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”是高校工科類學生與計算機世界接觸的一門基礎課程，是其他高級編程語言的奠基石。為更好地培育新工科所需的集創新、實踐及合作于一體的高素質復合型人才，本文針對“C語言程序設計”課程存在的問題進行分析探討，探索本課程教學改革的可能性，旨在培育學生積極主動的學習精神，幫助學生建立新思維，提升學生探索性學習能力。

關鍵詞：新工科；“C語言程序設計”課程；教學改革

一、引言

在信息技術飛速發展的時代，以新興技術為驅動的新興產業和經濟模式大量涌現，社會對于復合型人才的需求逐漸增長，對應用型本科工科教育的人才輸出提出了更高的要求，而高校教學模式的改革也成為人才培養和知識深度探索的有力途徑。2016年，《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》提出以“工程教育新理念”“學科專業新結構”“人才培養新模式”“教育教學新質量”為主要內容的指導思想，為推進新工科建設，深化工程教育改革提供理論指導[1]。2019年，文獻[2]提出了新工科背景下人才培養的“新模式”，從素質培養、重視訓練、密切聯系實際產業和提高實踐能力等方面切入，為教育改革提供了新思路。20世紀80年代，從美國興起的“以學生為中心”的本科教學改革運動成為本科教育改革的范本[3]。其中，工程教育CDIO教育理念以構思、設計、實現和運作模式融入本科教育教學，結合“以學生為中心”，以“學生產出”為導向，對創新課程設計有著重要指導意義。CDIO教育理念教育實踐，是通過課程教學與課程實訓相結合，讓學生積極主動融入實踐，和課程建立有機聯系，真正將課程知識應用于工程場景。本文以CDIO教育理念為指導思想，以培育卓越人才為目標，針對“C語言程序設計”課程理論和實際相結合特性，分析現有“C語言程序設計”課程存在的問題，探討應用型課程改革思路。

二、“C語言程序設計”課程現狀

“C語言程序設計”是學院為計算機、機械、電子信息、電氣類工科專業學生開設的公共基礎課，也是一門重要的必修課。該課程旨在培養學生程序設計、開發與測試能力，應用計算機思維方法分析和解決問題的能力，以及團隊合作精神，為學習后續課程和進一步獲得程序設計相關知識奠定堅實的基礎。

（一）教學內容安排

本課程共96個學時，由理論學時和實驗學時組成。目前，理論學時占比和實驗學時相當。目前的教學內容主要分初級階段、中級階段和高級階段。初級階段主要介紹編程概念，C語言基礎語法，數組和字符串與模塊化、過程化編程等基礎知識。中級階段涵蓋指針的基本概念和內存管理，其中，內存管理包括動態內存的分配和釋放。同時，中級階段包含結構體的基本概念和文件的讀寫、關閉，文本文件和二進制文件的區別。高級階段涉及多線程和并發編程，同時會涉及一些基礎的數據結構和算法，最后將其融入開放式項目實踐中。本課程是一門理論和實踐相結合的綜合性課程，需要在各階段教學中合理平衡理論教學與實踐教學的比重。考慮到學生個體學習差異以及基礎知識儲備差異的情況，如果理論教學過多，基礎知識較差的學生很難消化相關重難點，而學習能力較強的學生就頗為輕松，但是缺少挑戰的機會，限制了對學生創新能力的培養。若按照平等切分的方式教學初級到高級階段知識，在學生能力和基礎存在個體差異的情況下，學生差距會進一步拉大，不利于學生的整體進步。因此，初級到高級階段的教學內容應該各有側重點，根據學生過程化學習原則衡量制定。

按照教學大綱進度，前半個學期在理論教室上課，后半個學期在機房實驗教室上課，理論和實踐脫節較長時間，教學效果不佳。學生不能完全熟練掌握在常規編程軟件DEV-C++、Visual Studio中進行程序編寫和編譯的操作，且通常程序預期輸出結果往往和實際輸出結果有所偏頗，學生在理論內容上的困惑不能得到及時解決，課堂效率降低。

（二）注重課堂講授法

課堂講授法是一種單方面的教學方法，授課教師通過簡明、生動的口頭語言向學生傳授知識、發展學生智力。它是通過敘述、描繪、解釋及推論等形式來傳遞信息、傳授知識、闡明概念、論證定律和公式，引導學生分析和認識問題。但由于“C語言程序設計”是一門實操性很強的課程，同時，加上C語言知識點繁雜且抽象，過度采用講授法，不一定能幫助學生更好地理解程序的功能和邏輯。如若知識點晦澀難懂，課堂講授法的教學效果會大打折扣，容易導致學生被動學習，出現“一刀切”的現象。課堂講授法模式下，教師和學生之間的互動性不強，教師也會習慣性過度依賴教材，照本宣科。久而久之，教師和學生缺乏課程有機聯系，課后交流也會相對減少，教師容易忽略學生的多樣性，學生容易感覺被邊緣化。學生主動學習的積極性不高，獨立思考的能力得不到提升，同時看待問題的角度也很局限，不利于新工科人才的培養。

（三）考核與成績評定方式結構失衡

目前，“C語言程序設計”課程的考核與成績評定比例為，課堂占比8%，平時作業和在線測試占比12%，上機實驗占比20%，期末紙質化考試占比60%。考核與成績評定方式中，期末紙質化考試權重很高。期末試卷注重基礎知識考核，會將學生的學習導向基礎知識的硬性記憶，考后就忘，不能將所學知識真正應用到實際場景中，解決實際問題。同時，這種失衡的考評方式不能全面精準反映學生的綜合能力，忽略了對學生創新能力的培養，不利于學生實踐能力提升。

三、“C語言程序設計”教學改革

“C語言程序設計”課程屬于應用型課程范疇，注重基礎知識的夯實，強調讓學生運用計算機思維去分析和解決問題。“C語言程序設計”的教學目標是，針對實際的問題，學生能熟練運用邏輯思維和數學等工具分析，采用自上而下的結構化程序分析方法，給出邏輯正確的、低復雜度的、可讀性強的C語言程序，與此同時，幫助學生形成做事有章法、百折不撓的工匠精神。傳統C語言教學注重語法基礎教學，實驗教學缺乏量化指標，同時考核方式單一等問題[4]。下面，筆者就“C語言程序設計”課程教學目標、教學方式、教學評價提出改革意見。

（一）教學目標改革

在學生具備扎實理論知識基礎的條件下，應用實踐型課程教學可以培養學生的自主實踐能力，讓學生養成從實踐中發現問題、自主解決問題的習慣，從而螺旋式上升夯實C語言基礎，為后續學習高階編程語言進行鋪墊。教師應該以學生為中心，把課內理論教學與課外實踐教學相結合，把教師教學與科學研究相結合。在專業建設和人才培養方面，加強與產業的融合，并以產業人才需求指導“C語言程序設計”課程的教學設計。基于此，教學目標也應調整為：通過本門課程的學習，學生能夠準確、牢固掌握C語言相關的基本語法和基礎知識，包括但不限于C語言常量、變量、控制結構、數組、結構體、共用體、函數、指針以及文件的操作等模塊的內容；學生能夠根據給定的完整代碼或代碼片段，準確理解所給代碼的功能，理解代碼的執行邏輯，并能正確推斷代碼的運行結果；學生具備發現代碼中語法錯誤和邏輯錯誤的能力；掌握面向過程的基本概念和基本算法，能熟練將基礎知識應用于程序閱讀、編寫程序等領域，亦即能夠利用理論知識解決實際問題。在實現以上目標的同時，培養學生良好的編程習慣和嚴謹的計算機分析能力。

（二）教學方式改革

教學方式改革應以“學生產出”為導向，建立多元化實踐創新平臺，將培養目標反向設計并浸入到不同教學環節[5]，力爭培養新工科所需的高素質人才。

首先是課堂教學，在“C語言程序設計”課程中，需要改變滿堂灌的教學方式，鼓勵引導學生自主學習、個性化學習，巧用翻轉課堂，才能因材施教。同時，重構C語言課程體系和教學內容，推動學生進行基于問題的學習、基于項目的學習、基于案例的學習，以達到強化其工程創新、工程設計、工程實踐能力的目的。除了課堂講授法，討論教學法、自主學習法、任務驅動教學法[6]都能夠有效調動學生自主學習的積極性。討論教學法中，學生以小組為單位，根據教師提出的問題或提供的教學資料，在教師的組織和引導下，積極參與課堂討論，從而實現教與學的互動。討論教學法有助于增強學生思維的靈活性，提高課堂的教學效率。自主學習法能夠拓寬學生的視野，培養學生的自主學習習慣和能力，提高學生的綜合素質。在自主學習法模式下，教師通常會給學生留思考題或實際生產問題，讓學生通過利用網絡資源自主學習的方式尋找答案，提出解決問題的措施，然后進行討論評價。任務驅動法能夠讓學生帶著目的性開展學習，有助于培養學生自主發現問題、解決問題的能力。實例驅動式教學模式下，教師可將陳述性知識、程序性知識、策略性知識三者相結合，通過案例開展課堂教學，使學生能夠將枯燥的基礎知識融會貫通，并巧妙應用于實際問題的解決中[7]。其次是課后自主學習。網絡給學生提供了大量學習資源。超星學習通作為一款自主學習軟件，方便學生自主學習。教師可以提前發布教學內容、教學計劃，引導學生自主學習，同時，教師在學生自主學習的過程中起到輔導和監督作用。學生可以根據自己的進度安排完成學習計劃，而不是被動接受教師的輸入知識。最后是指導學生的學科創新活動。開展學生項目開發、競賽均是提高學生學習興趣的有效方法。通過項目化教學、引導式學習，制定實際場景模擬考試等方式，讓學生在模擬的實際環境中完成編程任務，培養學生的知識應用能力和解決問題的能力。這種方式可以檢驗學生對實際工作中的問題的應對能力，促進學生將理論知識轉化為實際技能。

同時，這種方式也能讓學生在實踐中，根據編程軟件的報錯提示準確地定位錯誤并改正錯誤，確保源程序能夠正確編譯并得到正確的結果，讓學生在改Bug的過程中培養挑戰自我、反思自我、提升自我的意識和勇氣。除了以上的教學方式改革外，學校還可與企業合作開展專業教學。根據學校與企業聯合培養工程技術人才的相關制度、計劃以及保障措施的精神，引入“C語言程序設計”課程，建立行業指導、校企合作的協同育人機制[8]。

（三）教學評價改革

教學考核制度需要圍繞學生過程化學習成果展開，而不是以一張占比權重很高的紙質化試卷來判定學習質量。教學評價方法不再局限于平時作業、上機實驗和期末書面考試，而是倡導引入更為多元化、更具實踐性的評價方法，如將實驗上機部分進行深入拓展，創設實際場景，安排團隊合作項目，針對項目完成過程及結果進行考核評價。教師可將項目設計與評價劃分為不同的階段，每個階段都設定明確的目標和評價標準，以便及時發現問題并幫助學生持續改進。例如，第一階段可以是項目需求分析，第二階段是初步編碼，第三階段是測試改進，最后階段是項目的完整實現和演示。中間穿插引入代碼審查環節，讓學生以提高代碼的可讀性和可維護性為目標，相互評估和改進彼此的代碼，以培養學生對代碼質量的敏感性， 除了實操性項目，實際問題解決報告也是考查學生分析和解決問題能力的方式，其不僅能夠考查學生的編程技能，還能夠培養學生的團隊協作和溝通技能。引入這些多元化的評價方法，教師可以更全面地考查學生在知識應用、實際問題解決和團隊協作等方面的能力，從而更好地反映他們在C語言學習過程中的真實水平。

引入多元化評價方法后，量化考查學生基礎知識的期末測試的權重會相對降低，更能展現學生的綜合素質，更全面地考查學生學習“C語言程序設計”課程的成果。但是，不得不提到一個多元化考查的弊端，即引入項目化場景、團隊協作、提交解決問題的PPT方案均是團隊參與。以小組協作的方式提交一份報告容易造成學生依賴他人、濫竽充數的僥幸心理。因此，教師在引入開放式項目設計考查學生時，要關注每個學生的動態及其在團隊里的作用、成果輸出，關注每個學生的情感發展、任務進展，才能更全面、真實地衡量學生的實踐、團隊合作、自主學習、創新能力，給出客觀、公正的評價。

四、結束語

本文借鑒CDIO教育理念，圍繞“以學生為中心”，主張以“學生產出”為導向，探索“C語言程序設計”課程教學改革。從教學內容安排、教學方式和教學評價機制方面分析目前課程現狀，結合教師、學生和課程方面的實際情況，提出教學改革的可行性方案，倡導教學方式多途徑、多樣化，教學評價多元化，全方位考查學生綜合素質，為新工科輸送高質量人才。

作者單位：姜鋒 長春工業大學人文信息學院

參考文獻

[1] 教高司函（2017） 6號.教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知.[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[2] 李飛.新工科要求下的地方高校網絡工程專業建設思路[J].計算機教育， 2019，（04）：1-3.

[3] 趙炬明.聚焦設計：實踐與方法（上）--美國“以學生為中心”的本科教學改革研究之三[J]. 高等工程教育研究，2018，（02）：30-44.

[4] 楊琦，張曉月，韓鑫.C程序設計課程案例教學內容研究與實踐[J].高教學刊，2023， 9（12）：112-115.

[5] 楊陽，吳其林，徐秋月.新工科背景下基于OBE的教學模式研究與實踐——以C語言程序設計課程為例[J].曲靖師范學院學報，2020（39）：79-84.

[6] 于剛.面向新工科的C語言程序設計教學模式改革實踐與研究[J].互聯網周刊， 2023（20）：46-48.

[7] 駱魁永，王思霖.新工科背景下“C語言程序設計”課程教學改革探索——以信陽農林學院為例[J].無線互聯科技， 2022，（19）：161-162.

[8] 黃昌興.應用型人才培養模式下的校企協同創新創業育人新路徑[J].學周刊， 2020（23）：9-10.