C語言混合式實驗教學(xué)模式的改革與實踐

賈凌　黃晶晶

摘? 要：C語言程序設(shè)計是一門實踐性較強(qiáng)的課程。文章針對傳統(tǒng)C語言程序設(shè)計課程實驗教學(xué)中存在的不足，結(jié)合山東理工大學(xué)教學(xué)改革的進(jìn)展情況，闡述C語言程序設(shè)計課程的實驗教學(xué)在實驗內(nèi)容、實驗方式、評價方式等方面所進(jìn)行的改革與創(chuàng)新。期望構(gòu)建線上線下相結(jié)合、課堂內(nèi)外相結(jié)合的混合式實驗教學(xué)模式，提高各專業(yè)學(xué)生的編程能力、培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。

關(guān)鍵詞：C語言;實驗教學(xué);教學(xué)改革;混合式教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0097-03

Abstract：C language programming is a practical course. In view of the shortcomings of the traditional C language programming course experimental teaching，combined with the progress of teaching reform in Shandong University of Technology，this paper expounds the reform and innovation of C language programming course experimental teaching in experimental content，experimental mode，evaluation mode and other aspects. It is expected to build a blended experimental teaching mode that combines online and offline，and both inside and outside the classroom，so as to improve the programming ability of students of all majors and cultivate application-oriented undergraduate talents.

Keywords：C language;experimental teaching;teaching reform;blended teaching

0? 引? 言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計、人工智能、電子商務(wù)等各領(lǐng)域?qū)臉I(yè)者編程能力的要求越來越高，這需要高校對非計算機(jī)各專業(yè)加強(qiáng)程序設(shè)計課程建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域問題的能力。C語言是一種通用型計算機(jī)程序設(shè)計語言。它在系統(tǒng)程序、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域具有強(qiáng)大的優(yōu)勢，是絕大多數(shù)高校理工類各專業(yè)的必學(xué)通識課程，具有廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

以往，在山東理工大學(xué)（以下簡稱“我?！保┘叭珖秶鷥?nèi)所進(jìn)行的信息化教學(xué)改革，多是針對課堂教學(xué)，在一定程度上提升了教學(xué)質(zhì)量，然而，對于程序設(shè)計課程而言，實踐鍛煉對于提升編程能力至關(guān)重要。2018年4月13日，教育部正式印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》，這是教育信息化的再次改革和升級[1]。我校積極研究，迅速行動，對實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革。從學(xué)生實際出發(fā)，采用引領(lǐng)、推動、抬高的步驟，穩(wěn)步提升學(xué)生實踐能力;從實驗教學(xué)設(shè)計，到落地實施，改革長久以來形成的上機(jī)實驗?zāi)Ｊ?，讓學(xué)生在實驗教學(xué)過程中活躍起來。實踐證明，改革后的實驗教學(xué)模式對提升我校理工科學(xué)生的整體編程能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有積極意義。

1? 傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的不足

非計算機(jī)專業(yè)的C語言程序設(shè)計實驗教學(xué)往往存在以下幾個方面的不足：

1.1? 實驗內(nèi)容固定

C語言程序設(shè)計是面向我校理工科各專業(yè)學(xué)生開設(shè)的計算機(jī)公共基礎(chǔ)類課程，在教學(xué)過程中采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱、統(tǒng)一的實驗內(nèi)容、統(tǒng)一的考試要求。“大統(tǒng)一”的教學(xué)設(shè)計有利于教育資源的公平化，但不利于以學(xué)生為中心的個性化教學(xué)需求，各專業(yè)學(xué)生做相同難度、相同內(nèi)容的實驗項目，無法滿足不同專業(yè)的個別需求，而且學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，形成復(fù)制答案的風(fēng)氣，影響學(xué)習(xí)效果。

1.2? 實驗?zāi)Ｊ絾我?/p>

C語言程序設(shè)計實驗?zāi)Ｊ酵ǔＪ墙處煵贾脤嶒烆}目，學(xué)生自己編寫程序，在此期間，學(xué)生遇到問題與教師進(jìn)行溝通。我校C語言課程班級編制為大班制，在實驗課程上，一位教師面對120名至160名學(xué)生，輔導(dǎo)工作量非常大。在教師忙于幫助學(xué)生解答問題、調(diào)試程序的同時，無法避免部分學(xué)生的自我放松，如在上課期間偷偷玩游戲、看視頻等。

1.3? 考核方式不夠客觀

我校以往的實驗考核方式為，以學(xué)生在學(xué)期中提交的實驗報告為依據(jù)，根據(jù)各實驗的準(zhǔn)確率計分。從早期的由教師手工評閱，到后來的基于ACM競賽的OJ平臺，實現(xiàn)了自動化評測。但是，OJ平臺的評測采用最終程序運行通過即記錄滿分的方式，無法記錄步驟分，非滿分即零分的計分方式一方面缺乏區(qū)分度，一方面容易使學(xué)生產(chǎn)生挫敗感，不利于激勵學(xué)習(xí)。

2? 改革與創(chuàng)新措施

進(jìn)行創(chuàng)新型實驗設(shè)計，對實驗教學(xué)模式進(jìn)行混合式教學(xué)改革，重構(gòu)實驗教學(xué)體系。具體內(nèi)容包括以下方面。

2.1? 基于數(shù)據(jù)分析，認(rèn)清學(xué)生實際情況

在開課之初，設(shè)計問卷調(diào)查，多角度了解學(xué)生情況，發(fā)現(xiàn)我校非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生絕大多數(shù)沒有編程基礎(chǔ)，但普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)程序設(shè)計是培養(yǎng)計算思維的有效途徑，對個人學(xué)業(yè)和未來工作具有重要意義，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度端正，學(xué)習(xí)積極性高。

基于對學(xué)生情況的精準(zhǔn)認(rèn)識，重新編寫實驗教學(xué)大綱，重構(gòu)實驗教學(xué)體系，明確了采用引領(lǐng)、推動、抬高的步驟，穩(wěn)步、逐步提升學(xué)生實踐能力的教學(xué)指導(dǎo)思想。

2.2? 改革實驗教學(xué)內(nèi)容

從編程小白到編程高手，編程能力的提升是循序漸進(jìn)的過程。針對我校學(xué)生的實際情況，實驗內(nèi)容的設(shè)計考慮從最基本的題目開始，穩(wěn)步提升難度。共設(shè)計12大主題實驗，其中有11個驗證型和設(shè)計型實驗。題目設(shè)計先由模仿教材的引領(lǐng)式題目開始，再到填充部分空白的推動式題目，再到獨立編程的抬高式題目。設(shè)計多層次、多級別的實驗內(nèi)容，使不同基礎(chǔ)的學(xué)生建立信心，逐步提升實踐能力。其中的1個綜合型實驗，設(shè)計為小組協(xié)作方式，使小組學(xué)生共同努力、共同進(jìn)步。每個實驗主題都建設(shè)了實驗題庫，分類型、分專業(yè)進(jìn)行題目設(shè)計，與專業(yè)相結(jié)合的個別化題目，可以幫助學(xué)生了解到本專業(yè)對程序設(shè)計的需求。

2.3? 改革實驗教學(xué)模式

非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生數(shù)量大、個體差異大，傳統(tǒng)的大班集體上機(jī)實驗、教師輔導(dǎo)、課后批閱作業(yè)模式使教學(xué)效果受限。本文改革以往的實驗教學(xué)模式，借鑒浙江大學(xué)PTA程序設(shè)計類實驗輔助教學(xué)平臺與雨課堂智慧教學(xué)工具，使兩者有機(jī)結(jié)合，建立在線資源和實驗為一體的綜合性、立體化實驗課程。

在實驗課前，教師通過雨課堂發(fā)布實驗要求與線上資源，學(xué)生進(jìn)行實驗準(zhǔn)備，通過課前測試對知識點查缺補漏。教師通過雨課堂的數(shù)據(jù)匯總提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，以便在課前能夠及時調(diào)整實驗內(nèi)容。在實驗課上，各小班借助PTA平臺和雨課堂等工具輪流進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂，大班利用PTA平臺進(jìn)行編程實驗。我校機(jī)房為200臺計算機(jī)的大機(jī)房，分為A、B、C、D四個區(qū)域。每次實驗課，選擇一個約40人的自然教學(xué)班在A區(qū)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂，其余自然班自主編程。根據(jù)程序設(shè)計實驗課程的特點，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計，方式不拘一格、多種多樣，目的是切實使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，主動探索、主動實踐、主動構(gòu)建知識體系，提高創(chuàng)新能力。例如，對于驗證型實驗，先由基礎(chǔ)較好的學(xué)生講解，再由教師對重點、難點進(jìn)行針對性講解。對于設(shè)計型實驗，先分組進(jìn)行項目研討，然后邊講解、邊演練;完成之后，展示學(xué)生作品，再在組間進(jìn)行學(xué)生提問、學(xué)生答疑。對于綜合型實驗，首先分組討論，形成解決方案，教師再進(jìn)行評價與講解。在實驗課后，利用PTA平臺的實驗資源，鼓勵學(xué)生參加校外編程練習(xí)，通過與其他學(xué)校的橫向比較，鍛煉學(xué)生的編程能力，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

例如，在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)體數(shù)組的知識點之后，讓學(xué)生進(jìn)行一個“構(gòu)建學(xué)生信息管理系統(tǒng)”的設(shè)計型實驗，混合式實驗教學(xué)模式的流程如下：

課前，教師利用雨課堂將課件、視頻、習(xí)題、實驗任務(wù)等信息推送到學(xué)生手機(jī)，并匯總學(xué)習(xí)結(jié)果。

課中，以項目驅(qū)動的方式在小班進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂。學(xué)生從自身出發(fā)，分析討論這項任務(wù)中的數(shù)據(jù)與操作過程中應(yīng)包括的內(nèi)容。學(xué)生興趣很高，求同存異，設(shè)計出多個版本的結(jié)構(gòu)體類型，例如以下代碼中包含嵌套的結(jié)構(gòu)體：

struct student

{

charnum[12];

char name[20];

char sex;

struct birthday date;

chardep[30];

};

并且分析出結(jié)構(gòu)體與數(shù)組各自的特點，以及在本項目中的應(yīng)用方式。操作方面的討論更加激烈，考慮到增、刪、查、改等方式并討論具體實現(xiàn)方法。在討論中，從程序框架到各函數(shù)的設(shè)計細(xì)節(jié)，逐步理順編程思路。學(xué)生在利用已有知識探究問題解決辦法的同時，自然會考慮到內(nèi)存分配問題，進(jìn)而激發(fā)了學(xué)習(xí)后續(xù)知識點“鏈表”的積極性。在完成代碼之后，選取討論過程中具有代表性的思路進(jìn)行作品展示，進(jìn)一步分析異同，并引申出優(yōu)化建議。

課后，一方面要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)反思，提交實驗報告;另一方面要求學(xué)生在PTA平臺選擇一個校外實驗題目強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

2.4? 改革評價模式

實驗教學(xué)是C語言程序設(shè)計課程的重要環(huán)節(jié)，是總成績的重要組成部分。目前的實驗評價，僅僅以實驗報告作為評價手段，難以保障真實性和公平性。改革評價體系，加強(qiáng)實驗教學(xué)的過程化評價，關(guān)注學(xué)生個體發(fā)展與團(tuán)隊進(jìn)步，科學(xué)評價學(xué)習(xí)效果。實驗成績由實驗報告、過程測試、課內(nèi)成績和課外成績四個部分組成。

在實驗教學(xué)中，進(jìn)行三次過程性測試，通過測試促進(jìn)學(xué)習(xí)。PTA平臺能夠記錄代碼的步驟得分，即使程序代碼沒有順利通過運行，學(xué)生的努力依然能夠被認(rèn)可，對學(xué)生是莫大的鼓勵，從而激勵學(xué)生持續(xù)努力。課內(nèi)成績的評定以翻轉(zhuǎn)課堂中的表現(xiàn)為依據(jù)，實驗?zāi)Ｊ降母淖兪箤W(xué)生在實驗課堂上既有相互交流又有自主編程，學(xué)生思維活躍，參與度高。課外成績的評定以在PTA平臺參加的校外編程為依據(jù)，通過練習(xí)其他高校的實驗題目，提高了學(xué)生自我挑戰(zhàn)的主動性，使學(xué)生從被動編程到主動刷題，在編程中發(fā)現(xiàn)成就感。

3? 結(jié)? 論

C語言程序設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生必須通過有效的實踐訓(xùn)練，才能在實踐中掌握理論基礎(chǔ)和程序設(shè)計的思想和方法，最終提高獨立設(shè)計、編寫程序的應(yīng)用能力。我校進(jìn)行的實驗教學(xué)改革，以學(xué)情分析為引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以提高學(xué)生編程能力為目標(biāo)，加強(qiáng)學(xué)生的參與意識，把交流和分享作為教學(xué)的常態(tài)，構(gòu)建了線上線下相結(jié)合、課堂內(nèi)外相結(jié)合的混合式實驗教學(xué)模式。經(jīng)過在對2018級學(xué)生教學(xué)過程中的實踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對學(xué)習(xí)編程的積極性明顯提高，并且為ACM競賽輸送了優(yōu)秀生源。實踐證明，實驗教學(xué)改革對于提高我校非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的編程能力、培養(yǎng)計算思維能力，具有積極意義。

教學(xué)改革需要持續(xù)研究與實踐，不斷迭代，驗證短期及長期效應(yīng)。教師需要具備積極應(yīng)變的能力，不斷探索研究，推動教學(xué)改革，才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型人才。

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作者簡介：賈凌（1980-），女，漢族，山東青州人，講師，碩士，研究方向：網(wǎng)絡(luò)與信息管理。