《C語言程序設(shè)計》課程混合式實驗教學(xué)模式探索

趙正偉，曹敦虔，唐軼媛

（廣西民族大學(xué) 數(shù)學(xué)與物理學(xué)院，廣西 南寧）

一 引言

2018年6月21日，教育部在四川成都召開了新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議。會議指出需加快建設(shè)高水平本科教育，加強(qiáng)新工科建設(shè)，持續(xù)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，全面提高人才培養(yǎng)能力。要堅持以本為本，教育引導(dǎo)學(xué)生夯實基礎(chǔ)知識，了解學(xué)科前沿，接觸社會實際，接受專業(yè)訓(xùn)練，練就獨(dú)立工作能力，成為具有社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。

《C語言程序設(shè)計》作為程序設(shè)計類課程中基礎(chǔ)教學(xué)編程語言，是各類理工科相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)程序設(shè)計課程，也是培養(yǎng)學(xué)生程序開發(fā)能力、計算思維的關(guān)鍵課程。近年，大量學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注于《C語言程序設(shè)計》課程的課程教學(xué)、教學(xué)模式、教學(xué)方法與應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究等。在課程教學(xué)與教學(xué)模式研究方面，比較有代表性的文獻(xiàn)如：李薇等新工科背景下C語言程序設(shè)計課程實驗教學(xué)改革[1]；張超等《MOOC環(huán)境下的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計與實施》[2]；嚴(yán)冰等《大學(xué)非理工類編程課程教學(xué)改革研究——以C語言為例》[3]；劉培剛等《新工科程序設(shè)計課程建設(shè)探討》[4]。在教學(xué)方法與應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究方面，比較有代表性的文獻(xiàn)如：許真珍等《編程基礎(chǔ)課程漸近式項目驅(qū)動教學(xué)法研究》[5]；趙媛等《以計算思維為導(dǎo)向的C 語言程序設(shè)計MOOC建設(shè)》[6]；楊娟等《非計算機(jī)專業(yè)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革方式的分析與闡述》[7]等。

總之，隨著新工科教育的實施開展，對我國高等教育各理工類專業(yè)開設(shè)的《C語言程序設(shè)計》課程的改革起到了很大的推動作用，諸多學(xué)者都提出了非常有價值的論點(diǎn)。他們的研究主要集中在課程教學(xué)以及課程教學(xué)所涉及的教學(xué)模式、方法等。如課程教學(xué)與課程設(shè)計、翻轉(zhuǎn)課堂模式、項目驅(qū)動教學(xué)、MOOC教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)等。而針對《C語言程序設(shè)計》課程的實驗實訓(xùn)方面進(jìn)行的研究探討較少。因此，針對《C語言程序設(shè)計》課程的實驗教學(xué)模式進(jìn)行研究與探索，能有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和程序設(shè)計實戰(zhàn)能力。

二 教學(xué)現(xiàn)狀分析

《C語言程序設(shè)計》課程既是培養(yǎng)軟件設(shè)計人才的核心專業(yè)課程，也是培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新興產(chǎn)業(yè)人才的程序開發(fā)設(shè)計課程。在當(dāng)前新工科背景下，需要培養(yǎng)出多元化復(fù)合型和創(chuàng)新型工程人才，從而對《C語言程序設(shè)計》課程的實驗實訓(xùn)教學(xué)提出了更高需求。通過對《C語言程序設(shè)計》課程教學(xué)情況的師生交流和問卷調(diào)查，梳理分析了當(dāng)前《C語言程序設(shè)計》課程在實際的教學(xué)中存在如下主要問題[8-10]。

（一） 課程定位與培養(yǎng)目標(biāo)存在明顯差異

《C語言程序設(shè)計》課程一般是面向大一或大二學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，首先，經(jīng)常忽略了該課程在本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)體系里面的重要性，導(dǎo)致學(xué)生的目標(biāo)不明確，對需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容不在乎，也無法將各課程間的知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)銜接。其次，缺少該課程在當(dāng)前行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和就業(yè)需求信息，缺少學(xué)科間的交匯融合知識，很難培養(yǎng)出學(xué)生的編程應(yīng)用能力和計算思維能力。

（二） 教學(xué)實驗內(nèi)容陳舊，實驗與理論知識系統(tǒng)脫節(jié)

程序設(shè)計語言一般具有統(tǒng)一的國標(biāo)，在行業(yè)領(lǐng)域也有嚴(yán)格使用規(guī)范，然而，當(dāng)前《C語言程序設(shè)計》課程缺乏反映語言標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范的教學(xué)內(nèi)容，僅僅注重對程序語言的語法講解，教學(xué)實驗案例刻板、孤立，教學(xué)內(nèi)容無法體現(xiàn)C語言的前沿開發(fā)技術(shù)。實驗教學(xué)因環(huán)境條件、學(xué)時、組織管理難度大等問題，操作性、仿真性、實用性內(nèi)容居多，缺乏系統(tǒng)性、實質(zhì)性實驗內(nèi)容，導(dǎo)致實驗效果不理想。

（三） 實驗教學(xué)模式、實驗實訓(xùn)形式以及考核評價方式比較單一

課程教學(xué)大都以課程教學(xué)大綱為中心，教學(xué)基本是圍繞預(yù)先設(shè)計好的教學(xué)進(jìn)度表展開，教師作為理論與實驗教學(xué)的主導(dǎo)者，更側(cè)重的是教學(xué)進(jìn)度的統(tǒng)一性，而對現(xiàn)代教學(xué)理念的理解運(yùn)用不夠擅長，對于實驗資源的整合運(yùn)用方面更欠經(jīng)驗，從而使實驗實訓(xùn)的教學(xué)模式和形式都很單一。教學(xué)過程普遍使用教師示范，然后學(xué)生進(jìn)行模仿，最后進(jìn)行實驗評估的教學(xué)過程，缺乏有效的教學(xué)互動，無法動態(tài)、全面地評估學(xué)生的整體表現(xiàn)，也不適合培養(yǎng)學(xué)生的合作意識與團(tuán)隊精神。

（四） 缺乏線上線下實驗實訓(xùn)平臺。

因教學(xué)要求規(guī)定，教師需按教學(xué)進(jìn)度完成各課程的理論與實驗教學(xué)，學(xué)生疲于應(yīng)付各種教學(xué)任務(wù)與作業(yè)，加上缺少課后自主學(xué)習(xí)實踐的網(wǎng)絡(luò)平臺，導(dǎo)致學(xué)生應(yīng)付式學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。其次，缺乏校內(nèi)外的實踐培訓(xùn)與實踐基地，也導(dǎo)致學(xué)生深入學(xué)習(xí)交流的機(jī)會少，實踐創(chuàng)新能力明顯不夠，缺乏進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動力，無法實現(xiàn)向軟件開發(fā)人才的過渡。

三 改革思路與目標(biāo)

以培養(yǎng)學(xué)生的程序開發(fā)實踐應(yīng)用能力為目的，構(gòu)建《C語言程序設(shè)計》課程的混合式實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)程序開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的混合式實驗實訓(xùn)平臺的優(yōu)化建設(shè)。

通過構(gòu)建程序設(shè)計類課程實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及線上線下的混合式實驗實訓(xùn)平臺，顯著提升學(xué)生程序開發(fā)的學(xué)習(xí)興趣與軟件開發(fā)的實踐應(yīng)用能力，真正實現(xiàn)滿足軟件開發(fā)就業(yè)市場需求的實用型軟件開發(fā)人才。

四 實驗教學(xué)模式改革措施

以實用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革為切入點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生程序開發(fā)實踐應(yīng)用能力為目標(biāo)，構(gòu)建《C語言程序設(shè)計》課程的混合式實驗教學(xué)體系和實訓(xùn)平臺，進(jìn)行漸進(jìn)式項目驅(qū)動教學(xué)，通過提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，最終提升學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。具體改革措施如下：

（一） 構(gòu)建課程混合式實驗教學(xué)體系

《C語言程序設(shè)計》課程需充分體現(xiàn)專業(yè)性和實踐性的特點(diǎn)，以實踐創(chuàng)新為中心，采用“課堂引導(dǎo)+實驗實訓(xùn)+學(xué)科競賽+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的混合教學(xué)模式進(jìn)行全過程教學(xué)考核測評，以學(xué)生實踐創(chuàng)新為中心的混合教學(xué)模式如圖1所示。采用課堂引導(dǎo)、實驗實訓(xùn)、學(xué)科競賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方式，通過對參與的全過程考核及教學(xué)測評，提出課程的教學(xué)改進(jìn)意見，再反饋到教學(xué)準(zhǔn)備中。

圖1 以學(xué)生實踐創(chuàng)新為中心的混合教學(xué)模式

在教學(xué)準(zhǔn)備中，以學(xué)生為中心，選取學(xué)生感興趣的項目案例，合理優(yōu)化設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容，突出學(xué)生計算思維能力及程序開發(fā)能力培養(yǎng)。課堂引導(dǎo)中，側(cè)重對案例項目的問題分析、模型建立及設(shè)計流程。實驗實訓(xùn)中，優(yōu)化實驗教學(xué)的線上線下案例及實訓(xùn)開發(fā)項目，在實驗教學(xué)講解過程中側(cè)重實驗?zāi)康?、效果及思路的分析，實驗過程中糾正學(xué)生的不良編程習(xí)慣和常見錯誤等，總結(jié)部分適當(dāng)拓展技術(shù)知識點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)識的廣度與深度，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動性。

積極拓展開辟線上線下的第二課堂活動，包括引進(jìn)軟件開發(fā)行業(yè)專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行項目開發(fā)實踐培訓(xùn)；行業(yè)從業(yè)人員專題講座；課外專業(yè)競賽活動；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐；參與教師相關(guān)科研課題研究等不同途徑，提高學(xué)生的認(rèn)知水平和實踐開發(fā)能力，拓展就業(yè)方向。

（二） 創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式

優(yōu)化實驗教學(xué)案例，以設(shè)計解決實際應(yīng)用問題為主。挑選能激發(fā)興趣的實際應(yīng)用問題，難度適中，面向?qū)嶋H問題的經(jīng)典案例和開源項目，作為實驗實訓(xùn)教學(xué)的主要內(nèi)容，采用差異化教學(xué)案例，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)差異、解決問題等能力的差異，對學(xué)生進(jìn)行分組，針對不同的組設(shè)計難度不同的實驗案例。差異化的實驗案例可以全方位地體現(xiàn)不同層次學(xué)情學(xué)生的需要，使學(xué)生在實驗過程中累積自信，提高學(xué)習(xí)的自主性和深度學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生的解題能力和編程能力螺旋式提高。

實驗實訓(xùn)項目的教學(xué)過程以項目驅(qū)動、任務(wù)式教學(xué)為主，具體實施過程如圖2所示。首先選取合適的實驗實訓(xùn)案例項目，提出整體的實驗實訓(xùn)目標(biāo)，展示出項目案例的成果，并制作實驗實訓(xùn)教案。實施過程通過教師引導(dǎo)、項目分組開發(fā)、過程總結(jié)、線上線下的討論交流、高階任務(wù)拓展、項目案例總結(jié)及成績評定，實現(xiàn)實驗實訓(xùn)案例項目驅(qū)動式的教學(xué)流程。在教學(xué)過程中，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，精心設(shè)計項目，引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題，增強(qiáng)師生交流互動，加強(qiáng)線上線下交流，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極主動性，激發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新能力，不斷改進(jìn)提高教學(xué)水平。

圖2 實驗實訓(xùn)項目驅(qū)動式教學(xué)過程設(shè)計流程

優(yōu)化考核方式，增加實踐應(yīng)用能力的考核比例，改變現(xiàn)有比較單一的期末考評方式，實行過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合的方式，增加線上作業(yè)考核內(nèi)容和解決實際項目問題能力的實驗實訓(xùn)考核內(nèi)容，通過實行多元考評及全過程化考核，體現(xiàn)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。全過程化考核方案如表1所示。

表1 全過程化考核評價方案

（三） 搭建線上線下混合式實驗實訓(xùn)平臺

圍繞優(yōu)化《C語言程序設(shè)計》課程的實驗教學(xué)體系，搭建多元的線上線下混合式實驗實訓(xùn)教學(xué)平臺，開展線上實驗平臺和線下實踐實訓(xùn)平臺的建設(shè)。通過優(yōu)化使用線上實驗平臺和線下實踐實訓(xùn)平臺，構(gòu)建多元立體的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生拓展學(xué)生的深度與廣度，彌補(bǔ)學(xué)校課堂教學(xué)的不足，讓學(xué)生漸進(jìn)式地進(jìn)行全面綜合訓(xùn)練，提高專業(yè)化編程能力，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力培養(yǎng)，從而實現(xiàn)軟件開發(fā)人才實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

建設(shè)線上的實驗平臺。鼓勵學(xué)生課后使用已有的開放慕課、微課及公開課等公共課程平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)；有條件的學(xué)?；?qū)W院可以購買定制的課程平臺，進(jìn)行實驗實訓(xùn)項目學(xué)習(xí)；也可通過建設(shè)課程的網(wǎng)絡(luò)實驗實訓(xùn)教學(xué)平臺，內(nèi)容涵蓋實驗任務(wù)布置、實驗批改、作業(yè)、課程設(shè)置、班級管理等，滿足教師與學(xué)生線上線下的實驗需求。

建設(shè)校內(nèi)課外實踐培訓(xùn)平臺。加強(qiáng)實驗室開放的建設(shè)與管理，讓學(xué)生獲得更多自主學(xué)習(xí)實踐和交流學(xué)習(xí)機(jī)會；通過構(gòu)建科技創(chuàng)新活動機(jī)制，鼓勵并組織學(xué)生參加各種程序開發(fā)類專業(yè)競賽以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，鼓勵知識產(chǎn)權(quán)申報等。

搭建校外實踐基地平臺。利用行業(yè)背景及資源，主動和行業(yè)相關(guān)公司或企業(yè)聯(lián)系，創(chuàng)新校企合作模式或形式，引進(jìn)校企合作培訓(xùn)項目，建立校外各類實踐基地平臺和行業(yè)公司企業(yè)實習(xí)崗位，推薦學(xué)生到基地參與軟件研發(fā)、測試等，為學(xué)生參加課外科技活動、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計提供良好的條件。

圖3 線上線下混合式實驗實訓(xùn)平臺

（四） 加強(qiáng)教師團(tuán)隊建設(shè)

近年來，隨著軟件行業(yè)的飛速發(fā)展，新的編程技術(shù)也在不斷發(fā)展，C語言作為各類程序開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)支撐語言，我們也應(yīng)該時刻關(guān)注其在行業(yè)中的發(fā)展應(yīng)用，這樣對教師的教學(xué)提出了更高要求。當(dāng)前，許多C語言教師的教學(xué)模式固化，教學(xué)方法落后，知識結(jié)構(gòu)比較陳舊，教學(xué)理念更新緩慢。

針對這種情況，我們首先應(yīng)該通過自身培養(yǎng)，提高教師技能，比如以專業(yè)競賽為依托，鼓勵教師指導(dǎo)學(xué)生參與到各類專業(yè)技能競賽；參加學(xué)校組織或不定期舉辦的線上或線下專業(yè)培訓(xùn)專題；選派教師至國內(nèi)外高校、科研院所或相關(guān)企業(yè)進(jìn)行專業(yè)進(jìn)修等；其次，通過外部引進(jìn)專業(yè)相符的青年人才，優(yōu)化教師隊伍結(jié)構(gòu)，促進(jìn)老教師更新教學(xué)理念和方法；另外，還可以引進(jìn)校外相關(guān)優(yōu)秀企業(yè)的行業(yè)專業(yè)精英或?qū)＜?，對教師進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)。

五 結(jié)語

《C語言程序設(shè)計》課程的實驗實訓(xùn)教學(xué)模式改革并不是一勞永逸的事，我們應(yīng)該時刻關(guān)注技術(shù)的最新發(fā)展與教育教學(xué)需求的變化，及時進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和調(diào)整。參考國內(nèi)外高?！禖語言程序設(shè)計》課程的先進(jìn)教學(xué)實踐經(jīng)驗，根據(jù)實際的教情與學(xué)情，積極深入研究面臨的新問題，探索出適合本校本專業(yè)方向的教育教學(xué)模式，從而為社會培養(yǎng)出更多具有扎實理論與實踐能力的程序設(shè)計人才。