新工科背景下“C程序设计”教学改革探索

新工科背景下“C程序设计”教学改革探索

作者：贺秋瑞 郭晓 伍临莉

来源：《科技风》2022年第35期

摘要：根据多年的“C程序设计”教学经验发现，在实际的教学过程中，存在较多问题，如课程学习难度大、学生学习兴趣低、畏难情绪高、学生主动性差、以知识传授为主等，导致教学效果不佳，学生实践能力、动手能力和创新能力无法提高，无法满足企业对学生的基本要求。针对以上问题，提出了以学生为中心的C程序设计的教学改革，力求通过教师与学生的角色转变、教学方式的多样化、教学内容的不断丰富和考核方式更加关注过程等方式提高“C程序设计”的教学效果。

关键词：C程序设计；以学生为中心；教学改革；教学效果

1 概述

新工科发展战略以建立中国模式、制定中国标准、形成中国品牌，打造世界工程创新中心和人才高地为目标，这就对我国高等教育提出了新的挑战，要更加注重学生的自学能力、创新能力、实践能力和综合能力［1］。然而，“C程序设计”课程是计算机专业的一门专业必修课，在大学一年级开设，该课程是一门非常重要的程序设计课程，是本专业的第一门编程课，也是学习软件开发的入门级课程，更是学习其他类语言的基础课程，学生对本课程的学习质量直接影响后续课程的学习，在计算机专业课程体系中有著举足轻重的地位。在教授该课程的过程中，发现了不少问题，针对这些问题，通过文献调研、学生调研等进行了新的教学改革探索，以期通过角色互换、教学方式多样化、教学内容丰富化、关注过程及考核方式过程化等方式提高教学效果，提高学生的编程能力、动手能力和创新能力，最终完成新工科背景下的教学目标，培养出具有自学能力、创新能力、实践能力和综合能力的优秀学生。

2 存在的问题

2.1 从课程本身看

“C程序设计”是一门注重实践的课程，对学生的动手能力，计算机思维能力有较高的要求，该课程内容包含了结构化程序设计思想的精髓，有助于其他编程语言的学习。如果想提高编程能力，必须要进行大量的上机训练。在实际教学中发现课程概念多、内容多、理论抽象，甚至有些规则与硬件有关，相当一部分同学被纷繁复杂的语法弄得一头雾水。然而，学校安排的教学课时有限。学校规定的课时有限，教师不仅需要讲授基本的概念、语法知识，还需要给学生足够的时间练习，显然两者之间很难达到平衡。多数老师反映，讲理论知识时间长，给学生练习的时间少，感觉没有到达想要的效果；但是不抓紧时间给学生讲授知识点，又无法在规定时间内完成教学计划，因此，课堂无法还给学生，以教师传授为主，学生练习时间少，课下学生又不主动训练，导致无法达到教学目标。

2.2 从学生方面看

2.2.1 编程基础与能力层次分明

虽然同学们都是刚刚进入大学，但是他们的编程基础和动手能力却差别较大，且层次分明，通过在实际教学过程中发现，基础与能力大致可分为三个层次［2］：第一，学生具有一定的编程基础。受到家庭环境、初高中接受的教育、学生自身兴趣爱好等影响，部分学生入学前已经具备了一定编程基础、逻辑思维、信息素养等，可以通过C程序设计的基本教学，迅速掌握相关知识，通过课堂教学已经无法满足他们对知识的进一步探索。第二，学生不具备编程基础，但是具有一定的信息技术基础。了解信息技术，熟悉计算机软件、网络平台等，对软件编程充满好奇心，渴望获得相关知识。第三，没有任何编程和信息技术基础。对计算机的理解仅仅停留在上网聊天等，对课程没有兴趣。

2.2.2 自主学习能力差

中学学习的是基础知识，学习的目的是高考，老师们会耐心地讲授、辅导，学生们在学习的过程中，基本上都是老师讲授，学生被动地学习。高校的教学节奏很快，教学内容也很广泛，老师对学生监督较少，造成一些学生总是觉得时间不够、学习困难；有些同学在课堂上感觉好像能理解，但是做作业却很难；还有些大学生不能适应大学学习生活，遵循中学的学习模式，过于依赖老师和班主任，在学习过程中缺少自主性、主动性和自觉性。

2.2.3 目标不明确，兴趣不高

一个人如果能够清晰地明白自己对什么感兴趣，就会形成明确的努力目标。事实上，很多刚入学的大学生不知道自己到底喜欢什么，也不知道未来自己想做什么，没有明确的职业规划，因此做什么提不起精神，没有学习的动力。

2.2.4 对偏实践课有畏难情绪

对于大一新生来说，偏实践课程对学生有一定难度。在高中时期，学生上课多以被动接受知识为主，教师是课堂知识的传授者、课堂的主导者，学生多以接受课本知识为主，需要动手操作的课程，如物理、化学、生物等课程，经常被学校直接忽视，重点掌握结论性知识，造成了学生动手能力差，提出问题、分析问题和解决问题的能力差。因此，C程序语言的学习不仅仅需要掌握基本的理论知识、语法知识，还需要不断提高逻辑思维能力和编程能力，能够通过知识与思维的碰撞，对遇到的问题进行不同方向的分析，并使用C程序语言去结构化，通过实际的编程去实现、解决问题。通过课堂调研我们发现，65%的学生对该课程的学习有一定的畏难情绪，并对是否能通过考试而担忧［3］。

2.3 从教师方面看

当前，我国很多大学仍然把“教”作为教学的核心，以教师为主导，通过灌输的形式将知识传授给学生，注重知识的连贯性、完整性和系统性。然而，电脑类专业的人才不仅要学到专业的知识，还要培养他们的动手能力和创造力，让他们学会学习，以适应不同的工作环境［4］。

2.3.1 重理论轻实践，重结果轻过程

在C语言的教学过程中，经常出现重理论、轻实践的情况［5］，很多老师照本宣科，以教材为中心，而忽略了学生的主观能动性，学生发现问题、分析问题、解决问题的能力没有得到有效提高，导致的结果是：（1）学生学习时认为都理解了，可是实践中发现很多知识没有掌握；（2）实践课程不能自主完成，实践报告应付了事；（3）根据书本知识应付考试，却不能通过编程解决实际问题；（4）达不到预期实践效果与教学目标，无法培养学生动手能力和创新能力。该教学方法直接导致学生重结果轻过程，学生以理论考试为终极目标，本应该上机操作的课程，变成了背语法、背结构，课程设计应付了事。

2.3.2 教學方法单一，且以传授知识为主

长期以来，C程序设计的教学方法单一，主要是讲课+练习。教师上课按照教材的基本内容讲解，教师重视基础知识的掌握，强调知识的完整性与系统性。但是，课程章节多、内容多，在学校规定的课时内，既要保证知识的传递，又要保证学生练习的时间。由于学生没有编程基础，每节课留出来20分钟的时间练习，远远无法满足需要，很多学生一知半解，课下也很少花更多的时间去自学，导致动手能力差，期末考试完全变成了知识点的背诵。

3 教学改革

3.1 混合式教学

混合式教学［2］是指将面授与在线学习相融合，将被动与主动相结合，以达到有效教学的一种学习模式。混合式教学可以实现以教师为中心向以学生为中心的转变，通过采用更多的教学组织形式、更丰富的网络资源，提高学生的学习兴趣，培训学生创新精神，挖掘学生的潜力。通过课前、课中和课后三个环节，根据不同的学习目标，设置不同的问题、要求及配套的练习，同时采用任务驱动型的方式分解任务，迭代实现教学目标。该教学模式可以提高学生的主动性和积极性，通过互联网资源自主学习，培养学生自学的能力，提高学生利用不同资源解决实际问题的能力，可有效提高教学效率与学生学习效率。

3.2 翻转课堂

翻转课堂［6］是指学生在课前通过C编程的教学视频，自学掌握基本的概念、理论和语法，老师不占用课堂的时间进行理论讲解，使课堂成为师生互动的地方，通过提问、合作探究等形式提高教学质量。因特网的广泛使用和计算机技术的普及，使“翻转式”教学成为了现实。在网络环境下，学生可以获得高质量的教育资源，而不仅仅是依靠老师来获得知识，师生之间的角色互换，老师的主要任务就是解答学生的问题，并指导他们运用知识解决问题。这种教学模式重构了学习的流程图，把老师变成了课堂的领导者，老师成为了教室的引导者，把知识的吸收转化为师生之间的相互作用。

3.3 以研促教，以赛促教

“教而不研则浅，研而不教则空”，教学与科研相辅相成［7］。以研促教，通过不断的科学研究才能反哺教学改革的实施，通过不断的科研才能了解最新的教学思路、教学方法及教学理念，才能在教学工程中优化教学方法，丰富教学内容。创新的教学方法可以推动教学实施，丰富的教学内容才能激发学生学习的兴趣和热情。其次，将课程教学与竞赛相结合，激发学生的学习兴趣，比如蓝桥杯等程序大赛，鼓励学生积极参与比赛，培养学生的竞争意识，激发他们学习的主动性，通过自己的探索去获取知识，将课本的知识灵活地应用到比赛中，通过比赛的进一步升华，逐渐形成编程思想。

3.4 因材施教，分层次进行

对学生的编程与信息技术进行简单调研后，分成三组：基础组、能力组和拔高组。根据不同的分组，将C程序设计实验内容设置为基础题、设计题和综合题三类。基础组的学生学习掌握基础题，包括基本的语法、概念等；能力组的学生主要学习设计题，要求具有一定的编程思维、较强的动手能力；拔高组主要练习综合题，要求学生不仅基础强、编程能力强，而且具有较强的责任心、自主学习能力、较强的好奇心，同时具备一定的创新能力。通过进行学生分组与学习内容分组，因材施教，完成学生与教学内容的高匹配度，使每位同学都能通过不同的学习掌握不同的技能，获得成功的体验，培养学生的学习兴趣，增强学生的自信，才能让学生有信心，愿意投入更多的时间去学习。

3.5 挖掘思政元素，激发内在动力

对课程教学内容重新整理，充分挖掘课程思政元素，将知识传授、能力培养和价值引领融为一体，全面落实“立德树人”的教育任务，培养学生的创新精神、科学的发展观、科技报国的担当，激发学生的学习兴趣，通过思想上的提高，让由学生被动学习逐渐转向主动学习，间接提高课程教学的效果。例如，在讲解为什么要学C程序设计这门课程时，通过案例告知学生要增强危机意识，要有不断拼搏的精神，唤起学生的爱国情感，激发学生学习该课程的内在动力。在讲解数组等知识时，告诉学生人以群分、物以类聚的思想，多结交有共同目标、积极向上、具有正能量的朋友。在进行课程设计时分小组进行，不同的小组要通过不同的方法解决问题，以此引入要有团队协作的精神，增强学生的责任感和团队意识，一题多解，培养学生的发散思维，提升学生的创新力。

3.6 考核方式

建立合理的考核方式有助于激发学生学习的积极性，通过教学方法的多样化，让学生体验到不同的课堂氛围，利用翻转课堂、混合式教学等方法，不断提高学生的学习的主动性，培养学生的自主学习能力，在考核中增加过程性考核，让学生体验到阶段性的小成功，有利于学生自信心的建立。将之前单纯依赖课堂考勤和作业的评价方式，调整为课前预习、课堂互动、课后作业、综合设计和期末考试五大部分，淡化期末考试的重要性，让学生真正回归过程当中，让学生成为课堂的主人。

结语

在新工科背景下，新的挑战也是新的机遇。本次课程改革能够让学生参与到教学中来，提高学生的基本知识、程序设计、编写、调试能力、分析问题、解决问题、规范软件开发流程和文件编写等能力。同时，培养了学生的团队协作精神，使他们的语言表达能力得到了提升，对他们的创造力起到了一定的促进作用。在本次课程改革中融入了思政元素，并逐步开展了混合式教学等新的教学方法，并对不同层次的学生提出了不同的要求，教学效果最终得以提升，授课方式与内容受到了学生的欢迎和喜爱，学生对老师的评价是幽默和风趣。这一新课程的改革，尽管已经有了一些成果，但仍有一些地方有待改善，这是今后课程建设不断提高的重点。

参考文献：

［1］徐以涛，江汉，童晓兵，等.聚焦“四力”培养的“数字信号处理”课程教学改革［J］.电气电子教学学报，2021，43（06）：42-46.

［2］李雷孝，翟娜，王慧，等.以学生为中心的Java高级程序设计混合式教学模式研究与实践［J］.计算机教育，2022（03）：148-152.

［3］周淑一，方炜炜，徐英慧，等.基于OBE理念的C语言程序设计教学创新与实践［J］.计算机教育，2021（9）：113-118.

［4］虞芬，邹睿娟.以学生为中心，培养学习能力——《Windows程序设计（C#）》课程的教学改革与实践［J］.九江职业技术学院学报，2011（02）：46-48.

［5］李政伟，葛欣，席景科，等.工程教育专业认证驱动下的《C++程序设计》课程改革与实践［J］.现代计算机，2020（01）：78-80+88.

［6］吴永芬，陈卫卫，李志刚，等.面向创新实践能力培养的C语言程序设计实践教学改革［J］.计算机教育，2014（03）：88-91+96.

［7］王丹，姚智刚，史林.浅谈以研促教、以教立研、教研相长的实现对策［J］.大学，2021（35）：12-14.

基金项目：1.洛阳师范学院校级教改项目：以学生为中心的《C程序设计》课程教学方式改革与实践（项目编号2019xjgj031）；2.洛阳师范学院校级教改项目：基于OBE教育理念下大学生信息素养能力培养模式研究（项目编号2021xjgj023）

作者简介：贺秋瑞（1986—），男，汉族，河南安阳人，博士研究生，研究方向：微波遥感大气、辐射传输理论研究；

郭晓（1987—），男，汉族，河南安阳人，硕士研究生，研究方向：星载微波辐射计数据处理与应用研究。