C語言程序設計課程教學改革探索與實踐

孫曉玲　王金玲

摘 要：結(jié)合多年的教學實踐，對C語言課程從教學內(nèi)容、教學方法與手段、考核評價體系與考核方法等方面的改革舉措進行了總結(jié)，分析了存在的問題和取得的成效;用實例介紹了使用PTA實驗教學輔助平臺進行實踐教學改革的具體做法，分析和探討了C語言課程實踐教學中存在的問題和改革的方法及取得的成效。

關鍵詞：C程序設計課程;教學改革;PTA+模式;實驗教學

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2021）11-0089-04

1 引言

“C語言程序設計”是我校計算機各相關專業(yè)的基礎課程，也是程序設計類的核心和入門課程。主要培養(yǎng)學生程序設計基礎，把握程序設計方法和基本思想，奠定學生的編程能力基礎。該課程歷史悠久，由于其長期以來在軟件開發(fā)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中具有舉足輕重的重要地位，所以特別受到各高校和軟件開發(fā)企業(yè)的重視[1]，我校計算機學院及與其合作的達內(nèi)科技、青島軟件、安博教育等企業(yè)都十分重視C語言課程建設，將其列入專業(yè)改革重點建設的課程。該課程師資力量雄厚，參與課程建設的人員較多，多年來C語言課程組的老師們付出了艱辛的不懈的努力，使該課程建設不斷邁上新臺階，成為我院具有示范作用的課程，通過積累經(jīng)驗，夯實基礎、突出特色，使該課程在教學思想和觀念、教學方法與手段、教學內(nèi)容與體系、教學質(zhì)量與水平、教改成果和教材建設方面均處于領先地位。

2 課程改革主要措施

2.1 教學內(nèi)容建設和教學方法舉措與成效

作為專業(yè)基礎課，我校計算機相關專業(yè)均設置了“C語言程序設計”課程，C語言程序設計課程組根據(jù)各專業(yè)特點依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，立足學生實際多次討論、修訂教學大綱，經(jīng)過深入實踐和研究，編寫了滿足不同層次不同專業(yè)教學需求的理論課教學大綱、實驗課教學大綱，并根據(jù)我校學生實際編寫了實驗指導書。在課程體系與教學內(nèi)容設計上，突出把握程序設計方法和思想，充分體現(xiàn)項目教學的思想，注重程序設計實踐訓練，重點引入典型程序設計案例，將程序設計的學習融入對案例的研究和解決過程中，注重程序設計算法的實現(xiàn)，以學生實際編程解決問題的能力為突破口，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。

2.1.1 教學內(nèi)容注重突出“先進性、實用性和趣味性”

該課程在建設過程中，以程序設計為主導，努力適應市場和程序開發(fā)主流環(huán)境，重點體現(xiàn)“先進性、實用性和趣味性”，注意引進新知識、新技術、新思想和新理念，注重理論與實踐緊密結(jié)合，在教學內(nèi)容上給出與生活密切相關的、有趣的、有意義的典型案例，使學生對學習內(nèi)容充分感受到樂趣，學生的學習熱情得以充分調(diào)動，能夠自覺地學習和掌握相應的基本理論和專業(yè)知識，從而能盡快適應軟件的開發(fā)過程。

在突出先進性方面，講授內(nèi)容上注重介紹和使用C語言新的標準和編譯版本，具體做法上選用了內(nèi)容新穎、使用新標準的新版本教材，選擇流行的、新穎的編譯系統(tǒng)，教學理念上注重對學生程序設計思想方法的培養(yǎng)。

在突出實用性方面，以項目驅(qū)動為導向設計教學內(nèi)容，首先根據(jù)項目的具體要求，提出問題，然后根據(jù)具體問題設計教學內(nèi)容，由淺入深、從易到難，從簡單到復雜不斷充實內(nèi)容，使得知識脈絡更清晰。學生也通過項目任務的引導，不斷面對新的問題，思索設計新的解決辦法，循序漸進地解決一系列問題，并通過編寫程序調(diào)試和完善程序的過程，獲得了成就感，激發(fā)了求知欲望。通過對實際項目的分析得到解決方案，又通過編寫和調(diào)試程序，使學生得到軟件開發(fā)實際工作的鍛煉。在分析解決方法的過程中，算法很自然的滲透其中，學生從中得到訓練，在編程調(diào)試程序的過程中，枯燥難懂的語法規(guī)則也不再是困擾解決問題的屏障。

在突出趣味性方面，課程組的老師們開動腦筋，充分利用現(xiàn)代化教育技術和專業(yè)特長，制作有趣的教學課件，并針對學習重點和難點問題采用先進的多媒體技術手段制作動畫、錄制視頻，將抽象的知識融入其中，結(jié)合典型的案例展示給學生，增強了趣味性，提高了教學互動效果，也極大地激發(fā)了學生的學習興趣，使學生更自覺的在快樂的學習中學會知識。多年來，C語言課程的教學課件不斷更新完善，生動形象，課程組老師設計的“C語言中的遞歸”、“排序算法”等教學課件在內(nèi)蒙古自治區(qū)高校課件設計大賽和學校組織的課件設計大賽中多次獲獎，非常受學生喜愛，取得了明顯的效果。

2.1.2 教學環(huán)節(jié)和教學方法的改革注重實效和可操作性

程序設計能力和程序設計思想的培養(yǎng)是程序設計課程教學的最終目的[2]。我們緊緊圍繞這個主題，采取一些行之有效的教學方法組織開展教學活動。

首先，抓住教學重點，精講多練。我們始終把教學的重點放在培養(yǎng)學生的基本編程能力上，側(cè)重講授用正確的計算機語言描述算法，對編程的細節(jié)與技巧向?qū)W生做一些介紹，要求學生學會先分析算法和數(shù)據(jù)，再畫出流程圖，然后進行程序的編寫。教學過程中充分利用多媒體教學手段，給學生演示程序設計的全過程，隨著課程的不斷深入，對編程細節(jié)的講授逐漸淡化，而對程序的整體掌握的要求則逐漸加強，使學生充分感受到程序設計的魅力，編程能力也逐步躍上一個臺階。

其次，引入項目驅(qū)動和經(jīng)典案例教學方法。在授課過程中采取項目驅(qū)動的教學方法，即以實際問題引出相關的理論和概念，在講述實例的過程中融入知識點，通過分析歸納，建立解決工程實際問題的思想和方法，以提高解決工程實際問題的能力[3]。由于C語言是專業(yè)基礎課程，我院的C語言程序設計課程都是在第一學年的第一個學期開設的，學生都是初次接觸程序設計語言，對程序設計思想方法難以理解和掌握，思維方式的轉(zhuǎn)變存在很大的障礙，這也是我們在教學中面臨的最大困難。針對這一難題，課程組老師積極研制和整理教學案例，經(jīng)過了艱辛的勞動和不斷創(chuàng)新思維，對經(jīng)典教學案例，進行歸類總結(jié)、完善并系列化，使得各知識點教學內(nèi)容都有標桿并緊密銜接，便于學生理解掌握經(jīng)典算法并活學活用，舉一反三，取得了事半功倍的效果。

其三，強化教學活動中的“教、學、做”統(tǒng)一。其中教師的“教”是主導、而學生的“學”是主體、“做”則是教學實踐活動。“教、學、做”三方面通過有機的結(jié)合，形成了三位一體的教學方法，有效地避免了教和學、學與做等教學環(huán)節(jié)的分離和脫節(jié)，“教、學、做”統(tǒng)一起來后，教學活動得以形成一個整體[4]，在教學設計、課堂授課、上機實驗、布置作業(yè)、項目實訓、實踐活動輔導、師生互動、學生自我學習等各個教學環(huán)節(jié)上全面兼顧，都得到關注，總體把握教學效果，最終用“做”取得的成績來衡量“教”與“學”的能力和水平。

其四，課內(nèi)與課外相結(jié)合。豐富學生課外活動內(nèi)容，為適應后續(xù)課程的學習打下了較為堅實的基礎。引導學生參加學習興趣小組，鼓勵和指導學生積極參加程序設計大賽，利用程序設計輔助教學平臺，開展競賽活動，熟悉和了解ACM大賽的賽事和做題方法，選拔優(yōu)秀學生組隊參加自治區(qū)高校ACM程序設計大賽。越來越多的學生加入到科技活動中，在教師指導下開展軟件開發(fā)，積累了一定的經(jīng)驗也取得了可喜的成績。

2.2 新工科背景下實踐教學改革具體措施與成效

2.2.1 以往實踐教學中存在的問題

最近幾年，為了適應以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我校和企業(yè)合作，相繼開設了一些新興的專業(yè)，如大數(shù)據(jù)、云計算等，C語言程序設計作為這些專業(yè)的基礎課程，在目前工程教育專業(yè)認證背景下，其改革的目標有了更高的要求，學生在課程實踐中，運用該課程所學的專業(yè)知識解決實際的復雜工程問題的能力需要進一步加強。C語言是實踐性很強的一門課程，以往的實踐教學環(huán)節(jié)中存在著如下一些問題：

（1）實驗課學生基本上是在機房上機，教師給學生發(fā)布實驗內(nèi)容和要求，學生在課堂上完成編程任務，教師一人面對整個班級的同學，學生編程是否正確需要教師一個一個進行判斷，不能完全關注到每個同學的狀態(tài)。

（2）實驗的內(nèi)容也基本上是教材上的例題和習題，題目量比較少，也不夠新穎。

（3）有的學生在課下完成的程序，由于編程題無法自動評判，不能及時的得到正確與否的反饋，使學習積極性受到影響。

（4）編程任務對于所有學生都一樣，不能滿足不同層次的學生需求和個性發(fā)展。

（5）缺少綜合性和合作性的編程訓練。

2.2.2 PTA平臺+實訓大作業(yè)的訓練模式

以上所列出的問題也背離了工程教育認證標準的要求，C語言課程組針對這些問題，在實踐教學環(huán)節(jié)采用了PTA平臺+實訓大作業(yè)的模式進行改革，這項改革措施首先在2019級學生中一個班級進行了教學改革實驗，而后在2020級的所有6個班級中進行了推廣。

程序設計類實驗教學輔助平臺（Programming Teaching Assistant，簡稱PTA）是由浙江大學牽頭建設的在線程序評測系統(tǒng)，目前已經(jīng)有800多所高校的6000多名教師共同建設和使用。平臺題目數(shù)量足夠大并且還一直在不斷擴充。教師注冊并申請開通教師權(quán)限后，可以創(chuàng)建班級，新建自己的題目，創(chuàng)建題目集，布置作業(yè)，查看作業(yè)情況，開通討論話題、考試并進行成績統(tǒng)計等操作。

程序設計類課程重在培養(yǎng)和提高學生的程序設計能力，進而培養(yǎng)學生的解決實際問題的能力，尤其對于初次接觸程序設計的學生，在上機實驗中往往發(fā)現(xiàn)問題就手忙腳亂，不知道該如何查找錯誤，怎么樣排除錯誤，這也是實踐教學中的一大難點，針對這樣的現(xiàn)實情況，我們在實踐教學中加強了程序的編寫、錯誤的調(diào)試等基礎訓練內(nèi)容，借助PTA這個平臺反復訓練，鍛煉了學生分析解決問題能力和動手能力。具體做法如下：

（1）結(jié)合課程內(nèi)容的不同知識點，創(chuàng)建和組織了適合我校學生的題目，并針對相應的章節(jié)創(chuàng)建了題目集。每一個知識點結(jié)束后，通過PTA教學平臺，將題目集發(fā)放給學生，學生可以利用課上課下的時間，通過電腦或者手機進行反復的編程、糾錯和線上提交等操作，自動評判系統(tǒng)會給出具體的正確或者錯誤的提示。教師可以隨時查看本班級題目集的提交和排名情況。學生在平臺上也可以查看自己在本題目集的排名和得分情況。

（2）為了適應不同層次學生的學習進度，題目集的編排是通過“模仿、改寫、編寫、提高”的循序漸進的方式來組織。每套題目集里面都設置了基礎題目和提高題目，基礎題目屬于必做題，是學生必須掌握的對課程基本知識點的鞏固題目;提高題目是對于學有余力的學生的“加餐”。通過這種分層練習的方式來確保滿足不同層次學生的學習需求。

（3）學生在提交所編寫程序的過程中遇到的問題，可以通過討論區(qū)進行交流，大家可以提問題、可以說出自己的疑惑、分析編程思路和設計實現(xiàn)的方法，學習好的學生能夠從中起到示范作用并給與其他同學一些指導，既培養(yǎng)了學生之間互幫互學的精神也鍛煉了學生自主學習能力，同時激發(fā)了學生積極參與討論的熱情，也帶動了整個班級的學習氛圍，教師只需要在適當?shù)臅r候有針對性的給與指導和隨時把控當前的學習狀況，解放了教師的工作強度，也便于教師把更多的精力投入到課程內(nèi)容的研究和教學上。

（4）在學期的最后四周布置分組大作業(yè)。學生以小組為單位分別選擇題目并進行組內(nèi)分工和代碼編寫。作業(yè)結(jié)束需要進行答辯和評分。答辯以小組為單位推舉出答辯代表，其他成員給予補充。由任課教師和邀請的學院其他老師作為答辯教師給出答辯成績。這個過程讓學生能夠體會到程序的模塊如何劃分，小組成員相互協(xié)作分工完成大作業(yè)的團隊協(xié)作精神。

2.2.3 將項目實訓內(nèi)容融入課堂，貫穿于教學中

在與企業(yè)合作辦學以來，合作企業(yè)每學期針對C語言課程進行2次集中項目實訓，項目實訓內(nèi)容結(jié)合課程進度進行，企業(yè)的實訓指導教師和任課教師及時溝通教學進度情況，使實驗課緊緊圍繞項目實訓內(nèi)容或大作業(yè)開展，根據(jù)項目實訓的內(nèi)容，把算法的分析、數(shù)據(jù)處理的方法以及技術要求先介紹給學生，而將一些輔助性的或通過訓練可由學生編程實現(xiàn)的部分，交由學生自己完成，經(jīng)過反復上機調(diào)試，鍛煉了學生解決實際問題的能力。在項目訓練過程中教師加強了實驗指導，幫助學生調(diào)試程序的過程中指導學生掌握調(diào)試程序的一些技巧和方法，學生完成實訓項目過程中寫出階段性實驗報告。

2.2.4 使用PTA平臺進行實驗教學的實施效果

PTA平臺在2019級新生一個班級開始首次實施，2020級大一新生的6個本科班級開始推廣使用，與未使用PTA平臺的2019級學生進行比較，有如下的一些變化：

（1）編程數(shù)量的變化：2019級學生沒有使用PTA平臺的，整個學期給學生布置的編程題目約為90道題目，學生的完成情況沒有辦法具體統(tǒng)計。2020級學生共布置了編程題目142道，平均完成并通過測評的題目數(shù)在90道題以上。從兩屆學生的數(shù)據(jù)對比看，學生編程的數(shù)量和質(zhì)量都是有可見的提高，并且通過PTA平臺的試題分析，教師對于學生的做題情況是可以詳細掌握的。

（2）這些量變也確實產(chǎn)生了“質(zhì)變”：首先報名參加比賽的學生人數(shù)逐年增加，而且前幾年學生參加ACM競賽，獲得了“優(yōu)勝獎”。2021年帶領學生參加ACM競賽，2020級的學生踴躍參加并獲得了二等獎和三等獎的好成績。參加團體程序設計天梯賽的成績也從2020年的未獲獎，到2021年的二等獎，成績有了明顯的提高。

（3）使用PTA平臺極大程度的激勵了學生的做題積極性，培養(yǎng)了學生自學能力，建立了良好的學習氛圍。學生的分析問題和解決問題的能力有明顯的提高，動手能力越來越強，并且從做題中獲得了學習的成就感，為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。對于普通二本院校的學生來說，確實給學生提供了更高更廣闊的鍛煉平臺。

（4）綜合性作業(yè)培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。學生的團結(jié)協(xié)作能力和實踐創(chuàng)新能力都得到了鍛煉。學生在做完項目后都能體會到這一學期的課程帶來的收獲和成就。

（5）項目實訓，使學生實驗目的更加明確，對調(diào)試程序的方法和過程加深了理解，對化解教學難點起到了實效，同時鍛煉了學生分析解決問題的綜合能力，提高了應用能力。

3 改革課程考核評價體系和實驗教學評價方法

為增強課程考核的公平、公正和權(quán)威性，使課程考核能夠全面、公正、真實地考察學生的學習情況，積極引導學生的學習方向，促進學生學習方式的改進，課程組老師積極進行考試評價方式的革新與實踐，并不辭辛苦廢寢忘食根據(jù)學生實際設計組織試題，使得編程題考試實現(xiàn)了系統(tǒng)自動評判。

該課程考核遵循重學習過程、輕考試結(jié)果的原則，注重對學生平時學習和實驗、自主設計、完成階段性實訓項目的記錄和考察。

課程評價包括理論和實踐兩部分，實踐部分包括編程題和項目綜合實訓兩部分。平時成績占總成績15%，平時作業(yè)理論部分客觀題使用學習通和泛雅平臺分單元或階段進行測試，系統(tǒng)進行評判;實踐部分編程題使用PTA平臺，分單元發(fā)布題目進行單元測試。在學期期中和期末使用PTA平臺分別進行兩次考試，由系統(tǒng)進行評判，成績各占30%和40%，項目綜合實訓采用大作業(yè)方式在課程的最后四周進行，學生分組，小組成員分工完成，答辯方式評判，成績占15%。通過近兩年采用新的考核方式和評價方法，實現(xiàn)了教考分離，評卷都由系統(tǒng)自動進行，考核結(jié)果全面客觀，更注重過程。取得了積極的效果。

4 結(jié)語

經(jīng)過C語言課程組全體教師多年來的辛勤工作和努力，該課程建設取得了一些顯著成績和效果，尤其近兩年來，通過利用泛雅（學習通）、PTA等網(wǎng)絡平臺，極大地豐富了課程的教學資源，方便了師生互動和學習交流，教學效果能夠及時得到反饋，教學成效性得到增強。但在目前教學資源條件大好的形勢下，也迎來了一些新的問題和挑戰(zhàn)，需要我們不斷努力探索、實踐與創(chuàng)新。如何讓學生恰當?shù)厥褂镁W(wǎng)絡資源而不是過分依賴，需要有更好的解決辦法，針對我校學生特點，開發(fā)充實適合學生實際的練習題和試題在PTA平臺使用，也是需要長期進行的，為學生打造更大的提升空間，還需要創(chuàng)新性課外指導。課程改革的工作無止境，需要不斷的努力探索前行，不斷總結(jié)經(jīng)驗，彌補不足，創(chuàng)新舉措，使得課程建設不斷完善，為培養(yǎng)應用型復合型創(chuàng)新人才貢獻力量、做出更大成績。

參考文獻：

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