數(shù)智化技術(shù)驅(qū)動下C語言程序設(shè)計課程教學(xué)改革研究

摘 要 文章針對C語言程序設(shè)計課程教學(xué)中學(xué)習(xí)指導(dǎo)服務(wù)支持不足、教學(xué)資源和教育技術(shù)支撐不夠、學(xué)習(xí)評價模式未能有效驅(qū)動學(xué)生能力發(fā)展等問題，以學(xué)生的編程能力培養(yǎng)為改革載體，通過能力分解和重構(gòu)知識、以能力為導(dǎo)向建設(shè)學(xué)習(xí)資源庫、建設(shè)數(shù)智技術(shù)平臺和評價機(jī)制創(chuàng)新等改革措施，打造和形成驅(qū)動學(xué)生能力發(fā)展的學(xué)習(xí)評價模式，促進(jìn)學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新，解決課程教學(xué)中指導(dǎo)服務(wù)不足、技術(shù)支撐不夠等問題，提升學(xué)生算法設(shè)計和編程的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 數(shù)智化技術(shù)；C語言程序設(shè)計；學(xué)習(xí)評價；教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.19.033

Research on the Teaching Reform of C Language Programming

Course Driven by Digital Intelligence Technology

LIN Ning1， ZUO Yue2， LU Tao1

（1.College of Information Engineering， Nanning University， Nanning， Guangxi 530200;

2. College of Architecture and Civil Engineering， Nanning University， Nanning， Guangxi 530200）

Abstract For C programming learning guidance service support in course teaching， teaching resources and education technology support， learning evaluation model failed to effectively drive the development of students 'ability， to students' programming ability as the carrier， through the ability to decompose and reconstruct knowledge， ability oriented construction learning repository， the construction of intelligence technology platform and evaluation mechanism innovation reform measures， build and form drive the development of students 'ability of learning evaluation mode， promote learning mode innovation， solve the problem of course teaching guidance service， technical support， improve students' algorithm design and programming practice ability.

Keywords digital technology; C language programming; learning evaluation; teaching reform

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，社會對計算機(jī)類人才的需求不斷增加，為計算機(jī)類畢業(yè)生帶來了就業(yè)機(jī)會。但隨著新技術(shù)的發(fā)展，社會對畢業(yè)生的專業(yè)能力也提出了更高的要求，在傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式下，學(xué)校培養(yǎng)的人才難以適應(yīng)社會行業(yè)、企業(yè)的需求。因此，為培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，需重新審視人才培養(yǎng)過程中存在的問題，探索課程教學(xué)新模式。

1 教學(xué)中存在的問題

1.1 “以學(xué)生為中心、以需求為導(dǎo)向”的學(xué)習(xí)指導(dǎo)服務(wù)支持不足

程序設(shè)計類課程知識點(diǎn)多且零散，編程實(shí)踐要求能力點(diǎn)多，在現(xiàn)有的指導(dǎo)服務(wù)體系下，教師無法實(shí)時了解學(xué)生對知識點(diǎn)和編程實(shí)踐能力點(diǎn)的掌握情況，其多數(shù)精力放在回答學(xué)生問題及調(diào)試程序上，處于一種等待“請求服務(wù)”的狀態(tài)，沒有體現(xiàn)“以學(xué)生為中心、以需求為導(dǎo)向”的教學(xué)服務(wù)理念，學(xué)習(xí)指導(dǎo)服務(wù)支持薄弱。

1.2 “成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)資源和教育技術(shù)支撐不夠

現(xiàn)有的教學(xué)資源多數(shù)為服務(wù)課程內(nèi)容而建設(shè)，難以支撐能力培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，在技術(shù)上，通用平臺對教學(xué)的支撐度也不夠，如慕課、超星學(xué)習(xí)通等通用平臺可以實(shí)現(xiàn)客觀題在線自動評分，但對于主觀較強(qiáng)的編程題只能通過人工評價，評價具有滯后性，效率低，評價結(jié)果缺乏指導(dǎo)意見，學(xué)習(xí)持續(xù)改進(jìn)目標(biāo)不明確。

1.3 現(xiàn)有的學(xué)習(xí)評價模式未能有效驅(qū)動學(xué)生能力發(fā)展

課程評價采用平時作業(yè)成績+考試成績的傳統(tǒng)方式，平時考核主要由作業(yè)成績、考勤和課堂表現(xiàn)等構(gòu)成。這種以簡單結(jié)果為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)評價方式，不能全面客觀地反映學(xué)生對課程知識點(diǎn)及編程技能的掌握情況，也容易造成學(xué)生有突擊考試的心理，不注重過程學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)積極性。

針對上述問題，應(yīng)構(gòu)建以數(shù)智技術(shù)為支撐的“學(xué)習(xí)指導(dǎo)功能、數(shù)據(jù)智能支撐功能、評價驅(qū)動功能”的教學(xué)模式，力圖破解學(xué)生能力培養(yǎng)過程中學(xué)習(xí)指導(dǎo)的主動服務(wù)支持薄弱、教學(xué)資源和技術(shù)支撐不夠、學(xué)習(xí)評價效能驅(qū)動力不強(qiáng)三大突出問題，助力提高學(xué)生專業(yè)能力，驅(qū)動學(xué)生能力發(fā)展。

2 主要的教學(xué)改革舉措

按照學(xué)?！皯?yīng)用型、開放式、新體驗(yàn)”的辦學(xué)理念和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以編程能力產(chǎn)出為導(dǎo)向，圍繞教學(xué)過程中存在的三大突出問題，通過分解能力和重構(gòu)知識體系、建設(shè)數(shù)智化教學(xué)平臺、驅(qū)動形成新學(xué)習(xí)模式等措施，促進(jìn)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)和學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新。

2.1 分解能力和重構(gòu)知識體系

C語言課程知識點(diǎn)多且零散，編程實(shí)踐要求能力點(diǎn)多，往往會使得大一新生難以找準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，也不利于教師開展指導(dǎo)服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)編程能力培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，將培養(yǎng)能力目標(biāo)分解為輸入輸出實(shí)踐能力、數(shù)據(jù)處理實(shí)踐能力、分支結(jié)構(gòu)編程能力、循環(huán)結(jié)構(gòu)編程能力、函數(shù)編程能力、集合數(shù)據(jù)編程能力、指針編程能力、結(jié)構(gòu)化編程能力、遞歸結(jié)構(gòu)編程能力、文件處理編程能力等子能力，以子能力為導(dǎo)向重構(gòu)知識模塊。

在確定能力分解和知識重構(gòu)關(guān)系的前提下，進(jìn)一步將每個子能力和知識模塊分解為多個能力點(diǎn)和知識點(diǎn)。課程依據(jù)子能力培養(yǎng)反向設(shè)計32個教學(xué)項(xiàng)目，依據(jù)項(xiàng)目教學(xué)需求重構(gòu)知識體系，設(shè)置編程實(shí)踐必備的56個實(shí)踐知識點(diǎn)。如：針對分支結(jié)構(gòu)編程能力培養(yǎng)，設(shè)計猜數(shù)字游戲、四則運(yùn)算、查詢售貨機(jī)商品價格等3個教學(xué)項(xiàng)目，設(shè)置多分支結(jié)構(gòu)和else-if語句、switch語句多分支結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算、switch語句多分支結(jié)構(gòu)、break語句等實(shí)踐必備知識點(diǎn)；針對循環(huán)結(jié)構(gòu)編程能力培養(yǎng)，設(shè)計用格雷戈里求 的近似值、統(tǒng)計一個整數(shù)的位數(shù)等4個教學(xué)項(xiàng)目，設(shè)置for語句、while語句、break語句和continue語句、嵌套循環(huán)等實(shí)踐必備知識點(diǎn)。

分解能力和重構(gòu)知識為后續(xù)學(xué)習(xí)資源庫分類建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，對學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)評價有重要作用。

2.2 以能力為導(dǎo)向建設(shè)學(xué)習(xí)資源庫

編程實(shí)踐需要足夠的語法知識、算法思維知識的儲備，反之，實(shí)踐過程也可以加深對語法及思維知識的理解。理論知識資源庫的建設(shè)，應(yīng)以理論知識點(diǎn)掌握為目標(biāo)，資源的形式包括知識點(diǎn)講解視頻、知識點(diǎn)內(nèi)容、選擇、填空、判斷，程序閱讀、程序填空等形式，目標(biāo)是讓學(xué)生掌握必要的實(shí)踐知識。編程能力實(shí)踐資源庫的建設(shè)，以能力點(diǎn)達(dá)成為目標(biāo)，資源形式主要為程序設(shè)計補(bǔ)全題、程序設(shè)計題等。圖1能力點(diǎn)與實(shí)踐項(xiàng)目支撐的關(guān)系展示了以能力為導(dǎo)向建設(shè)資源庫的思路。

圖1中，實(shí)踐項(xiàng)目1支撐能力點(diǎn)1的達(dá)成；實(shí)踐項(xiàng)目2、實(shí)踐項(xiàng)目3支撐能力點(diǎn)2的達(dá)成；實(shí)踐項(xiàng)目3為綜合性題目，同時支撐能力點(diǎn)2和能力點(diǎn)3的達(dá)成。課程資源庫的建設(shè)針對每個能力點(diǎn)設(shè)置一定量的編程實(shí)踐項(xiàng)目和學(xué)習(xí)資源，以支撐對應(yīng)能力點(diǎn)的達(dá)成。

針對實(shí)踐能力培養(yǎng)需求，課程實(shí)踐教學(xué)使用自主開發(fā)的線上系統(tǒng)，共設(shè)置123個實(shí)踐項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)學(xué)生的編程與調(diào)試能力。另外，安排小組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合軟件開發(fā)實(shí)踐能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

2.3 建設(shè)數(shù)智化教學(xué)平臺

教師可以在通用的學(xué)習(xí)平臺上準(zhǔn)備視頻、課前自測題等教學(xué)資源，學(xué)生在課前階段進(jìn)行預(yù)習(xí)，師生在線互動討論，為課堂講授做準(zhǔn)備，另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)計學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)等，這些給教學(xué)帶來了極大的便捷。但對于主觀性較強(qiáng)的編程題，只能通過人工評價的方式，效率低且反饋滯后；一些編程題自動評閱系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)編程題自動評價，不能實(shí)時反饋問題，也不能有效支撐指導(dǎo)服務(wù)的開展。

課程團(tuán)隊利用自身軟件開發(fā)技術(shù)優(yōu)勢，自主開發(fā)了具有評價、引導(dǎo)功能的智慧教學(xué)平臺，突破編程題自動評閱技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)平臺在線自動評分及程序代碼錯誤類型實(shí)時反饋功能，解決人工評價效率低及反饋滯后的問題，幫助學(xué)生進(jìn)一步調(diào)試、改進(jìn)程序代碼；記錄學(xué)生在線理論學(xué)習(xí)、編程實(shí)踐過程及評分結(jié)果，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)掘?qū)W生個體學(xué)習(xí)中能力點(diǎn)及知識點(diǎn)的盲區(qū)，教學(xué)平臺對學(xué)生個體的學(xué)習(xí)薄弱點(diǎn)開展有針對性的推送學(xué)習(xí)資源及智能引導(dǎo)服務(wù)，同時，教師依據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)掘結(jié)果，開展針對性指導(dǎo)。如：在圖1中，某學(xué)生能力點(diǎn)1對應(yīng)的多個實(shí)踐項(xiàng)目不得分，說明能力點(diǎn)1沒有達(dá)成，平臺就會向該學(xué)生進(jìn)一步推送與能力點(diǎn)1相關(guān)的理論知識及實(shí)踐項(xiàng)目等資源，以此達(dá)到精準(zhǔn)服務(wù)的目的。

2.4 依托學(xué)習(xí)平臺驅(qū)動形成新學(xué)習(xí)模式

編程能力必須通過長期、大量的編程實(shí)踐，逐漸積累而形成。依托自主開發(fā)的學(xué)習(xí)平臺，實(shí)施課堂“理實(shí)一體”知識模塊學(xué)習(xí)和線上平臺任務(wù)驅(qū)動的編程實(shí)踐策略，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生編程能力的目的。

依托學(xué)習(xí)資源庫和技術(shù)、學(xué)習(xí)評價新體系驅(qū)動、驅(qū)動學(xué)生開展持續(xù)性學(xué)習(xí)，如：依托平臺發(fā)布每日小練習(xí)、挑戰(zhàn)答題等形式，促使學(xué)生利用碎片化時間學(xué)習(xí)，逐漸積累語法知識及邏輯思維能力。通過積分機(jī)制，驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，如：在規(guī)定時間內(nèi)自主選擇編程題目完成，完成的實(shí)踐題目越多積分越高。以藍(lán)橋杯程序設(shè)計大賽、大學(xué)生程序設(shè)計大賽等專業(yè)競賽為驅(qū)動，利用平臺發(fā)布訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合編程能力。

2.5 制訂以成果為導(dǎo)向的多元評價機(jī)制

課程以算法思維、編程實(shí)踐和素質(zhì)為主要考核目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)確定支撐畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)的課程目標(biāo)，確定每一項(xiàng)課程教學(xué)目標(biāo)的評價內(nèi)容與評價方式。

評價機(jī)制制訂思路：學(xué)習(xí)評價包括理論知識評價和編程能力評價，評價貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)過程；采用積分機(jī)制，制訂課程成績每個組成部分的分值、所占比例或權(quán)重，它們與最終成績之間的關(guān)系，積分要充分體現(xiàn)出學(xué)生的付出與收獲成正比；評價機(jī)制應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，促使學(xué)生充分利用課余時間學(xué)習(xí)；評價循序漸進(jìn)，適合C語言程序設(shè)計課程和學(xué)生水平。評價機(jī)制需公平、合理，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、促使學(xué)生注重知識與能力的過程積累，最終達(dá)到編程培養(yǎng)的目標(biāo)。

在課程考核成績比例上，線上平臺占30%，平時測驗(yàn)占10%，小組項(xiàng)目占10%，期末考核占50%。線上成績主要由平時線上學(xué)習(xí)、理論知識小測試、線上實(shí)踐項(xiàng)目成績構(gòu)成；平時測驗(yàn)成績主要由階段性測驗(yàn)成績構(gòu)成，以考核學(xué)生編程能力為主；小組項(xiàng)目，主要是訓(xùn)練學(xué)生的綜合軟件開發(fā)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，成績依據(jù)項(xiàng)目成果及個人貢獻(xiàn)評定；期末考核主要測試學(xué)生對理論知識的掌握情況以及實(shí)踐編程能力。

3 課程改革成效

①智能評價的教學(xué)平臺，解決了資源短缺、指導(dǎo)服務(wù)支持不足等問題。依托自主開發(fā)的教學(xué)平臺，驅(qū)動學(xué)生開展線上學(xué)習(xí)與實(shí)踐，培養(yǎng)了學(xué)生扎實(shí)的理論知識；利用教學(xué)平臺的編程題自動評分及錯誤類型反饋功能，引導(dǎo)學(xué)生改正程序錯誤，同時幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，提高了教師的工作效率。

②學(xué)習(xí)評價新體系，驅(qū)動形成學(xué)習(xí)新模式?！俺晒麑?dǎo)向”的評價機(jī)制和過程性評價策略，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，有效推動教學(xué)持續(xù)改進(jìn)，驅(qū)動學(xué)生能力發(fā)展，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新。

③數(shù)智技術(shù)應(yīng)用于人才培養(yǎng)有新突破。數(shù)智技術(shù)驅(qū)動了教學(xué)模式改革，培養(yǎng)了學(xué)生良好的編程能力。近三年來，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在“藍(lán)橋杯”專業(yè)人才大賽軟件類賽道獲國賽三等獎3項(xiàng)和區(qū)級獎26項(xiàng)，另外，在全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽獲得國賽二等獎1項(xiàng)和區(qū)級獎6項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了國賽獲獎零的突破。

4 結(jié)語

課程改革圍繞培養(yǎng)學(xué)生編程能力目標(biāo)的定位，推進(jìn)數(shù)智化技術(shù)與課程教育教學(xué)深度融合，充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的深層學(xué)習(xí)動機(jī)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)、解決一般問題算法思維和結(jié)構(gòu)化程序編程能力。在學(xué)習(xí)評價方面，對改革傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)評價模式、豐富和提升評價功能、驅(qū)動學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新，在教育教學(xué)理論研究、實(shí)踐應(yīng)用及推廣方面，有重要的研究價值和應(yīng)用推廣價值。

基金項(xiàng)目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目 （2023JGB456）；南寧學(xué)院2023年校企聯(lián)合共建示范課程項(xiàng)目（2023XJYYX03）；南寧學(xué)院教學(xué)團(tuán)隊項(xiàng)目（2019XJJXTD07）。

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