基于EduCoder的C語言程序設(shè)計課程教學(xué)改革探索

摘?要：以C語言程序設(shè)計課程為例，引入基于EduCoder在線實踐教學(xué)平臺的教學(xué)模式，采用獎勵式測試機制，激發(fā)學(xué)生對編程的興趣。分別介紹課前、課后和課中的具體教學(xué)實施過程，并對教學(xué)效果進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此教學(xué)模式極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，學(xué)生態(tài)度從“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變成“主動學(xué)習(xí)”。

關(guān)鍵詞：C語言程序設(shè)計；EduCoder；獎勵式測試機制；教學(xué)模式

1?概述

在大數(shù)據(jù)和人工智能等科技領(lǐng)域迅猛發(fā)展的背景下，掌握編程能力對于計算機專業(yè)學(xué)生而言是必不可少的技能，編程課程在計算機教學(xué)中的重要性與日俱增。目前編程類課程依然采用先講授后進行實踐操作的模式，其中理論課講述語法知識等內(nèi)容，實驗課以編程方式對所學(xué)理論知識進行實際操作。在講授過程中理論部分往往是以教師為主，具體知識點的實踐留作課后作業(yè)布置給學(xué)生，讓學(xué)生課后自覺加強操作練習(xí)。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、自覺性、主動性等方面存在一定的差異，學(xué)生人數(shù)增多導(dǎo)致作業(yè)量繁多，難以覆蓋到每個學(xué)生的作業(yè)，也無法防止學(xué)生應(yīng)付交差現(xiàn)象，從而輕視對學(xué)生編程和調(diào)試能力的培養(yǎng)［12］，影響了教學(xué)質(zhì)量的提高。

C語言程序設(shè)計課程要培養(yǎng)學(xué)生實踐技能，所以采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式。中國大學(xué)MOOC平臺、超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等被各大高校廣泛使用［3］，他們能有效地引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，吸引學(xué)生對課程的關(guān)注和興趣，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，具有通用性。但這些平臺忽視了一些課程的獨特性，比如學(xué)生線上學(xué)習(xí)容易出現(xiàn)不專心聽課等現(xiàn)象，而平臺對此沒有設(shè)置健全的監(jiān)督機制。另外，在進行實踐教學(xué)時不能精準地跟蹤和激勵學(xué)生完成實驗任務(wù)，無法達到精準訓(xùn)練、全面掌握知識點的目標。

本文將結(jié)合EduCoder實訓(xùn)平臺實踐教學(xué)模塊的特點，分析程序設(shè)計課程的整體設(shè)計，為提高實踐教學(xué)質(zhì)量、構(gòu)建更高效的教學(xué)模式提供一個良好的實踐平臺，提出一些新的教學(xué)思路，改進以往的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生對編程的興趣。

2?課程總體設(shè)計

本文以新疆師范大學(xué)的程序設(shè)計課——C語言程序設(shè)計（C/C++）為例進行分析，課程以C語言語法結(jié)構(gòu)及指針相關(guān)知識為主要內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步具備了運用編程語言和開發(fā)環(huán)境解決專業(yè)實際問題的能力，能夠了解C語言的基本結(jié)構(gòu)，理解通過編程解決實際問題的基本過程，掌握編程方法和技巧。本課程通過EduCoder實訓(xùn)平臺，構(gòu)建更加高效的教學(xué)模式，進行教學(xué)、實驗和實訓(xùn)。

教學(xué)內(nèi)容上，教師主要講解C語言程序設(shè)計方法，與實際項目案例進行融合，讓學(xué)生逐步形成編程思維。教學(xué)策略上，多引進項目任務(wù)，激勵學(xué)生圍繞問題主動思考。在實驗教學(xué)中，利用EduCoder將任務(wù)分發(fā)給學(xué)生，主動團隊精神的培養(yǎng)。

在教學(xué)評價方面，采取多種階段性評價機制，將其與總成績掛鉤，突顯學(xué)生在課堂上即時反饋的重要性。教師可多角度獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，比如提問、作業(yè)、小組討論等，通過EduCoder實訓(xùn)平臺監(jiān)督實訓(xùn)任務(wù)，并根據(jù)情況調(diào)整教學(xué)方法。總結(jié)性評價采用項目作業(yè)方式，要求學(xué)生用C語言開發(fā)小型信息管理系統(tǒng)，將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐技能。

3?基于EduCoder的C語言課程實踐教學(xué)模式構(gòu)建

本課程以學(xué)生信息管理系統(tǒng)為案例，采用案例驅(qū)動式教學(xué)法進行教學(xué)。主要利用EduCoder實訓(xùn)平臺進行教學(xué)模式構(gòu)建，其過程如下：

3.1?課前

在課前環(huán)節(jié)，教師需要準備個人教學(xué)資源和實訓(xùn)任務(wù)，資源包括PPT課件、微視頻、示例程序源碼、課后習(xí)題詳解等。實訓(xùn)任務(wù)可選擇不同的難度。教師還要求學(xué)生通過中國慕課網(wǎng)觀看C語言精品課程視頻進行自主學(xué)習(xí)。課前準備活動如圖1所示。

3.2?課中

在課堂開始后，先用5～10分鐘的時間將本節(jié)課的知識目標詳細地講解，并提出一到兩個思考題。接著學(xué)生根據(jù)當前學(xué)習(xí)進度選擇并開始做相應(yīng)的實訓(xùn)任務(wù)，教師通過EduCoder后臺所提供的數(shù)據(jù)對學(xué)生進行監(jiān)督，并及時地解答其疑問。在課程結(jié)束前5～10分鐘內(nèi)，讓學(xué)生進行分組討論，并對其容易犯錯誤的知識點進行講解。

鑒于學(xué)生水平不一，實訓(xùn)任務(wù)既有層次分明、難度遞進之特點，因此他們可以靈活地調(diào)整實訓(xùn)任務(wù)的難度。這樣可以遵循學(xué)生對理論的掌握，又能夠讓學(xué)生隨時進行實訓(xùn)任務(wù)。

在實訓(xùn)項目中，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)知識點、編寫代碼并進行在線測評，還能通過積分和金幣等獎勵機制來增加學(xué)習(xí)動力和成就感。實訓(xùn)任務(wù)就像玩游戲一樣富有挑戰(zhàn)性和趣味性，在完成一個任務(wù)并獲得金幣后，學(xué)生會感到成就感，。每完成一關(guān)，學(xué)生還可以通過討論或點評的方式相互交流并分享心得，從而加深對知識點的理解和掌握，提高實踐技能，增強信息。

課中教師利用闖關(guān)任務(wù)調(diào)整教學(xué)活動。闖關(guān)任務(wù)本身就是實訓(xùn)任務(wù)，要求學(xué)生用不同算法解決問題。教師實時監(jiān)測學(xué)生闖關(guān)情況，根據(jù)任務(wù)進度調(diào)整挑戰(zhàn)難度。闖關(guān)任務(wù)比較學(xué)生用時和算法效率，增強學(xué)習(xí)動力。學(xué)生分小組合作闖關(guān)，培養(yǎng)團隊精神，在游戲中掌握知識。通過闖關(guān)任務(wù)，教師可以使課堂更加活躍和有效。

總而言之，課中環(huán)節(jié)主要分為講授、闖關(guān)和分享交流三個部分，使學(xué)生能夠積極參與挑戰(zhàn)性的實訓(xùn)任務(wù)，課中教學(xué)活動安排如圖2所示。

3.3?課后

在課堂結(jié)束后，學(xué)生可以隨時登錄EduCoder繼續(xù)進行實驗，以彌補其未完成的部分，爭取跟上教學(xué)進度。如遇到問題，可隨時查看慕課平臺上的相關(guān)視頻素材。全部同學(xué)完成任務(wù)后，EduCoder平臺將會自動生成實訓(xùn)成績，例如通關(guān)時間、學(xué)員完成情況、總測評次數(shù)、總耗時和總經(jīng)驗值，讓學(xué)生通過各種方式反饋自己的學(xué)習(xí)情況和問題，課后教學(xué)活動的具體安排如圖3所示。綜上所述，通過課前、課中和課后相結(jié)合的方式，利用EduCoder在線教學(xué)平臺開展C語言課程實驗教學(xué)，積極引導(dǎo)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣和習(xí)慣。本課題以C語言程序設(shè)計課程為例，提出一種基于EduCoder實訓(xùn)平臺的實驗教學(xué)模式，其詳細實施過程如圖4所示。

4?教學(xué)模式實施案例

本課程第11講是結(jié)構(gòu)體類型與鏈表操作，目標是讓學(xué)生能夠掌握結(jié)構(gòu)體類型定義、結(jié)構(gòu)體變量的引用和初始化以及存儲空間的動態(tài)分配，設(shè)計復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體類型，鏈表的創(chuàng)建、遍歷、插入、刪除等操作。

課前，教師精選結(jié)構(gòu)體變量初始化與引用、結(jié)構(gòu)體數(shù)組、結(jié)構(gòu)體指針、結(jié)構(gòu)體存儲數(shù)據(jù)、鏈表操作等內(nèi)容，在EduCoder平臺上將實訓(xùn)任務(wù)設(shè)置成三個不同的關(guān)卡。同時，把中國慕課網(wǎng)的C語言程序設(shè)計課程中有關(guān)結(jié)構(gòu)體的視頻資源提前發(fā)給學(xué)生，使超過一半要學(xué)習(xí)的內(nèi)容在上課前就已經(jīng)被學(xué)生完成了。

課堂開始之后，老師先花10分鐘時間向?qū)W生講解結(jié)構(gòu)體類型定義及其應(yīng)用的知識，以學(xué)生信息管理系統(tǒng)為例，說明該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式及結(jié)構(gòu)，并提出思考題：與數(shù)組相比，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)有何不同？老師希望學(xué)生能夠優(yōu)化學(xué)生信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式。接下來，組織學(xué)生在60分鐘之內(nèi)完成所講內(nèi)容的實訓(xùn)任務(wù)，其中一部分學(xué)生在前15分鐘可以補交上一節(jié)課的實訓(xùn)任務(wù)。教師及時解答學(xué)生的疑問，關(guān)注學(xué)生的進度和情況。學(xué)生通關(guān)數(shù)據(jù)表明，大約40%的學(xué)生通過了所有的關(guān)卡，一半以上的關(guān)卡通關(guān)率覆蓋了全部學(xué)生。

課堂結(jié)束后，學(xué)生還被要求在實踐教學(xué)平臺上完成本節(jié)課的單元測試題，而沒有完成實訓(xùn)任務(wù)的學(xué)生將會被扣除學(xué)習(xí)積分，但還能夠獲得補做的機會。學(xué)生實訓(xùn)任務(wù)完成情況的統(tǒng)計如圖5所示。

5?教學(xué)效果總結(jié)

以C語言程序設(shè)計課程為例，利用EduCoder平臺嘗試新的課程實踐教學(xué)模式，將教學(xué)過程分為三個階段開展理論與實踐相結(jié)合的課堂教學(xué)，讓學(xué)生的主動性比以前有所增加，實訓(xùn)任務(wù)的完成覆蓋到全部學(xué)生。學(xué)生表示他們對編程的認識和理解有了新的認知，最初的編程帶來的危機感到現(xiàn)在已經(jīng)不復(fù)存在，越來越喜歡編程帶來的成就感。

本次課程所設(shè)置的考核指標與往年有所不同，成績數(shù)據(jù)無法客觀地進行比較，因此本課題采取問卷調(diào)查的方式對學(xué)生進行調(diào)研。學(xué)生對本次課程教學(xué)模式的問卷調(diào)查結(jié)果如圖6所示，其中他們表示對融合EduCoder的新型教學(xué)模式比較滿意，但是對EduCoder平臺本身的青睞度略低。因為實訓(xùn)任務(wù)內(nèi)容不夠貼切，學(xué)生處于適應(yīng)階段，實訓(xùn)資源在規(guī)模和質(zhì)量上還有提升的空間。

圖6?學(xué)生對本次課程教學(xué)模式的問卷調(diào)查結(jié)果

C語言程序設(shè)計作為實踐性極強的一門課，以項目驅(qū)動為導(dǎo)向，注重學(xué)生的參與和主動性。通過EduCoder平臺，學(xué)生都能從整體上理解所學(xué)知識的用途，加深對編程方法的理解，加之學(xué)生也受到平臺所提出的金幣激勵機制的鼓舞，讓學(xué)生逐步確立明確的學(xué)習(xí)目標。這種教學(xué)模式充分彰顯“以學(xué)生為本”的理念，促進學(xué)生從“被動學(xué)習(xí)”向“主動學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變。在EduCoder平臺實訓(xùn)任務(wù)和小組交流中學(xué)生都能積極參與，教學(xué)反饋更及時，使教師與學(xué)生的互動效率大大提高，有利于教師更合理地規(guī)劃教學(xué)計劃，提升教學(xué)效果。

學(xué)生對本次教學(xué)模式的實施反響很好，但具體實施時間較短，并不完善。在以下兩個方面需進一步改進：一是要更加詳細地規(guī)劃各教學(xué)環(huán)節(jié)的具體實施方案，二是要擴展豐富實訓(xùn)任務(wù)資源并優(yōu)化質(zhì)量。今后，本門課程計劃在設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)、優(yōu)化評測方法、提高學(xué)生參與性等方面深入開展下一步的研究。

參考文獻：

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［3］張紅梅，拓明福，趙永梅，等.混合式教學(xué)在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用探索［J］.計算機工程與科學(xué)，2019，41（S1）：170173.

基金項目：新疆師范大學(xué)博士（博士后）科研啟動基金（XJNUBS2007）

作者簡介：阿力木·木拉提（1988—?），男，維吾爾族，新疆阿克蘇人，博士，講師，研究方向：自然語言處理。