jī)實(shí)踐平均一周一次，間隔過長，導(dǎo)致本周學(xué)會(huì)的內(nèi)容下周就忘了[1]。因此，傳統(tǒng)的課程實(shí)踐方式對(duì)編程課程的學(xué)習(xí)不甚理想。

1.3 以知識(shí)為主的考核方式，無法引導(dǎo)學(xué)生提升自主編程能力

大多數(shù)情況下，期末考試是通過一張?jiān)嚲韥頉Q定最終成績，無法真實(shí)地反映學(xué)生的編程能力。許多學(xué)生為了應(yīng)付考試，只注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，不注重上機(jī)實(shí)踐，在考試前突擊學(xué)習(xí)，對(duì)于一些編程題目甚至通過死記硬背的方式應(yīng)付考試，根本不理解代碼的邏輯和結(jié)構(gòu)。有時(shí)有些實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生所取得的成績可能反而沒有這類應(yīng)試型的學(xué)生好。可以說，這種重理論、輕實(shí)踐的考核機(jī)制存在很大弊端，不利于引導(dǎo)學(xué)生提升自主編程能力。

2 改革措施

本文提出的C語言教學(xué)改革以培養(yǎng)計(jì)算思維、工程思維、邏輯思維能力為核心主線，以“學(xué)為中心”的教學(xué)理念，重點(diǎn)從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、夯實(shí)教學(xué)資源、豐富教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)方法、改革考核評(píng)價(jià)五個(gè)方面入手，構(gòu)建 “自學(xué)-精講-實(shí)操-實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè) “立體、多元、多維”的輔導(dǎo)空間，探索“學(xué)有所趣、學(xué)有所思、學(xué)有所用、學(xué)有所索” 四元課堂，收集形成 “全程、精細(xì)、可量化” 的過程化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)培養(yǎng)和提升學(xué)員計(jì)算思維和編程能力。

2.1 構(gòu)建 “自學(xué)-精講-實(shí)操-實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)模式

“精講”貫穿教學(xué)全過程，講授概念性、理論性強(qiáng)的知識(shí)內(nèi)容；對(duì)于編程方法、調(diào)試技巧等實(shí)踐性強(qiáng)、對(duì)學(xué)員動(dòng)手能力要求高的知識(shí)點(diǎn)，安排在實(shí)操環(huán)節(jié)；“自學(xué)”內(nèi)容是根據(jù)“精講”和學(xué)員知識(shí)結(jié)構(gòu)需求，提前發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)清單，通過雨課堂測(cè)試了解學(xué)員知識(shí)掌握情況，由學(xué)員按時(shí)間節(jié)點(diǎn)自主進(jìn)行對(duì)應(yīng)視頻、PPT的學(xué)習(xí)及完成相關(guān)作業(yè)，根據(jù)預(yù)習(xí)情況數(shù)據(jù)力求 “精準(zhǔn)”的教學(xué)設(shè)計(jì)，先講解概念性、理論性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論等方法實(shí)施教學(xué)，并將多種教學(xué)手段和方法充分用于課堂教學(xué)之中，注重啟發(fā)式教學(xué)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)效果實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整教學(xué)方法和手段，注重對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣的促進(jìn)[2]?！皩?shí)操”是在“精講”基礎(chǔ)上，精選適量典型實(shí)踐題目，讓學(xué)員課堂完成?！皩?shí)訓(xùn)”突出課外延伸、鞏固擴(kuò)展，充分利用頭歌實(shí)訓(xùn)平臺(tái)完成對(duì)應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目。教員課前能掌握學(xué)員學(xué)情，做到知曉教學(xué)邏輯起點(diǎn)；課中搞好重難點(diǎn)講解，做到精準(zhǔn)推進(jìn)；課后搞好復(fù)習(xí)延伸，做到鞏固提升，形成良性的知識(shí)迭代。

2.2 創(chuàng)設(shè) “立體、多元、多維”的輔導(dǎo)空間

公開選拔優(yōu)秀學(xué)員為小教員，充分發(fā)揮課代表、小教員和小組長的帶頭示范作用，構(gòu)建教員、課代表、小教員、小組長多種導(dǎo)學(xué)輔導(dǎo)主體，建立微信班級(jí)群、雨課堂討論區(qū)、學(xué)習(xí)通研討欄、課堂學(xué)習(xí)小組、課后興趣小組的多種學(xué)習(xí)空間，結(jié)合線上指導(dǎo)、課堂指導(dǎo)，分組輔導(dǎo)、赴隊(duì)指導(dǎo)等豐富形式，創(chuàng)設(shè)學(xué)員大膽提問題，主動(dòng)解決問題的良好氛圍。教員做好引導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)學(xué)員自己的問題自己解決，重點(diǎn)問題熟練解決，難點(diǎn)問題嘗試解決。通過翻轉(zhuǎn)課堂模式，使學(xué)員勇敢地站到講臺(tái)，主動(dòng)講“一課”，實(shí)現(xiàn)將知識(shí)目標(biāo)的“會(huì)做”提升為“會(huì)講”的更高層次，變“知其然”為“知所以然”，真正實(shí)現(xiàn)能力提高。

2.3 探索“學(xué)有所趣、學(xué)有所思、學(xué)有所用、學(xué)有所索” 四元課堂

對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)的學(xué)員，具有更高的學(xué)習(xí)目標(biāo)，課程團(tuán)隊(duì)重新梳理課程教學(xué)內(nèi)容，以C語言中函數(shù)的模塊化程序設(shè)計(jì)思想為主線組織數(shù)組、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體等重點(diǎn)內(nèi)容，探索構(gòu)建“學(xué)有所趣、學(xué)有所思、學(xué)有所用、學(xué)有所索”的四元課堂。首先以實(shí)際案例引入，引導(dǎo)學(xué)員思考提煉編程思路和設(shè)計(jì)方法，然后利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題，并引入新問題、新任務(wù)，激發(fā)學(xué)員積極探索新內(nèi)容，始終以解決問題的能力為培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)員積極參程序設(shè)計(jì)競賽，既提高綜合素質(zhì)，又鍛煉能力。

2.4 形成 “全程、精細(xì)、可量化” 的過程化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)

充分利用智慧教室條件優(yōu)勢(shì)，線上與線下相互補(bǔ)充，有機(jī)融合，線上為線下做好基本知識(shí)點(diǎn)的鋪墊，線下是線上內(nèi)容的延伸，是線上知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)踐，幫助學(xué)員學(xué)以致用，運(yùn)用雨課堂[3]、學(xué)習(xí)通、微信等信息化工具采集學(xué)員課前、課中、課后全過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，利用其匯總分析功能，力求實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)情況實(shí)時(shí)反饋、教學(xué)策略及時(shí)調(diào)整，行為數(shù)據(jù)精細(xì)分析、重點(diǎn)人員精準(zhǔn)把控，有利于開展個(gè)性化輔導(dǎo)和教學(xué)實(shí)效提高。

2.5 創(chuàng)新“能力考核為導(dǎo)向”，全面提升學(xué)員編程設(shè)計(jì)能力

課程考核側(cè)重突出“過程考核、能力考核”，過程性考核體現(xiàn)在平時(shí)成績，占總評(píng)50%；終結(jié)性考核包括閉卷筆試和上機(jī)考核兩個(gè)環(huán)節(jié)各占50%，占總評(píng)的50%。其中，筆試主要考核對(duì)C語言基本理論知識(shí)掌握情況，機(jī)試主要考查學(xué)員使用C語言程序解決實(shí)際問題的能力，重點(diǎn)考核“會(huì)分析、會(huì)調(diào)試、會(huì)設(shè)計(jì)、會(huì)應(yīng)用”的四會(huì)能力。

主要包括五個(gè)方面：①課堂研討（20分）：課堂雨課堂答題成績50%+課堂表現(xiàn)成績50%。②平時(shí)作業(yè)（15分）：課前、課后習(xí)題成績50%+大作業(yè)50%。③上機(jī)實(shí)驗(yàn)（15分）：頭歌實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作業(yè)。④筆試（25分）：期末閉卷筆試成績。重點(diǎn)考核：C語言編程基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，通過選擇題和填空題客觀題考核。⑤上機(jī)考試（25分）：利用Educoder頭歌實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組織現(xiàn)場限時(shí)考試。

本次終結(jié)性考核總體難度為偏難，考查學(xué)員對(duì)C語言程序基礎(chǔ)、程序控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、文件等基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，以及應(yīng)用知識(shí)分析問題、解決問題能力，具備較好的編程能力，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)、研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)改革效果

通過課前問卷調(diào)查，學(xué)員對(duì)本課程非常感興趣的有16人，約占70%，比較感興趣的5人，占21.7%，一般的2人，占8.6%，不感興趣的0人。表明大部分學(xué)員對(duì)本課程的學(xué)習(xí)具有較好的興趣。

在開課之前，學(xué)員對(duì)自己編程能力的評(píng)價(jià)結(jié)果為：能夠熟練編程2人，占8.6%，具備一定的編程能力15人，占65.2%，剛?cè)腴T6人，占26%，完全不會(huì)0人，占0%。

課程結(jié)束之后，學(xué)員對(duì)自己編程能力的評(píng)價(jià)結(jié)果為：能夠熟練編程10人，占43.4%，具備一定的編程能力12人，占52.1%，剛?cè)腴T1人，占4.3%，完全不會(huì)0人。

從上述結(jié)果可以看出，具有一定編程能力以上的人數(shù)由開課前的15人（占65.2%），提高到22人（占95.6%），剛?cè)腴T人數(shù)由6人下降到1人，說明教學(xué)改革創(chuàng)新達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

4 下一步打算與建議

4.1 學(xué)員自主學(xué)習(xí)、自我管理能力有待提高

本次課程教學(xué)采用“精講+導(dǎo)學(xué)”模式，講授學(xué)時(shí)大大減少，壓縮50%，而教學(xué)內(nèi)容未減，由于全國計(jì)算機(jī)二級(jí)大綱要求，其教學(xué)目標(biāo)相比普通班而言，有所提高，但是學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力、時(shí)間管理能力與這種創(chuàng)新教學(xué)模式還不太相適應(yīng)，需要機(jī)關(guān)、學(xué)員隊(duì)、教員、學(xué)員等主體統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，密切合作。

4.2 學(xué)員的實(shí)操實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)需要提升強(qiáng)化。

由于C語言課程實(shí)踐性強(qiáng)，只有通過大量編程實(shí)踐訓(xùn)練，才能消化知識(shí)，總結(jié)方法和提升能力，所以，學(xué)員課余時(shí)間利用Educoder線上實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行編程實(shí)操的環(huán)節(jié)是非常關(guān)鍵的，只有通過不斷練習(xí)、不斷總結(jié)，才能“舉一反三”、“熟能生巧”，學(xué)習(xí)效果才能保證。

4.3 教員的教學(xué)創(chuàng)新需要持續(xù)深入

為了實(shí)現(xiàn)從“以教為中心”真正轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”，教員要從“主角”轉(zhuǎn)變?yōu)椤芭浣恰?，從“講”為主轉(zhuǎn)變?yōu)榈摹皩?dǎo)”為主，“導(dǎo)”要做到“無時(shí)無形”，“講”要做到“精煉高效”，講必須要講的，講課程內(nèi)容的重點(diǎn)、講學(xué)員不會(huì)的難點(diǎn)、講知識(shí)內(nèi)容的邏輯體系、講原理背后的深度本質(zhì)，試點(diǎn)班教學(xué)為教員持續(xù)推進(jìn)教學(xué)改革提供了良好的平臺(tái)。

4.4 關(guān)于備考二級(jí)考試策略

創(chuàng)新班學(xué)員的課程教學(xué)計(jì)劃中明確提出：通過本課程學(xué)習(xí),其計(jì)算機(jī)編程能力應(yīng)達(dá)到全國計(jì)算機(jī)二級(jí)水平。由于計(jì)算機(jī)二級(jí)考試的題目具有很強(qiáng)的針對(duì)性、綜合性，而本學(xué)期課程學(xué)習(xí)時(shí)間短，指針、函數(shù)、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體以及字符串等五大主題編程設(shè)計(jì)方法掌握還不夠牢固，在2022年3月全國計(jì)算機(jī)二級(jí)考試前，需要學(xué)員投入大量精力進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)、認(rèn)真總結(jié)、強(qiáng)化訓(xùn)練，學(xué)員隊(duì)可以采用小教員輔導(dǎo)、小組長指導(dǎo)、小課程翻轉(zhuǎn)等方式進(jìn)行，當(dāng)然，教員通過專題講座、輔導(dǎo)答疑也是必要的。

4.5 通力配合才能確保試點(diǎn)效果

創(chuàng)新班學(xué)員教學(xué)模式改革成效離不開學(xué)員隊(duì)、教員、機(jī)關(guān)和學(xué)員等各方的思想統(tǒng)一、團(tuán)結(jié)合作，由于這學(xué)期第一次試點(diǎn)推行，部分課程教學(xué)創(chuàng)新還沒有跟得上學(xué)院要求，還是在靠測(cè)驗(yàn)壓擔(dān)子、靠輔導(dǎo)搶時(shí)間、靠記憶賺分?jǐn)?shù)的方式實(shí)施教學(xué)，需要學(xué)院機(jī)關(guān)做好頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌好時(shí)間，統(tǒng)籌好管理，努力使學(xué)員做到：我想學(xué)，我愿學(xué)，且我也一定能學(xué)好。

4.6 線上實(shí)操實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)非常必要

目前，學(xué)院缺乏與大學(xué)計(jì)算機(jī)、C語言程序設(shè)計(jì)、Python程序設(shè)計(jì)課程體系配套且能夠?qū)崟r(shí)更新的在線編程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容體系以及在線評(píng)測(cè)機(jī)制，尤其是計(jì)算機(jī)編程類的實(shí)驗(yàn)，技術(shù)類型多、內(nèi)容要求高、研發(fā)難度大，現(xiàn)有相關(guān)方案難以滿足需要，導(dǎo)致學(xué)員缺乏足夠的實(shí)踐操作強(qiáng)度和實(shí)踐時(shí)間保證，教員也難以在學(xué)員實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)學(xué)員進(jìn)行指導(dǎo)和考核。這學(xué)期在試點(diǎn)班開展線上實(shí)訓(xùn)平臺(tái)試用，對(duì)于提高學(xué)員在線編程實(shí)訓(xùn)能力，對(duì)提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣，提升計(jì)算思維和信息素養(yǎng)起到顯著的作用，由于試用期已過，建議機(jī)關(guān)采購建設(shè)類似線上平臺(tái)，為后續(xù)試點(diǎn)班課程建設(shè)提供良好的條件。

5 結(jié)束語

本次教學(xué)改革研究主要針對(duì)軍隊(duì)院校的C語言程序課程，根據(jù)時(shí)代特點(diǎn)、學(xué)員特點(diǎn)從課前、課中、課后、實(shí)踐方式、考核方式進(jìn)行了系統(tǒng)地研究與改革。初步實(shí)踐證明，本文提出的改革措施對(duì)C語言程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)具有顯著的促進(jìn)作用，改變了學(xué)員不會(huì)編程、恐懼編程的問題，培養(yǎng)了學(xué)員的邏輯思維、工程思維和計(jì)算思維。