混合式教學模式下C語言課程的教學改革實踐探究

曹雪能，吳雪，周鮮鮮，穆寬林

（安徽財經(jīng)大學，安徽蚌埠 233030）

0 引言

從20 世紀80 年代初開始，計算機教學開始在我國高等院校相關專業(yè)推廣普及。隨著時代的發(fā)展，信息技術和國民經(jīng)濟的發(fā)展也突飛猛進，因此需要大批既熟悉自身專業(yè)技術領域知識，又能熟練應用計算機的新一代專業(yè)人才。計算機基礎教育牽涉的專業(yè)面廣、人數(shù)多，對我國社會各大行業(yè)、各種領域的計算機發(fā)展水平影響很大。C語言課程又是計算機基礎課程的一部分，在計算機基礎教育和應用中發(fā)揮著至關重要的作用。其課堂教學質量的優(yōu)劣嚴重影響學生對今后專業(yè)課的學習以及在計算機等領域的開發(fā)能力和技術水平。由此看來，無論是計算機專業(yè)還是非計算機專業(yè)的學生，唯有學習并掌握了計算機編程，才能清楚計算機的工作原理，更好地激發(fā)科學思維，強化分析和解決問題的技能，最終才能具備利用計算機對實際問題進行系統(tǒng)分析、設計和編程的能力。

1 C語言教學存在的問題及其原因分析

1.1 存在問題

1）教學目標與市場需求不同步。

2）傳統(tǒng)的教學模式教育出的學生缺乏將技能應用于實際的能力，缺乏實踐能力與自主創(chuàng)新能力。知識或可通過教學環(huán)節(jié)而傳授，但技能必須通過實踐訓練才能養(yǎng)成。不充分的實訓將會導致學生“茶壺煮餃子——肚子里有貨倒不出”。

3）教學方法與認知規(guī)律不適應。

1.2 造成以上三點的原因

1）由于C 語言涵蓋了大量的基礎知識，例如：數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式、運算符、表達式、三種基本結構、數(shù)組元素、函數(shù)調用等，每個知識點均具有大量繁雜的語法規(guī)則，這就使得教師在教學時過于關注語法細節(jié)，讓課堂的教學不是以程序設計思想和方法為主要目標，而是以程序設計語言為主導來開展教授內容；學生在學習C語言各個知識點的時候也覺得比較枯燥，缺乏計算思維和邏輯思維能力，僅是機械記憶，導致前后所學知識點不能系統(tǒng)、連貫地融合在一起，更不會活學活用、舉一反三，掌握規(guī)律。隨著時間的推移，課程量的累積，知識量的增加，學生更加容易將所學知識點混淆、變得云里霧里，遇到問題不知道怎么去設計算法、編程思維難以轉換、更不知怎么用編程解決。長此以往，學生會出現(xiàn)學習困難、成績下滑以及厭倦學習，對學習這門課的主動性和積極性也不足。

2）課堂教學方式過于單一化，更多的是教師采用語言的闡述方式，學生被動地接受理論知識，使得學生并不能通過這些講解分析問題、設計算法和構造程序，并且在整個課程的學習過程中教師也很少引入綜合性的教學案例。

3）C 語言課程內容全面、知識點繁多、實踐性強，需要教師在保證教學質量的同時需要留給學生足夠的時間進行大量的編程練習來保證學生的學習效果。現(xiàn)在絕大多數(shù)高校C 語言課程理論授課課時是36 課時，實驗為18課時，這就導致學生上機進行大量編程訓練的時間較少，也很少有機會實踐掌握程序設計的相關理論、方法。事實上，如何設計一個程序對于剛入門的學生來說是一個很大的挑戰(zhàn)。

4）學生基礎水平層次不一。由于區(qū)域性、學習習慣和學習能力的差異性，每個同學對知識點的掌握程度參差不齊。少數(shù)同學入學前可能接觸過程序設計，因此對C語言的學習效果最好；大部分學生在入學前沒有接觸過程序設計，但是他們有比較好的學習策略，能理解C 語言的相應知識點，思維也緊跟教師的教學節(jié)奏，努力學習，所以學習效果也不錯；考慮到有一部分學生入學前鑒于各種各樣的原因不了解計算機編程，這樣在上課前就沒有了充足的準備，也沒有很好的學習方法以及接受能力，初學C語言覺得晦澀難懂，處于似懂非懂甚至完全不懂的狀態(tài)，學習效果不佳。

2 C語言改革與創(chuàng)新措施

為了解決C語言在教學過程中存在的問題，通過實踐探索，提出了“線上線下+翻轉課堂”混合式教學模式，打造“云課堂”。充分調動學生的主動性和積極性，培養(yǎng)學生解決實際問題的計算思維能力和創(chuàng)新思維能力，以下是改革的內容：

1）改善教學方式，適當?shù)Z法細節(jié)，多引用一些較有趣的舉例來提高學生的學習興趣同時達到活躍課堂的目的。專注于編程思想和方法，去掉比較復雜、比較難理解、很少用到、不太標準的部分。引導學生，培養(yǎng)學生的自主學習能力。通過例題中語法結構的示例題，讓學生體驗分析問題、程序性思維和構造的方法。在課程教學中，經(jīng)常引入綜合性的教學案例，使學生認識到如何分析和逐步提煉所要解決的問題。并編譯合適的程序對問題進行實現(xiàn)。較難的思想理可以利用多媒體輔助教學：例如冒泡排序，選擇排序等，可以通過制作小視頻或動畫演示化靜為動，寓教于樂，將抽象問題形象化，與學生實現(xiàn)課上互動，現(xiàn)實演示的方法，加深對該程序的印象并得到一個充分的理解。

2）增加上機練習。在課堂上，學生可以帶電腦上課，讓學生可以一邊學理論，一邊自己動手實驗，實現(xiàn)每一堂課都有“理論+實踐”的教學目的。讓學生有足夠的上機時間，有更多的時間動手編寫程序，同時可為學生推薦PTA等編程練習網(wǎng)頁，這樣學生才能通過大量的編程掌握程序設計的相關理論和方法。由于學生接受能力的參差不齊，在設計課程以及選編題目的時候，必須遵循因材施教的原則，根據(jù)學生水平的不同，針對不同水平的學生提出不同的要求。鼓勵同學多多利用CSDN 等開放社區(qū)，在CSDN 中尋找自己上課不清楚的知識點，也可在其中尋找優(yōu)質的源碼，利用群智的思想解決問題。也可以向同專業(yè)學長學姐請教，從而得到共同進步的效果。

3）將教學重心放在分析解決問題的能力與計算機編程能力的培養(yǎng)上[1]。將分解、遞歸、迭代、回溯、動態(tài)規(guī)劃、貪心算法等計算思維融入C語言的設計教學中，讓學生學會從計算機的角度去思考程序怎樣運行，比如通過順序結構，把復雜的過程拆分成一系列更為簡潔的工作過程，簡化程序，降低程序負荷量；通過循環(huán)，復雜問題的處理將被拆分成一系列相似的處理，使學者更容易看懂程序；在實驗課中，要求學生能夠尋找出錯誤程序，找到問題所在，并能夠自主解決。；同時教師可以對學生平時練習時常出現(xiàn)的操作性錯誤進行歸納總結，讓學生對問題有更好的理解；鼓勵學生學好英語，當前大部分的編程環(huán)境為Dev-C++，出錯原因的提示均為英語，由此看來學好英語對提升學生的編程能力有著至關重要的作用；在教學過程中，教師可以對一個問題提出多種解決措施，舉一反三，開拓學生的思維，培養(yǎng)學生自主思考的習慣以及編程的技巧和方法。

4）加強實踐環(huán)節(jié)。如：①給定學生充足自由的完成作業(yè)時間，學生可以在老師設置的時間內完成作業(yè)并提交。然后上傳自己的源代碼文件。通過學習通等在線評判系統(tǒng)對學生的代碼進行評估，并給出相應的評判結果。假如學生提交的程序代碼有誤，系統(tǒng)會自動打回，并顯示出錯原因，然后學生可以繼續(xù)修改代碼再重新提交；②組織比賽，以項目和競賽為目標提升學生的創(chuàng)新能力。教師可以多多鼓勵學生參加一些編程比賽，例如：藍橋杯、計算機能力挑戰(zhàn)賽、程序設計大賽等等。以調動課堂氛圍和學生的學習動力。多參加比賽對于學生鞏固編程知識以及提高編程能力有著很大的幫助，同時也能提高學生對該課程的自信心，勇于超越自我；③利用PTA 程序設計類實驗輔助教學平臺，鼓勵學生在平臺練習與教學內容相關的編程題目，加大學生實踐量，從而讓學生構成相關邏輯，便于對學習內容有更深層次的理解；④通過留一些具有挑戰(zhàn)性以及新穎性的題目，以供有興趣的同學選作，并鼓勵同學們相互協(xié)作，共同討論解決問題，充分調動學生對該課程的興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新性，增強學生的成就感。

5）增加課程趣味性，讓學生喜歡學習該課程。嘗試讓同學做一些簡單的小游戲，類似于控制臺游戲或貪吃蛇等小游戲，與此同時也可以將一些枯燥乏味的打印程序改為讓學生打印心形、打印一間房子、打印校徽等，賦予程序一定的趣味性，教師不妨設計一類闖關小游戲，游戲設定關卡攻略設定為C 語言的習題，用此方法來激勵同學們的學習。開啟“實踐+理論”模式，使課程生動形象，吸引同學們的注意力，讓教學過程成為一個師生互動，相互促進相互學習的過程。

為了實現(xiàn)上述所述的四個改革目標，本文將會提出“線上線下+翻轉課堂”混合教學模式，搭配“理論+實踐”的教學思想。以“教師為副學生為主”的教育理念，打造全新的C 語言課堂。同時以超星學習通、中國大學MOOC、PTA等相關實驗教學平臺為線上輔助，結合教師多種多樣的教學方式，從而達到本次改革的目標，在課堂上真正實現(xiàn)趣味教學，讓學生認為學習C語言簡單有趣，提高學生對C語言編程的積極性。

1）基于“線上線下+翻轉課堂”混合教學模式

①混合教學模式首先離不開線上教學平臺，慕課具有廣泛的開放性所以學生只需要一臺電腦就可以隨時隨地進行線上學習，同時也可根據(jù)學生的不同喜好、不同興趣選擇適合自己的課程，讓每一位同學都能匹配到適合自己的老師，是一種高效的自主學習工具[2]。超星學習通（以下簡稱學習通）也具有豐富的學習資源，而且是集資源管理、課程學習和辦公應用于一身的線上教學平臺[3]。PTA程序設計類實驗輔助教學平臺(以下簡稱PTA）可以提供大量有關C語言的練習，具有豐富的題庫，讓同學們形成獨立思考的習慣。因此，慕課、學習通以及PTA 可以為學生創(chuàng)造更為方便的學習環(huán)境[4]。并且，學習通有兩個終端：教師端和學生端。教師可以在學習通上激活課程、班級，通知學生加入培養(yǎng)方案中相對應的課程和班級中。同時，教師可以隨時將學習資料等上傳到學習通，學生也能及時接收教師上傳的資料，保證學生能積極參與其中。教師也可以在課堂上靈活使用學習通組織活動，比如實時簽到、選人、隨堂測試、作業(yè)設計、討論和投票等，與此同時，學生可以在手機等移動設備上接收到教師發(fā)布的活動，教師也能根據(jù)學生的參與情況了解學生的學情。線上線下教學設計如圖1所示。

圖1 “線上線下”智慧教學

②翻轉課堂的本質便是混合教學模式，通過對課堂內與課堂外教學時間比例的改變，結合“理論+實踐”的教學方法，從而解決傳統(tǒng)教學方式與線上教學方式無法相互結合的難題。讓課堂的主體轉變?yōu)閷W生，老師只起到對學生的問題答疑解難的作用。將學習知識的過程化被動為主動[5]，提高學生的自律性。在此種教學模式下，課前，教師可以通過慕課和學習通等教學平臺發(fā)布學習資料和課程視頻，讓學生課前自主學習、完成相關知識點的測試；課堂上，一部分時間教師和學生則用來討論與解決課前預習時所遇到的疑難雜問同時講解相對應的知識點，在講解過程中，暫時用不到的生僻知識，可以略講，不然會導致學生聽不懂，降低課堂教學效率。另一部分時間，教師出1～2道綜合性的題目，讓學生以相互交流、分組討論等方式來分析問題、設計算法以及編寫相應的程序。課后，讓學生通過課上的提升測試，總結、鞏固和補充知識，同時，教師可以在學習通發(fā)布作業(yè)和知識的測試，讓學生的規(guī)定的時間內提交作業(yè)，主觀題由教師批閱，客觀題系統(tǒng)會根據(jù)建題庫時給定的答案自動批閱。根據(jù)學生的作答情況，以及輔助系統(tǒng)記錄每位學生的答題情況，因材施教，教師可以對教學過程隨時作出調整。這樣不僅調動了學生學習的積極性和主動性，也彌補實踐課時的不足。讓每位同學都能學好C語言。具體實施如圖2所示。

圖2 “線上線下+翻轉課堂”混合教學模式

2）考核方式變革

這種“線上線下+翻轉課堂”混合教學模式克服了之前在傳統(tǒng)教學中對教學效果實施細粒度評價的難度[6]。通過學習通可以記錄所有學生整學期的學習情況，包括簽到、討論、測試、作業(yè)、互動等。教師可以通過學習通中的統(tǒng)計部分設置每個考核點所對應的權重，然后學習通根據(jù)教師設置的情況自動計算學生每個目標相對應的成績，從而實現(xiàn)細粒度分析。對于C語言課程，平時成績和期末成績分別占40%和60%。教師可以將平時成績設置n個考核點，再對每個考核點設置相對應的權重，如圖3所示。

圖3 平時成績計算方法

Wn為第n 個考核點的平均得分，Sn為第n 個考核點所占成績的百分比。例如，平時成績滿分為40 分（100×40%），那么第4個考核點的滿分為10分。假設第4個考核點有6次隨堂測試，每次的滿分為100分，總分便為600 分，如果某一位同學的6 次測試總成績?yōu)?20分，即平均分為520/6=86.7分，那么這位同學第4個考核點的得分為86.7×25%×40%=8.67分。這樣的考核方式以及平時成績的計算方法比較公平、公正、公開。學生可以隨時隨地查看自己的平時成績，方便又快捷。對于學生的學習過程進行了一個合理的評價。這樣的“線上線下+翻轉課堂”混合教學模式不僅讓成績透明化，而且對提高教學效果也起到非常關鍵的作用。

3）實施效果

選取了2021 級統(tǒng)計類1、統(tǒng)計類2 班進行了對比性教學。2021 級統(tǒng)計類1 班50 人，采用傳統(tǒng)教學模式，以下簡稱“傳統(tǒng)”班。2021 級統(tǒng)計類2 班50 人，采用混合教學模式，簡稱“混合”班?！皞鹘y(tǒng)”班和“混合”班的學生之前均沒接觸過C 程序，因此，學習基礎相當。而且，這兩個班的教師、教學目標均相同。根據(jù)這一學期的教學成果，對最終的相關教學數(shù)據(jù)進行了對比和分析?！皞鹘y(tǒng)”班和“混合”班的綜合成績見表1?？梢钥闯?，“混合”班平均成績比“傳統(tǒng)”班高出了11.96 分，優(yōu)秀人數(shù)高出11 人，良好人數(shù)相等。不及格人數(shù)“傳統(tǒng)”班3人，“混合”班0人。由此可以看出，“混合”班的成績明顯比“傳統(tǒng)”班好。

表1 “傳統(tǒng)班”和“混合班”的綜合成績對比情況

3 結束語

綜上所述，本文采用“線上線下+翻轉課堂”混合教學模式對C語言課程進行了改革研究，這種新型的教學模式不僅提高了學生的學習動機，增加了學生自主學習的積極性，更培養(yǎng)了學生編程、調試、分析、解決問題的能力。打破了以教師為核心的傳統(tǒng)教學模式。在這種混合教學模式下，通過重構教學體系、利用線上教學平臺、改革考核模式等方式真正體現(xiàn)了以學生自主學習為主體的教學理念，提高了學生的自主探究能力，鍛煉了學生將知識更好地應用于實踐之中，同時也為學生以后的專業(yè)課學習提供了有效的學習方法。今后，我們將根據(jù)學生的學習情況，進一步完善教學體系，總結改革經(jīng)驗，總結出更好的教學方法，充分利用這種先進的教學模式，始終致力于課程教學的創(chuàng)新和改革，全方位提高C語言課程的教學質量。