AI賦能的C語言程序設計課程改革路徑探索

摘要：為應對C語言程序設計課程傳統(tǒng)教學困境，該研究探索了AI技術與課程的深度融合路徑，系統(tǒng)梳理了AI技術賦能程序設計課程教學的國內外研究現狀，深入挖掘AI技術與課程深度融合的創(chuàng)新應用。依托超星泛雅網絡教學平臺中的超星AI工作臺，以及免費AI工具DeepSeek大模型，構建了“基于知識圖譜導學、AI輔助練習、智能優(yōu)化項目實踐與多元智慧評估”的“四位一體”教學模式，探討了課程改革中的應對策略。研究結果表明，該模式有效提升了教學效率與學生編程能力，為同類程序設計課程的智能化改革提供了實踐參考。

關鍵詞：人工智能輔助教學；C語言；程序設計；四位一體；教學改革

中圖分類號：G42" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）19-0169-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

2024年12月，教育部辦公廳印發(fā)通知，明確提出“緊扣新時代新征程教育使命，滿足面向未來的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求”“以人工智能引領構建以人為本的創(chuàng)新教育生態(tài)”。高職教育應主動響應國家號召，積極應對AI技術浪潮帶來的新機遇和新挑戰(zhàn)。因此，本研究旨在探索如何利用人工智能技術，系統(tǒng)性地破解C語言程序設計課程在教學內容、實踐環(huán)節(jié)、個性化學習支持及評價方式等方面面臨的傳統(tǒng)困境，以期構建一種新型高效的教學范式。

1 課程特點與傳統(tǒng)教學困境

C語言程序設計課程是高職院校計算機及相關專業(yè)的必修課程，是培養(yǎng)學生計算思維、算法思維、編程能力以及創(chuàng)新能力的重要基礎課程。人工智能技術、大數據等新一代信息技術的迅猛發(fā)展，對人才需求和教育形態(tài)提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的C語言程序設計課程教學也暴露出以下問題。

1.1 教學內容方面

傳統(tǒng)的C語言課程內容主要側重基礎語法、數據結構和簡單算法，與實際工程項目結合較少，導致學生難以理解C語言在現實場景中的具體應用，無法將所學知識與實際項目開發(fā)聯系起來[1]。特別是在物聯網、嵌入式系統(tǒng)等C語言仍占核心地位的新興領域，傳統(tǒng)教學內容的更新未能及時跟進，學生所學知識與市場需求出現脫節(jié)。

1.2 實踐教學方面

傳統(tǒng)的C語言實踐教學多遵循“教師案例分析—操作演示—學生模仿—實踐鞏固”的線性流程。這種以教師為中心、相對固化的實踐模式，在激發(fā)學生學習自主性和培養(yǎng)其獨立解決復雜問題的能力方面存在局限。

1.3 學生個性化學習方面

高職生源結構多元化，學生的學習能力和接受程度存在差異，傳統(tǒng)課堂多以教師為中心，統(tǒng)一進度，難以滿足學生的個性化需求。課程教學平臺缺乏智能化推送，難以支持學生的個性化學習。更重要的是，缺乏對知識點之間內在邏輯的智能引導，難以促進學生形成對課程知識體系的結構化認知，從而阻礙深度學習的進行[2]。

1.4 教學評價方面

現有評價體系雖結合過程考核與終結性考核，但過程評價主要以簽到和答題為主，無法全面反映學生的努力程度、進步以及實踐創(chuàng)新能力，不利于對學生進行全面考核。

2 AI輔助教學國內外研究現狀

在全球教育領域，特別是計算機科學與技術類專業(yè)的教學改革方面，人工智能（AI） 的應用日益成為重要的研究方向。尤其是在編程教育中，AI輔助教學逐漸成為提升教學效果、增強學生編程能力和創(chuàng)新思維的關鍵手段。隨著信息技術的發(fā)展，AI與編程教育的結合愈發(fā)多樣化。

2.1 國外研究現狀

國外編程教育改革聚焦于利用人工智能實現個性化反饋、自動化評估與項目驅動式學習，以提升教學質量和學生的編程能力。國外的教育機構在這一領域取得了顯著進展。麻省理工學院（MIT） 、斯坦福大學等高校早已在計算機課程中引入AI輔助工具。MIT的CS50編程課程集成了AI工具進行實時作業(yè)評估，并利用基于ChatGPT的智能編程助手為學生提供即時反饋。斯坦福AI實驗室開發(fā)的基于自然語言處理（NLP） 的編程教學工具，可以根據學生的自然語言輸入自動生成代碼片段，使抽象編程邏輯與自然語言思維建立連接，從而降低了編程入門的門檻。

通過項目驅動與人工智能協(xié)同，人工智能能夠自動評估學生項目的進度和質量，減輕教師的負擔，使教師能夠更專注于個性化輔導。Google的AutoML平臺實現了學習和模型訓練過程的自動化，為學生提供實踐項目，培養(yǎng)其編程與項目能力。學生不僅學習編程語法，還能在實際項目中進行應用，從而提升解決實際問題的能力。

2.2 國內研究現狀

國內研究與實踐緊跟國際步伐，在頂尖高校和科技公司的推動下，呈現出“自研大模型賦能教學”和“商業(yè)化AI助教平臺”兩大發(fā)展路徑。多所高校和機構已經開展相關研究，并取得了顯著進展。

1） AI輔助教學研究

北京郵電大學、華中科技大學等高校在Java、C語言等課程中嘗試AI輔助教學。清華大學自主研發(fā)的GLM4大模型，開發(fā)了智能助教，實現了自動出題和答疑等功能。這種AI賦能的教學模式有效提升了學生的學習效率和參與度[3]。

2） 編程教育中的AI應用案例

猿輔導的“猿編程”課程通過AI算法對學生的作業(yè)進行批改并提供個性化反饋。該平臺利用深度學習和自然語言處理技術，實時監(jiān)控學生的編程過程，及時糾正錯誤，從而提高學生的編程技能。

3） 國內課程改革與AI結合

許多高職院校正在改革編程課程，以適應新工科人才培養(yǎng)的需求。AI技術成為課程創(chuàng)新的重要動力[4]。例如，北京大學的“賽博助教”系統(tǒng)結合了ChatGPT與計算概論課程，提供智能輔導，幫助學生解決編程問題，提升學習效果。

3 課程改革目標及實施路徑

3.1 課程改革目標

本課程改革旨在：一是探究與AI技術深度融合的教學模式，推動知識傳授向能力培養(yǎng)和個性化學習的轉型；二是遴選實用的AI工具，為學生提供即時反饋、個性化建議和錯誤檢測；三是增強學生的自主學習、創(chuàng)新和團隊協(xié)作能力，確保課程內容與企業(yè)及行業(yè)的發(fā)展緊密對接。

3.2 改革實施路徑

3.2.1 “四位一體”教學模式的總體設計

本課程基于“知識圖譜導學—AI輔助練習—智能優(yōu)化項目實踐—多元智慧評估”四位一體的模式。線上依托超星泛雅平臺及AI工作臺，線下借助DeepSeek作為編程助手，利用AI技術創(chuàng)新C語言教學模式，從而提升教學質量。

超星泛雅AI工作臺接入DeepSeek大模型以及文心一言、Kimi等通用大模型，提供知識圖譜、AI助教、AI學情分析、AI出題、AI實踐等功能，如圖1所示。教師可以利用平臺的AI功能開展教案、課件制作、出題與智能批閱，推動課程向智慧化升級。知識圖譜支持個性化學習路徑的規(guī)劃，AI助教能夠智能督學、推薦資源、提供即時答疑和反饋，助力學生達成課程目標。

3.2.2 教學內容的重構與組織

以AI技術為工具，結合軟件工程思維與職業(yè)崗位需求，重構教學內容，實現知識向崗位能力的轉化，如表1所示。

3.2.3 AI驅動的教學環(huán)節(jié)創(chuàng)新

項目構建了基于DeepSeek大模型與超星AI工作臺的智能教育生態(tài)，聚焦程序設計課程教學場景的創(chuàng)新，如表2所示，通過代碼理解、智能評估與個性化學習路徑規(guī)劃，打造高效的教學范式。課程采用線上線下混合式教學，超星知識圖譜梳理教學要素，形成可視化知識框架。課前，教師利用AI助手搜集資料、更新題庫和案例，并通過AI學情分析進行多維度分析，以制定有效的教學設計。學生在課前遇到疑問可以借助AI助教獲取解答，實現自主診斷和即時反饋。課中實施理實一體化教學，DeepSeek助力代碼編寫、注釋、改錯和交互問答，降低難度并提升效率。課后，學生分組完成項目實踐，DeepSeek提供框架生成、代碼評估和優(yōu)化建議，培養(yǎng)工程思維。教師收集成果，生成班級畫像并推送資源，實現“診斷-教學-評估”的閉環(huán)。

3.2.4 多元智慧評價體系構建

超星AI工作臺通過采集多類型學生學習數據，構建豐富的原始數據池，為多元智慧評估奠定基礎。

行為數據：記錄學生的操作，如登錄、學習時長、點擊等，反映其專注度和掌握情況。

交互數據：采集師生及生生之間的互動，如討論區(qū)提問和私信等，反映觀點表達和交流。

成果數據：收集考試成績、作業(yè)、項目報告等，展示學生的技能和應用能力。

通過持續(xù)采集這三類數據，實現對學生掌握情況的多元評估。平臺建立反饋機制，將評估結果實時轉化為學習建議（如推送資源、提醒學習落后等） ，形成“評估—建議—反饋—優(yōu)化”的良性循環(huán)。

3.3 課程改革成效

寶雞職業(yè)技術學院于2018年將該課程認定為精品課，2023年認定為單元金課和院級在線開放課。該課程在超星學習通平臺上線，已運行4輪，選課人數達到4 028人，累計瀏覽量為8 554 324。多年來，課程充分結合了就業(yè)需求、課程內容、競賽訓練和認證要求等多個維度的要素，引入了項目驅動和案例教學方法，幫助學生順暢實現從理論學習到編程實踐的過渡。特別是在2023年，平臺上線了超星AI工作臺，結合DeepSeek大模型，實現AI賦能，推動課程向智慧課程轉型。四位一體的課程教學模式幫助學生在程序設計類技能大賽中屢獲佳績，近兩年獲得國家級獎項3項，省級獎項8項。

在本教學模式改革實施后，課程的學期末通過率由改革前的73.79%提升至85.36%。課后問卷顯示，82%的學生反饋在根據學習建議進行針對性學習后，對課程知識的理解更深，學習效率顯著提升。項目成果和課堂反饋表明，團隊協(xié)作與溝通能力顯著提升，課堂參與度明顯增強。這充分證明了實時評估轉化為學習建議的模式能夠有效提升學習成效，驗證了該教學模式的科學性與可行性。

4 項目的推廣應用價值

4.1 精準賦能，全方位提升教育質量與學生綜合能力

在職業(yè)教育領域，項目通過AI技術深度賦能C程序設計課程教學，為學生打造個性化、智能化的學習支持體系。超星AI工作臺基于多維度學情數據提供動態(tài)反饋，DeepSeek大模型分析代碼邏輯，提供優(yōu)化建議，并根據學生的情況進行精準分析和反饋[5]。該模式顯著提升了學生的編程技能、算法設計及問題解決能力，幫助學生快速掌握符合行業(yè)標準的編程技能，增強職業(yè)競爭力。

4.2 深度融合，構建產教協(xié)同育人新生態(tài)

本研究構建的教學模式，通過引入源于真實產業(yè)需求的項目案例，自然架起了教育與行業(yè)之間的橋梁。學生在掌握編程知識的同時，通過實戰(zhàn)解決行業(yè)問題，提升了實踐與創(chuàng)新能力。校企深度合作，企業(yè)提供真實需求與案例，讓學生在貼近實際工作的環(huán)境中成長，既助力學生發(fā)展，又為企業(yè)輸送具備實戰(zhàn)能力的技術人才。

4.3 創(chuàng)新驅動，引領教育信息化變革新潮流

項目的推廣推動了教育模式的創(chuàng)新與教育信息化的發(fā)展。通過混合教學、AI輔助等模式，打破了傳統(tǒng)課堂的局限，構建了靈活多元的學習環(huán)境。AI工具實現了個性化智能教學，平臺學習數據為教學優(yōu)化提供了支持，從而全面提升了教育效率與質量。

參考文獻：

[1] 陳鴻.人工智能時代下“C語言程序設計” 公共課教學改革探索[J].科技資訊，2024，22（4）：194-197.

[2] 蘇小紅，苗啟廣，陳文宇.基于AI賦能和產教融合提升程序設計能力的個性教學模式[J].中國大學教學，2023（6）：4-9.

[3] 楊青.智能教育背景下AI輔助計算機教學的應用實踐探究[J].信息與電腦，2025，37（2）：191-193.

[4] 彭毅弘，程麗.“新工科+人工智能” 時代應用型高校雙創(chuàng)人才培養(yǎng)新模式[J].石家莊學院學報，2023，25（6）：150-155.

[5] 肖樂，單昕，鄧淼磊.基于AI輔助教學的計算機程序設計課程體系[J].計算機教育，2024（7）：134-139，146.

【通聯編輯：張薇】