數智化技術驅動下C語言程序設計課程教學改革研究

摘 要 文章針對C語言程序設計課程教學中學習指導服務支持不足、教學資源和教育技術支撐不夠、學習評價模式未能有效驅動學生能力發展等問題，以學生的編程能力培養為改革載體，通過能力分解和重構知識、以能力為導向建設學習資源庫、建設數智技術平臺和評價機制創新等改革措施，打造和形成驅動學生能力發展的學習評價模式，促進學習模式創新，解決課程教學中指導服務不足、技術支撐不夠等問題，提升學生算法設計和編程的實踐能力。

關鍵詞 數智化技術；C語言程序設計；學習評價；教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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、大數據等領域的快速發展，社會對計算機類人才的需求不斷增加，為計算機類畢業生帶來了就業機會。但隨著新技術的發展，社會對畢業生的專業能力也提出了更高的要求，在傳統人才培養模式下，學校培養的人才難以適應社會行業、企業的需求。因此，為培養適應社會需求的高素質應用型人才，需重新審視人才培養過程中存在的問題，探索課程教學新模式。

1 教學中存在的問題

1.1 “以學生為中心、以需求為導向”的學習指導服務支持不足

程序設計類課程知識點多且零散，編程實踐要求能力點多，在現有的指導服務體系下，教師無法實時了解學生對知識點和編程實踐能力點的掌握情況，其多數精力放在回答學生問題及調試程序上，處于一種等待“請求服務”的狀態，沒有體現“以學生為中心、以需求為導向”的教學服務理念，學習指導服務支持薄弱。

1.2 “成果導向、持續改進”的教學資源和教育技術支撐不夠

現有的教學資源多數為服務課程內容而建設，難以支撐能力培養目標的達成，在技術上，通用平臺對教學的支撐度也不夠，如慕課、超星學習通等通用平臺可以實現客觀題在線自動評分，但對于主觀較強的編程題只能通過人工評價，評價具有滯后性，效率低，評價結果缺乏指導意見，學習持續改進目標不明確。

1.3 現有的學習評價模式未能有效驅動學生能力發展

課程評價采用平時作業成績+考試成績的傳統方式，平時考核主要由作業成績、考勤和課堂表現等構成。這種以簡單結果為導向的學習評價方式，不能全面客觀地反映學生對課程知識點及編程技能的掌握情況，也容易造成學生有突擊考試的心理，不注重過程學習，缺乏學習積極性。

針對上述問題，應構建以數智技術為支撐的“學習指導功能、數據智能支撐功能、評價驅動功能”的教學模式，力圖破解學生能力培養過程中學習指導的主動服務支持薄弱、教學資源和技術支撐不夠、學習評價效能驅動力不強三大突出問題，助力提高學生專業能力，驅動學生能力發展。

2 主要的教學改革舉措

按照學校“應用型、開放式、新體驗”的辦學理念和專業人才培養目標，以編程能力產出為導向，圍繞教學過程中存在的三大突出問題，通過分解能力和重構知識體系、建設數智化教學平臺、驅動形成新學習模式等措施，促進教學的持續改進和學習模式創新。

2.1 分解能力和重構知識體系

C語言課程知識點多且零散，編程實踐要求能力點多，往往會使得大一新生難以找準學習目標，也不利于教師開展指導服務。為實現編程能力培養目標的達成，將培養能力目標分解為輸入輸出實踐能力、數據處理實踐能力、分支結構編程能力、循環結構編程能力、函數編程能力、集合數據編程能力、指針編程能力、結構化編程能力、遞歸結構編程能力、文件處理編程能力等子能力，以子能力為導向重構知識模塊。

在確定能力分解和知識重構關系的前提下，進一步將每個子能力和知識模塊分解為多個能力點和知識點。課程依據子能力培養反向設計32個教學項目，依據項目教學需求重構知識體系，設置編程實踐必備的56個實踐知識點。如：針對分支結構編程能力培養，設計猜數字游戲、四則運算、查詢售貨機商品價格等3個教學項目，設置多分支結構和else-if語句、switch語句多分支結構、邏輯運算、switch語句多分支結構、break語句等實踐必備知識點；針對循環結構編程能力培養，設計用格雷戈里求 的近似值、統計一個整數的位數等4個教學項目，設置for語句、while語句、break語句和continue語句、嵌套循環等實踐必備知識點。

分解能力和重構知識為后續學習資源庫分類建設奠定了基礎，對學生明確學習目標、實現智慧學習評價有重要作用。

2.2 以能力為導向建設學習資源庫

編程實踐需要足夠的語法知識、算法思維知識的儲備，反之，實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，應以理論知識點掌握為目標，資源的形式包括知識點講解視頻、知識點內容、選擇、填空、判斷，程序閱讀、程序填空等形式，目標是讓學生掌握必要的實踐知識。編程能力實踐資源庫的建設，以能力點達成為目標，資源形式主要為程序設計補全題、程序設計題等。圖1能力點與實踐項目支撐的關系展示了以能力為導向建設資源庫的思路。

圖1中，實踐項目1支撐能力點1的達成；實踐項目2、實踐項目3支撐能力點2的達成；實踐項目3為綜合性題目，同時支撐能力點2和能力點3的達成。課程資源庫的建設針對每個能力點設置一定量的編程實踐項目和學習資源，以支撐對應能力點的達成。

針對實踐能力培養需求，課程實踐教學使用自主開發的線上系統，共設置123個實踐項目，旨在培養學生的編程與調試能力。另外，安排小組實踐項目，培養學生的綜合軟件開發實踐能力和團隊協作能力。

2.3 建設數智化教學平臺

教師可以在通用的學習平臺上準備視頻、課前自測題等教學資源，學生在課前階段進行預習，師生在線互動討論，為課堂講授做準備，另外，還能夠實現統計學生在線學習過程數據等，這些給教學帶來了極大的便捷。但對于主觀性較強的編程題，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，能夠實現編程題自動評價，不能實時反饋問題，也不能有效支撐指導服務的開展。

課程團隊利用自身軟件開發技術優勢，自主開發了具有評價、引導功能的智慧教學平臺，突破編程題自動評閱技術難點，實現平臺在線自動評分及程序代碼錯誤類型實時反饋功能，解決人工評價效率低及反饋滯后的問題，幫助學生進一步調試、改進程序代碼；記錄學生在線理論學習、編程實踐過程及評分結果，利用大數據技術發掘學生個體學習中能力點及知識點的盲區，教學平臺對學生個體的學習薄弱點開展有針對性的推送學習資源及智能引導服務，同時，教師依據數據發掘結果，開展針對性指導。如：在圖1中，某學生能力點1對應的多個實踐項目不得分，說明能力點1沒有達成，平臺就會向該學生進一步推送與能力點1相關的理論知識及實踐項目等資源，以此達到精準服務的目的。

2.4 依托學習平臺驅動形成新學習模式

編程能力必須通過長期、大量的編程實踐，逐漸積累而形成。依托自主開發的學習平臺，實施課堂“理實一體”知識模塊學習和線上平臺任務驅動的編程實踐策略，以達到培養學生編程能力的目的。

依托學習資源庫和技術、學習評價新體系驅動、驅動學生開展持續性學習，如：依托平臺發布每日小練習、挑戰答題等形式，促使學生利用碎片化時間學習，逐漸積累語法知識及邏輯思維能力。通過積分機制，驅動學生的學習積極性、主動性，如：在規定時間內自主選擇編程題目完成，完成的實踐題目越多積分越高。以藍橋杯程序設計大賽、大學生程序設計大賽等專業競賽為驅動，利用平臺發布訓練項目，培養學生的綜合編程能力。

2.5 制訂以成果為導向的多元評價機制

課程以算法思維、編程實踐和素質為主要考核目標，結合專業人才培養目標確定支撐畢業指標點的課程目標，確定每一項課程教學目標的評價內容與評價方式。

評價機制制訂思路：學習評價包括理論知識評價和編程能力評價，評價貫穿學生學習過程；采用積分機制，制訂課程成績每個組成部分的分值、所占比例或權重，它們與最終成績之間的關系，積分要充分體現出學生的付出與收獲成正比；評價機制應有利于促進學生的學習，促使學生充分利用課余時間學習；評價循序漸進，適合C語言程序設計課程和學生水平。評價機制需公平、合理，以調動學生學習積極性、促使學生注重知識與能力的過程積累，最終達到編程培養的目標。

在課程考核成績比例上，線上平臺占30%，平時測驗占10%，小組項目占10%，期末考核占50%。線上成績主要由平時線上學習、理論知識小測試、線上實踐項目成績構成；平時測驗成績主要由階段性測驗成績構成，以考核學生編程能力為主；小組項目，主要是訓練學生的綜合軟件開發能力和團隊協作能力，成績依據項目成果及個人貢獻評定；期末考核主要測試學生對理論知識的掌握情況以及實踐編程能力。

3 課程改革成效

①智能評價的教學平臺，解決了資源短缺、指導服務支持不足等問題。依托自主開發的教學平臺，驅動學生開展線上學習與實踐，培養了學生扎實的理論知識；利用教學平臺的編程題自動評分及錯誤類型反饋功能，引導學生改正程序錯誤，同時幫助教師發現學生的薄弱環節，提高了教師的工作效率。

②學習評價新體系，驅動形成學習新模式。“成果導向”的評價機制和過程性評價策略，激發了學生的學習積極性、主動性，有效推動教學持續改進，驅動學生能力發展，從而促進學習模式創新。

③數智技術應用于人才培養有新突破。數智技術驅動了教學模式改革，培養了學生良好的編程能力。近三年來，計算機科學與技術專業學生在“藍橋杯”專業人才大賽軟件類賽道獲國賽三等獎3項和區級獎26項，另外，在全國大學生數學建模競賽獲得國賽二等獎1項和區級獎6項，實現了國賽獲獎零的突破。

4 結語

課程改革圍繞培養學生編程能力目標的定位，推進數智化技術與課程教育教學深度融合，充分發揮了教師的主導作用和學生的深層學習動機，實現培養學生扎實的理論知識基礎、解決一般問題算法思維和結構化程序編程能力。在學習評價方面，對改革傳統的學習評價模式、豐富和提升評價功能、驅動學習模式創新，在教育教學理論研究、實踐應用及推廣方面，有重要的研究價值和應用推廣價值。

基金項目：廣西高等教育本科教學改革工程項目 （2023JGB456）；南寧學院2023年校企聯合共建示范課程項目（2023XJYYX03）；南寧學院教學團隊項目（2019XJJXTD07）。

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