面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)研究

岳殿佐 侯玉雙 劉愛勇

摘 要：從工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念出發(fā)，結(jié)合“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)教學(xué)中存在的普遍問(wèn)題并詳細(xì)分析原因，探索教學(xué)改革的措施。從持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)、積極調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、探索適合的教學(xué)方法三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，旨在培養(yǎng)學(xué)生編程思維，提高自主學(xué)習(xí)能力、解決實(shí)際工程性問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

關(guān)鍵詞：C程序設(shè)計(jì)；工程教育專業(yè)認(rèn)證；教學(xué)研究

Exploration on Teaching Reform of Pattern Recognition Technology

Yue Dianzuo1 Hou Yushuang1，2 Liu Aiyong1

1.Hebei Normal University of Science and Technology HebeiQinhuangdao 066004；

2.Inner Mongolia University of Science and Technology Inner MongoliaBaotou 014010

Abstract：Based on the concept of professional certification of engineering education，combined with the teaching status of "C programming" course，this paper summarizes the common problems in teaching，analyzes the causes in detail，and explores the measures of teaching reform.This paper expounds three aspects：continuous improvement of training objectives，active adjustment of teaching content and exploration of suitable teaching methods，aiming at cultivating students' programming thinking，improving their ability of independent learning，solving practical engineering problems and teamwork and communication.

Keywords：C programming；Engineering education professional certification；Teaching research

1 概述

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，是針對(duì)高等教育本科工程類專業(yè)開展的一種合格評(píng)價(jià)［1］。2023年，我國(guó)高校畢業(yè)生人數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)1158萬(wàn)人。大學(xué)生就業(yè)形勢(shì)不容樂觀，其原因是多方面的，其中之一是市場(chǎng)對(duì)人才技能的需求與大學(xué)生所掌握的知識(shí)沒有銜接起來(lái)。這導(dǎo)致一部分企業(yè)招不到心儀的人才，而一部分人才找不到心儀的企業(yè)。在這種情況下，高校積極推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證就顯得尤其重要。工程教育專業(yè)認(rèn)證秉承以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的理念，圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和全體學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成進(jìn)行資源配置和教學(xué)安排，并將學(xué)生和用人單位滿意度作為專業(yè)評(píng)價(jià)的重要參考依據(jù)［2］。強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)成果（學(xué)生學(xué)到了什么）而非教育輸入（教師教什么），強(qiáng)調(diào)質(zhì)量監(jiān)控、持續(xù)改進(jìn)的機(jī)制，從而推動(dòng)專業(yè)人才質(zhì)量的提升。工程教育專業(yè)認(rèn)證工作落到實(shí)處、落到細(xì)節(jié)上要從課程教學(xué)改革入手，按照以學(xué)生為中心的教學(xué)理念積極探索教學(xué)模式、持續(xù)改進(jìn)［3］。

“C程序設(shè)計(jì)”課程是我校理工科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，是一門理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的課程。該課程不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的重要先導(dǎo)課程，也是學(xué)生在日后從事相關(guān)專業(yè)的必備技能。課程主要傳授程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與方法，課程應(yīng)用性強(qiáng)，涉及的內(nèi)容廣泛，包括算法的基本概念、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符與表達(dá)式、順序、選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體等章節(jié)，課程講授的內(nèi)容多，基本語(yǔ)法細(xì)碎、繁多，課時(shí)短，教學(xué)難度大。在工程教育認(rèn)證背景下，如何在有限課時(shí)內(nèi)提高C語(yǔ)言課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能夠在工程實(shí)踐中運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程解決復(fù)雜問(wèn)題是課程改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著高校工程教育認(rèn)證的不斷深入，“C程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革勢(shì)在必行，這對(duì)于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求、能夠獨(dú)立解決實(shí)際工程問(wèn)題的合格人才，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)能力有著深遠(yuǎn)的意義［4］。

2 “C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革分析

在對(duì)“C程序設(shè)計(jì)”課程的調(diào)查中顯示，學(xué)生反映的主要問(wèn)題有三點(diǎn)。

（1）感覺課程枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不高。

（2）知識(shí)點(diǎn)零散，難以貫穿起來(lái)，學(xué)習(xí)有畏難情緒。

（3）課上講的知識(shí)點(diǎn)都聽懂了，但是編程時(shí)仍然毫無(wú)頭緒，感覺無(wú)從下手。

“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中存在的問(wèn)題、原因及應(yīng)對(duì)措施解析圖

上圖對(duì)上述學(xué)生反映的三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行剖析，分析這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，從而探索可采取的應(yīng)對(duì)措施。

（1）學(xué)生感覺課程枯燥乏味而學(xué)習(xí)興趣不高的原因主要是課程內(nèi)容設(shè)置缺乏靈活性和教學(xué)方法單一?！癈程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中也存在目標(biāo)達(dá)成感差的問(wèn)題。因此，我們可以在教學(xué)中借鑒一些游戲中的手段，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)達(dá)成感，提高學(xué)生的求知欲。相應(yīng)的方法很多，比如設(shè)置一些闖關(guān)式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)；通過(guò)引入一些小的編程項(xiàng)目來(lái)引發(fā)學(xué)生的思考。如在學(xué)習(xí)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的章節(jié)時(shí)，可以讓學(xué)生編寫一個(gè)猜數(shù)字的游戲。學(xué)生帶著疑問(wèn)去學(xué)習(xí)，遇到不懂的地方主動(dòng)查找資料解決。在編寫完猜數(shù)字的游戲之后，教師再對(duì)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)性的講解，并結(jié)合猜數(shù)字游戲的例子，規(guī)范學(xué)生的編程方法、習(xí)慣。尤其在C程序設(shè)計(jì)中往往一個(gè)問(wèn)題的解決沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，應(yīng)當(dāng)啟發(fā)學(xué)生集思廣益，舉一反三。此外，單純傳授教材內(nèi)容，側(cè)重學(xué)生應(yīng)試、考級(jí)能力的教學(xué)方式應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。使用傳統(tǒng)的課堂講授教學(xué)方法雖然能在短時(shí)間內(nèi)講述較多的內(nèi)容，但也容易導(dǎo)致學(xué)生消極學(xué)習(xí)情緒的滋生。在傳統(tǒng)教學(xué)方法中穿插啟發(fā)式自主學(xué)習(xí)方法，比如開展競(jìng)賽式、組隊(duì)式教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，讓教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)主體的幫助者和促進(jìn)者。此外，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式與網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)終端在線教學(xué)方式相結(jié)合，充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源和移動(dòng)終端的靈活性，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)渠道，提高學(xué)生業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)的靈活性。這樣一來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，教學(xué)目標(biāo)也達(dá)到了。再者，教材中部分案例及習(xí)題是通用型題目，沒有專業(yè)針對(duì)性，缺乏趣味性，比如求水仙花、求素?cái)?shù)、求閏年等題目在一本教材中反復(fù)出現(xiàn)，容易導(dǎo)致學(xué)生興趣縮減。因此，在教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)把“C程序設(shè)計(jì)”的教學(xué)與專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，調(diào)整程序設(shè)計(jì)題目，增加趣味性、工程性題目，補(bǔ)充當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

（2）在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師大多會(huì)依照教材順序，依次講解。該課程使用的主流教材均表現(xiàn)為知識(shí)點(diǎn)多、語(yǔ)法規(guī)則多、語(yǔ)句使用異常靈活、易出錯(cuò)，學(xué)生易出現(xiàn)畏難心理。其次，由于教材內(nèi)容安排上前淺后深，但難度深淺的幅度變化較大，學(xué)生前期不抓緊，導(dǎo)致后期無(wú)法跟上進(jìn)度。再者，由于教學(xué)課時(shí)緊張，機(jī)械地按照教材內(nèi)容教學(xué)，會(huì)導(dǎo)致后期指針、結(jié)構(gòu)體、文件等C語(yǔ)言的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題上安排的學(xué)時(shí)不夠，甚至部分內(nèi)容只能一筆帶過(guò)。比如，教材上內(nèi)容的順序是由淺入深，前三章（緒論、算法、順序結(jié)構(gòu)）相對(duì)簡(jiǎn)單，中間三章（選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組）難度一般，后三章（函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體）相對(duì)困難。這種內(nèi)容的安排雖然是由易到難的順序，但學(xué)生學(xué)習(xí)前面的內(nèi)容時(shí)會(huì)因知識(shí)點(diǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單而產(chǎn)生輕敵的思想，造成注意力不集中，導(dǎo)致后面遇到困難的部分時(shí)又產(chǎn)生消極放棄的思想。因此，為了在有限課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)，適應(yīng)新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的需求，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與改革，應(yīng)以問(wèn)題為導(dǎo)向，將難、易知識(shí)點(diǎn)相互穿插結(jié)合；適時(shí)地將難點(diǎn)部分前移，使學(xué)生有一定的心理準(zhǔn)備和充足的時(shí)間消化接收難度較大的內(nèi)容。目前“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容的安排上章節(jié)間缺少聯(lián)系，知識(shí)點(diǎn)顯得多而零碎，學(xué)生學(xué)起來(lái)感覺銜接不上，不清楚每一章節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容如何在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)。對(duì)此，教學(xué)中應(yīng)以問(wèn)題為導(dǎo)向，適時(shí)提出與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的工程問(wèn)題，以解決問(wèn)題為目標(biāo)，抽絲剝繭般引出各部分教學(xué)內(nèi)容。比如，在教學(xué)中可以適時(shí)引出基于C語(yǔ)言編寫學(xué)生信息管理系統(tǒng)等任務(wù)，并展示這些程序的功能，激發(fā)學(xué)生編寫程序的熱情。這些例子中用到了幾乎C程序設(shè)計(jì)課程的全部知識(shí)點(diǎn)，比如選擇、循環(huán)、數(shù)組、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體等，能夠?qū)⒘闵⒌闹R(shí)點(diǎn)融合在一個(gè)小的開發(fā)項(xiàng)目中。同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，將一個(gè)較復(fù)雜的任務(wù)分解為幾個(gè)小的任務(wù)，團(tuán)隊(duì)成員各負(fù)責(zé)一塊，又相互協(xié)作。當(dāng)學(xué)生完成了一個(gè)小的項(xiàng)目后，學(xué)習(xí)的自信心、學(xué)習(xí)興趣都會(huì)有所增長(zhǎng)。

（3）在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師往往過(guò)多注重C語(yǔ)言語(yǔ)句的書寫、語(yǔ)法的規(guī)則，而把編程邏輯、項(xiàng)目規(guī)劃、解題思路放到了次要位置，這導(dǎo)致學(xué)生感覺課上講的知識(shí)點(diǎn)都聽懂了，但是編程時(shí)仍然毫無(wú)頭緒，感覺無(wú)從下手。甚至曾經(jīng)這門課考高分的同學(xué)畢業(yè)后從事相關(guān)程序設(shè)計(jì)工作，提起“C程序設(shè)計(jì)”課程，感覺學(xué)過(guò)了，但好像又沒學(xué)過(guò)。這說(shuō)明學(xué)生往往在考試中成績(jī)較高，但解決本領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問(wèn)題、動(dòng)手編寫程序的能力較差，不能將所學(xué)習(xí)到的知識(shí)和工程應(yīng)用相銜接。這一問(wèn)題反映出傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)與實(shí)際人才技能需求相脫離，不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念。工程教育認(rèn)證背景下的教學(xué)的目標(biāo)要適應(yīng)人才需求，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和計(jì)算思維的建立，注重學(xué)生動(dòng)手編程解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力的培養(yǎng)［5］。對(duì)于用人單位來(lái)說(shuō)，他們更看中學(xué)生的動(dòng)手編程能力、學(xué)習(xí)能力、溝通能力，不是會(huì)做多少試題。因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，“C程序設(shè)計(jì)”課程的培養(yǎng)目標(biāo)要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、終生學(xué)習(xí)的能力，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，團(tuán)隊(duì)間溝通協(xié)作的能力。在短短幾十個(gè)學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)中不可能將學(xué)生培養(yǎng)為編程高手，而應(yīng)當(dāng)注重學(xué)習(xí)方法、編程思維的培養(yǎng)［6］。C語(yǔ)言的規(guī)則是不變的，但實(shí)際需求是千變?nèi)f化的，學(xué)生要具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力才能不斷適應(yīng)新的開發(fā)場(chǎng)景。

“C程序設(shè)計(jì)”課程一般在大一期間開設(shè)，相當(dāng)于編程的啟蒙課程，因此培養(yǎng)目標(biāo)中要注重編程思維的建立。比如要做一道菜（編寫一個(gè)程序），那么要分析需要哪些食材、調(diào)味料（輸入），用煎炒烹炸哪種方式（設(shè)計(jì)算法），最后呈現(xiàn)出什么樣的成品（輸出），都要有一個(gè)統(tǒng)籌的分析過(guò)程。學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言也是一樣的道理，要把一個(gè)程序設(shè)計(jì)問(wèn)題分解為輸入、輸出、設(shè)計(jì)算法的幾個(gè)過(guò)程，接下來(lái)就是落實(shí)在代碼上的過(guò)程。這種思維的建立需要反復(fù)練習(xí)，動(dòng)手去做才能逐漸培養(yǎng)起來(lái)。站在岸上看游泳是學(xué)不會(huì)游泳的，整天背菜譜是學(xué)不會(huì)炒菜的，只掌握了C語(yǔ)言的語(yǔ)法是不能完成一個(gè)項(xiàng)目的編寫的。學(xué)生感覺“C程序設(shè)計(jì)”似學(xué)過(guò)非學(xué)過(guò)的原因就在于沒有將所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到解決實(shí)際問(wèn)題上，而只是停留在了對(duì)表面知識(shí)點(diǎn)的膚淺背誦上。因此，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)經(jīng)常性布置一些學(xué)生獨(dú)立完成的小的程序開發(fā)任務(wù)，經(jīng)歷了從流程圖設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)，到語(yǔ)句編寫到調(diào)試，編寫程序說(shuō)明書等一個(gè)完整的過(guò)程，才能逐漸培養(yǎng)起解決實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)任何用人單位來(lái)說(shuō)，員工的溝通能力都是工作效率的核心保障。所以，還要布置具有一定復(fù)雜度的較大項(xiàng)目的開發(fā)任務(wù)以鍛煉學(xué)生的協(xié)作和溝通能力。

結(jié)語(yǔ)

工程教育專業(yè)認(rèn)證旨在保證學(xué)校培養(yǎng)的工程技術(shù)人才的教育質(zhì)量，使學(xué)生掌握行業(yè)內(nèi)所需的專業(yè)技能。在我國(guó)邁向社會(huì)主義現(xiàn)代化的進(jìn)程中，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景實(shí)施相關(guān)課程的教學(xué)改革對(duì)提高人才質(zhì)量、提高學(xué)校影響力等各方面均有著重要意義。針對(duì)“C程序設(shè)計(jì)”課程而言，打破傳統(tǒng)教育方式，持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)，積極調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，探索適合的教學(xué)方法勢(shì)在必行。在授課中制定合理的教學(xué)目標(biāo)，以目標(biāo)為導(dǎo)向，整體目標(biāo)與階段性目標(biāo)相結(jié)合。調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以問(wèn)題為導(dǎo)向，難易穿插，教材內(nèi)外、不同專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)相融合。優(yōu)化教學(xué)方法，多種教學(xué)形式相結(jié)合，線下與線上資源相結(jié)合。最終期望培養(yǎng)的人才具有編程思維、較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)意識(shí)、較強(qiáng)的解決實(shí)際工程性問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

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作者簡(jiǎn)介：岳殿佐（1982— ），男，漢族，河北唐山人，博士，河北科技師范學(xué)院高級(jí)工程師，主要從事物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)工作，研究方向：模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、C程序設(shè)計(jì)；侯玉雙（1979— ），女，博士，河北科技師范學(xué)院教授，研究方向：智能計(jì)算；劉愛勇（1981— ），女，講師，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。