新工科背景下“C語言程序設計”課程教學改革探索

［摘 要］ “C語言程序設計”是地球物理學專業學生必修的一門重要的專業基礎課。由于課程內容較多、實踐性較強、部分知識點難度大，在傳統教學過程中學生學習的主動性不足，教學效果有待改進。在新工科背景下，通過明確課程目標、強調課程思政的引領作用、增強教學互動、培養學生形成良好的編程習慣、建設全方位的考核評價機制等思路開展教學改革探索，培養具有社會責任感和愛國主義情懷、扎實理論基礎和綜合實踐能力、刻苦鉆研精神和創新意識的高級工程技術人才。

［關鍵詞］ C語言程序設計；新工科；課程思政；教學改革；地球物理學專業

［基金項目］ 2021年度油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室青年創新團隊項目“智能驅動的地震資料高分辨率處理方法”（PI2021-01）

［作者簡介］ 吳 娟（1984—），女，湖北十堰人，工學博士，長江大學地球物理與石油資源學院副教授，主要從事智能地震勘探、地震數據高分辨率處理研究；白 敏（1986—），男，河南西平人，工學博士，長江大學地球物理與石油資源學院副教授，主要從事智能地震勘探、地震信號處理研究

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）30-0083-04 ［收稿日期］ 2024-03-24

為推進高等教育改革，教育部積極推進新工科建設［1］。新工科建設需要加快培養新興領域的工程科技人才，積極改造升級傳統的工科專業平臺，主動布局未來戰略必爭領域的人才培養。創新實踐能力強且具有國際競爭力的高素質復合型新工科人才，不僅學科專業精深，具備多學科交叉融合的素質，而且能夠自主學習新技術、新知識，具備解決現實問題的能力，還要能夠在未來技術和產業中發揮引領作用，不僅技術上優秀，還應懂得社會、經濟及管理，并兼具高尚的道德品質［2］。

在新工科背景下，面對挑戰，抓住機遇，實現新發展、新飛躍是高校教師當前面臨的首要問題，是時代發展的迫切需求［2］。長江大學地球物理學專業是省級一流本科專業，擁有1個以地球物理學作為主干學科的“智能油氣勘探”湖北省優勢學科群、1個國家級首批虛擬教研室建設試點項目（地震勘探課程虛擬教研室），擁有“油氣資源與勘探技術”教育部重點實驗室、中國石油天然氣集團公司“物探重點實驗室”、中國石油天然氣集團公司“測井重點實驗室”等3個省部級重點實驗室和一個國家工程中心——Baker Atlas中國地學培訓與交流中心。專業的培養目標充分體現“重基礎、寬口徑、強實踐”的思想，注重學生工程實踐能力、創新意識和優良學風的培養，學生通過系統學習和專業實踐，具備扎實的理論基礎、完整的知識體系、較強的可塑性和社會適應能力，具備較強的利用地球物理知識解決油、氣及固體礦藏勘探、地下水勘探、災害防治及工程技術問題的能力，編程是此類人才的基礎技能，因此“C語言程序設計”是本專業學生必修的一門重要的專業基礎課程。

一、教學現狀分析

（一）課程內容簡介

“C語言程序設計”是為地球物理學專業學生開設的必修基礎課，同時也是地球物理學本科專業相關課程的先修課程。本課程的主要任務是使學生掌握程序設計的基本原理、概念、方法和流程，培養學生利用計算機處理問題的思維方法、應用能力以及認真負責的工作態度和嚴謹的工作作風，進而為利用程序開發工具設計適當的程序解決地球物理領域的工程問題奠定基礎。該課程通常涵蓋以下內容：C語言基礎，包括數據類型、變量、表達式、運算符等基本概念；控制結構，講解條件判斷、循環等控制流程；函數和模塊化編程，介紹函數的定義、調用和模塊化編程的概念；數組和指針，探討數組的使用和指針的基本概念；結構體和共用體，介紹如何使用結構體和共用體來處理復雜數據；文件操作，教授如何使用C語言進行基本的文件讀寫操作。該課程不僅注重理論知識的講解，還強調實際編程能力的培養。通過對本課程各教學環節的學習，逐步了解C語言的各種數據類型的特點及其運用方法，掌握程序設計的基本原理、概念和方法，能夠綜合利用所學知識自己動手編寫小型的應用程序，初步具備利用“C語言程序設計”解決實際工程問題的能力。

（二）傳統教學模式存在的問題

當前，“C語言程序設計”課程在教學上有以下幾個問題。

1.傳統的教學模式往往以教師為中心，學生的主動參與和互動被邊緣化。這種模式重視知識的單向傳遞，忽視了培養學生的批判性思維和創造性思維。由于教學手段單一，如主要依賴講授和書本學習，缺乏多樣化的教學方法和技術的運用，這可能降低學生的學習興趣和參與度。

2.傳統教學模式在教學前的準備通常缺乏對學生個體差異的考慮。教師可能會制訂一個統一的教學計劃，然而這種方法往往忽視了學生的不同學習需求和能力水平。此外，教材和教學大綱通常是固定的，缺乏必要的靈活性和創新性，這可能導致教學內容與學生的實際興趣和現實世界的聯系不夠緊密。

3.傳統教學模式在教學后的評估方式通常較為單一，如主要依賴考試成績，這種評估方法可能忽視了對學生綜合能力和實際應用能力的評價。同時，傳統模式往往缺乏對學生學習過程的持續跟蹤和個性化反饋，不利于學生對自己學習進度和問題的認識。此外，這種模式也不足以促進學生自我反思和終身學習能力的發展。

二、教學改革思路和舉措

（一）明確課程目標，強調課程思政的引領作用

教育本質是育人，應該全面融合思想政治教育，把思想政治教育工作貫穿教育教學的全過程，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀。新工科背景下的人才培養也應該強調和落實立德樹人根本任務，將思想政治與新工科課程建設有機融合，以新工科為基石、以思政為精神引領，充分發揮課程思政的作用，使學生成長為專業知識扎實、品德良好的社會主義建設者和接班人［3］。

在地球物理學專業中，“C語言程序設計”課程扮演著重要的角色。“C語言程序設計”為學生提供了理解編程邏輯和算法的基礎，這對于解決地球物理學中的計算和數據處理問題至關重要。該課程旨在教授基礎編程知識，包括數據類型、控制結構、函數、數組和指針等，這些都是地球物理學中常用的編程元素。通過“C語言程序設計”，可以培養學生解決實際問題的編程能力，如數據分析和處理、算法實現等，這些技能在地球物理學中的數據處理和分析等方面尤為重要。因此，教師授課時應讓學生明白“C語言程序設計”課程為地球物理學專業學生提供了一種工具，以便他們在未來的職業生涯中能有效地處理技術和數據挑戰。明確這些目標對于激發學生自主學習意識有著重要作用（“C語言程序設計”課程思政與課程內容的對應見表1）。

（二）增強教學互動

首先，為提高課堂管理效率，課堂簽到采用長江雨課堂替代傳統的點名簽到模式；其次，在教學中增加3～5分鐘的課程思政視頻動態放映環節，以激發學生的學習熱情；另外，在PPT講解中，講完一個知識點后，會穿插有1～2個相應的小測驗，以選擇題或判斷題或填空題的形式出現，提高學生的參與感。最后，為了讓學生能更深刻地領悟編程的思想，用翻轉課堂模式進行作業講解。

（三）培養學生良好的編程習慣

1.編寫程序時要求學生嚴格按照規范操作。變量必須先定義后使用，變量和函數的命名要“見名知意”，標識符的命名中，大小寫字母表示不同的字符。項目結構層次清楚，文件代碼的注釋盡量簡潔，代碼風格保持統一，代碼結構力求做到層次邏輯清晰，代碼的規模不能過大。

2.要求學生多動手編程。我們選用譚浩強教授主編的經典教材《C語言程序設計》，該教材有配套的輔助教材《C程序設計學習輔導》，便于學生編程的自學。安排有10學時的上機課，上機時指導學生把書本中講過的例題輸入代碼編輯器VC++6.0中，先運行代碼，再嘗試改變代碼，并試著用其他方法來實現代碼。比如，把用while語句實現的循環改為用do while語句或for語句實現，用冒泡排序或選擇法對一組數據進行升序或降序排列等。第一次上機課時，學生將書上的例題一字不改地輸入電腦，有的學生運行沒問題，但有的學生編譯代碼就報錯，大多數情況下是語法錯誤，用了中文的雙引號或分號或大括號少寫了一部分等。這些語法錯誤比較容易解決，但是邏輯錯誤，如循環結構、數組越界、函數調用和指針等，這些問題就比較難。遇到這些問題時，學生可以先請教學得好的同學，相互探討，教師再采取集中講解的方式。同時指導學生使用搜索引擎，比如在網上搜索該問題，看看別人是如何解決的。代碼問題解決了，不僅能提高學生的編程能力，他們內心還會充滿解決問題的喜悅感和成就感，會激發他們學習的熱情和挑戰問題的信心。

3.鼓勵學生多讀優質代碼。首先，優質代碼兼具功能強大、高內聚低耦合、模塊化特點鮮明等優勢，多為專業人員編寫，對于初學者來說很容易上手，不易出錯。其次，多閱讀優質代碼，可以學習借鑒別人模塊化的編程思路和方法，不斷提高自身的編程能力。

4.引導學生多做編程總結。和學習其他學科一樣，C語言編程也要善于總結。做編程總結要講究方法，不是按照教師講的完全照抄，最好是學生結合自己對編程的理解用自己的話進行整理，可以借助思維導圖，也可以按編程調試錯誤分類整理；或者是對一些好的算法和編程思想的實現方法及其應用場合進行分類總結。編程總結有利于以后對類似問題的解決。

5.鼓勵學生多參加比賽和考試。在本科階段，積極參加全國計算機二級考試和全國計算機三級考試，通過等級考試查漏補缺。此外，還可以參加藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽、“泰迪杯”全國數據挖掘挑戰賽，中國大學生計算機設計大賽，以及有關程序設計、機器人、人工智能創新等各種高水平競賽活動。參加大賽不僅可以發現自己的不足與差距，還能開闊眼界，提升編程能力，也能促進團結協作、溝通交流，培養團隊合作精神，這些對學生以后的學習和未來發展都是難得的精神財富［4］。

6.引導學生追求“敬業、精益、專注、創新”的工匠精神。自改革開放以來，“漢字激光照排系統之父”王選、全球領先的充電電池制造商創始人王傳福和從事特高壓、智能電網研究運行的電力工人等都是工匠精神的優秀傳承者，鼓勵學生向他們學習，培養學生精益求精、創新創造的精神，激發學生學習編程的熱情，提高學生的綜合素質。

（四）建設全方位的考核評價機制

“C語言程序設計”課程具有很強的實踐性要求，因此課程考核包括課堂和課后作業、課堂上機實驗、課堂提問、期末考試四種方式考核學生的學習效果。其中課堂及課后作業占15％，主要考核學生對編程基本思路、基本概念和語法的掌握情況；課堂實驗占10％，主要考核學生對基本語法、編程方法和技巧的掌握情況，根據5次上機實驗完成情況隨堂考查成績計算平均成績；課堂提問成績占5％，主要通過提問和小測試考核學生對知識點的理解情況；期末考試成績占70％，采取閉卷考試方式，內容主要是本課程所涉及的基本語法、數據類型、運算符和表達式，基本程序結構和程序設計方法。

結語

當前新工科背景下，緊密結合地球物理學專業特色，通過明確課程目標，強調課程思政的引領作用，增強教學互動，培養學生形成良好的編程習慣，建設全方位的考核評價機制等思路開展教學改革探索，取得了初步成效，對于其他非計算機類的理工科專業程序設計課程的教學改革也具有一定的參考價值。

參考文獻

［1］胡亞南，李鑫，楊娜，等.新工科背景下C語言程序設計課程思政教學改革與實踐［J］.電腦知識與技術，2023，19（10）：133-135.

［2］王艷艷，羅曉鋒，李偉華.“新工科”背景下課程思政在《C語言程序設計》課程中的實踐［J］.電腦知識與技術，2022，18（11）：162-163.

［3］蘇小紅，張彥航，張羽，等.高級語言程序設計課程思政建設的探索與實踐［J］.計算機教育，2023（8）：51-55.

［4］張亞紅，陳輝，王也.產教融合背景下基于編程能力培養的“C語言程序設計”教學改革探索［J］.西部素質教育，2022，8（11）：79-81.

Exploration of Teaching Reform in C Language Programming Course under the Background of New Engineering： Taking Geophysics as an Example

WU Juan， BAI Min

（College of Geophysics and Petroleum Resources， Yangtze University， Wuhan， Hubei 430100， China）

Abstract： C Language Programming is an important foundational course for students majoring in geophysics. Due to the large amount of course content， strong practicality， and difficulty in some knowledge points， students lack initiative in learning in traditional teaching processes， and the teaching effect needs to be improved. In the context of the new engineering discipline， by clarifying course objectives， emphasizing the leading role of ideological and political education in the curriculum， enhancing teaching interaction， cultivating students to form good programming habits， and formulating comprehensive assessment and evaluation mechanisms， we will explore teaching reform and cultivate senior engineering and technical talents with a sense of social responsibility and patriotism， solid theoretical foundation and comprehensive practical ability， and a spirit of hard work and innovation.

Key words： C Language Programming; emerging engineering education; course ideological and political education; teaching reform; geophysics