新工科背景下基于OBE的《C语言程序设计》课程建设

李小玲 ，魏建国 ，袁继敏

(1.成都大学 计算机学院，四川 成都 610000；2.成都职业技术学院，四川 成都 610000；3.成都工业职业技术学院，四川 成都 6100000)

0 引言

“新工科”教育需要从工程教育改革的新理念、专业的新结构、人才培养新模式、教育教学新结构和发展的新体系等方面进行推进。 符合“新工科”理念的新型人才需要具备终身学习的能力，引领技术进步的想象力和创造力[1-3]。《C语言程序设计》是电子信息和计算机类专业大学生普遍开设的应用性非常强的基础课程，在教学内容方面着重C语言程序设计的基本方法和编程技巧的讲解，突出学生掌握传统结构化程序设计的良好的风格、形成工程问题与数学模型转化能力、以及逻辑思维能力的培养，特别注重训练学生编程解决实际问题的能力，为后续专业课程的学习打下扎实的理论和实践基础。

《C语言程序设计》教学难度大，传统教学难以培养学生建立编程思想、难以把实际问题转化为数学模型、难以应用解决实际问题。本文按照新工科背景下教育改革建设的理念，推动课程内容转向工程实践取向，对现有教材内容选取、编排逻辑、案例选编等开展研究，探究现有课程内容模块分块贯通性不够、实践应用案例少、综合应用不强、案例递进度不够等问题的改革方法。同时，按照由教师教转向学生学，推动以学生为中心的教学模式转变，研究《C语言程序设计》课程教学内容和教学组织策略，设计创新型课程教材编排结构和案例建设思路与策略，提高C语言程序设计课程教学质量[4-5]，提升学生学习兴趣和效率[6-7]。

1 课程建设现状与问题

1.1 教材类别与使用情况

《C语言程序设计》课程的教材很多，除了原版翻译教材外，国内自编主要包括三类。第一类是以知识体系完备性为主、应用于本科学生的教材[8]。比如谭浩强编著的各种版本经典教材，这类教材主要在“双一流”大学和新建应用型本科院校使用，包括计算机和计算机类专业，如电类专业、机械类等工科专业。第二类是社会化职业培训机构编排的教材[9]，这类教材在本科教材的基础上减少了理论部分，增强了实际运用，主要是运用于社会培训机构，也作为在校学生学习C 语言程序设计参考资料。第三类是以情景为单元方式组织教材内容、应用于高职学生教材，也作为应用型本科生学习参考。

第一类教材注重体系完备，注重理论知识，利于促进学生掌握C语言编程的基本理论和基本知识，为学生后续发展打下坚实的基础，利于帮助学生针对问题开展数学建模和建立C语言程序设计的思想。但是，学生入门上手较慢，体会C语言的强大功能和编程乐趣需要的时间长。第二类教材主要针对社会培训基础知识差的群体，注重以导学组织教学内容，案例选编突出应用性、综合性，有利于帮助学生理解程序设计方法、建立程序设计思想、掌握复查问题的程序设计流程和逻辑思维，对培养C语言的技能人才效果好。第三类教材降低了理论难度，减少了引导知识，教材增加了大量案例编排，注重学生上机实践，入门难度小。由于有利于培养学生应用技能。但是案例经典性不强、应用功能弱、场景选择小，导致课程后段学习后劲不足。

1.2 教学模式对课程支持度小

《C语言程序设计》课程有着自身的特色，基础知识多，占比大；知识点多、实践练习内容多，需要用理实结合教学法；理论教学和实践教学都具有片段性，需要把知识和应用切片为小单元，单元完成时间设计10分钟左右比较合适。例如基本语法、基本变量、数据类型、运算符与表达式、各种运算、优先级别、以及数组、结构体、和指针等。由于需要记忆规则多，传统的教学模式以“教师为中心”，课堂讲授为主，无法有效调动学生主动学习积极性，在学生最需要上机实践时难以安排学生上机练习，所以，多年来教学实际效果不够理想。现有的教学模式需要改变，开展以“学生为中心”的教学模式，充分发挥学生学习主动性和能动性，让学生能够学以致用。

1.3 线上教学资源符合度不高

开展教学模式的改革，需要有合适的、足够的网络教学资源。抗击疫情期间各个高校相继开展了网络课程教学，而在网络教学开展前期，清华大学、三峡大学等多所大学教务处长对当前网络教学资源建设情况做了分析，对当前慕课资源支持线上和线下教学建设情况做了概述，指出课程线上资源存在不能满足不同层次教学需求的问题。事实上，在利用MOOC进行线上线下混合式教学的实践中发现目前很多网络课程资源不能很好服务不同层次的学生自主学习。目前的各类精品资源课程、在线共享课程不是按照“学生为中心”的教学理论设计开发的，不能支持高效的“以学生为中心”学习模式。特别是《C语言程序设计》课程，目前很多教学资源对不同层次的学校开展线上线下、“以学生为中心”的学习模式转变还有差距，缺少适合不同层次学生线上学习需要的微课资源。

2 基于新工科要求的课程建设思路

按照新工科C语言课程培养目标，加强课程资源建设，注重遵循教学规律，坚持目标导向，注重整体性原则、基础性原则，形成完整的系统，做到知识、逻辑与教学模式三者相统一[10-12]。坚持以“学生为中心”的学习模式改革，激发学生积极性，形成自主学习能力，为终身学习创造条件。

遵循C语言自身规律，围绕计算机外设与内部部件人机交互组织内容，让学生从全局上理解和掌握编程思想，突出逻辑思维能力的培养。《C语言程序设计》课程应用性很强，需要注重理论联系实际统一，注重学生编程能力培养、注重培养解决实际应用问题，加强接口驱动和网络应用能力的培养。通过增加案例、优化案例促进学生融会贯通知识、提升深入应用技能。

开展线上学习的资源建设，推进以OBE为导向的教学目标分解，并研究与其匹配的课程内容重组策略。结合当前信息化教学手段的改革和在C语言教学中的创新应用[13，14，15]，比如利用雨课堂提供的有利于教学达成的多种途径，例如任务提醒、实时答题、多屏互动、答疑弹幕、分组讨论、数据统计等途径，采用适合《 C 语言程序设计》教学内容以及雨课堂提供的比较教学法、问题教学法、案例教学法、小组讨论教学法等形式进行教学，激发学生交流合作、培养学生多维度思考和解决问题的实践能力。教材内容组织充分考虑不同类型学生学习目标、学习方法的差异性，根据学习目标进行差异化考核，全方位立体化推进课程内容重组。

3 基于OBE理念的课程建设实施途径

3.1引领应用能力培养的案例建设举措

语言学习有自身独有规律，模仿和运用是计算机语言学习十分有效的方法。《C语言程序设计》课程应增加应用案例引导学生学习，帮助学生在学习案例中了解语法、掌握基本理论、并模仿语句功能开展编程。针对目前《C语言程序设计》教材案例选编不够、选编不好的问题加以改革。

一是结合计算机软件本身的特点，按照计算机信息流的特点，配置以人机交互的各种库函数组合应用的案例，促进学生系统、理解、掌握和应用库函数，思考人机交互实现的原理和方法。二是增加实际应用案例，注重案例分层性。学生在各个模块学习中具备了应用能力，为了进一步提高应用能力，需要把应用综合起来实现综合功能，解决复杂应用问题。例如增加文件编辑应用、结构驱动、网络应用等案例，有利于促进应用能力递进的培养目标实现。三是增加提升学生综合学习能力和系统分析问题能力的案例。帮助学生将各个单元模块知识有机地连接起来，融会贯通，促进学生形成系统逻辑思维，培育学生分析问题的能力、思考问题的能力。例如在课程模块中编排把基本语法、数组、结构体、指针和文件等知识系统化起来的案例、处理好知识点与知识点之间关系，注重服务学生巩固知识，灵活运用知识，形成系统化知识。又比如在字符数组、库函数、编程结构中编排综合案例，达到知识巩固提高、贯通。四是增加，突出学习能力的案例，培育“新工科”理念的新型人才。案例选编结合学习规律，彰显自主学习，激发学生学习积极性、引导学生思考，引领技术进步的想象力和创造力。例如学生学习了库函数、编译软件，如果增加扩充库函数、编写编译软件的具体方法案例，不仅能促进学生理解理论，还能够提高学生想象力、创造力，作用十分突出。

3.2 以应用能力培养为主线创新课程内容组织

《C语言程序设计》课程教学内容组织既要注重知识，又要重视能力培。按照新工科的要求，学习知识和培养能力两条线中能力线最为重要，课程内容组织需要处理好知识体系逻辑性与能力培养递进性关系，突出能力培养，教学才能收到突出效果。目前课程教学主要按照知识线组织教学内容，比如语法、变量、输入输出函数、循环控制、数组、函数、指针等。按此组织教学，芮然有利于知识传递和培养能力，但是部分知识的编排和组织对于能力培养还是不能取得很好的效果。比如从知识层面角度对比数据类型、数组、循环结构、函数几部分内容，数组为一种数据类型，归类到数据类型部分更为合适；《C语言程序设计》课程函数是关键，指针是为函数服务的，把指针作为数据类型看待更为合适；从培养编程应用能力培养的角度分析和研究，把数组与数据类型分离，把指针编排在函数部分后，不利于学生理解和建立逻辑思维，对于应用能力递进培养效果也不是理想。

3.3 基于OBE理念的教学目标分解与教学内容组织

以OBE为导向，对《 C 语言程序设计》课程目标分解和内容重组。在目标分解和任务重组时，运用好多种教学方法，比如比较教学法、问题教学法、案例教学法、小组讨论教学法等，充分发挥利用这些方法分解好目标，根据目标选择有效的方法，再由分解的目标设置教学内容和案例。结合线下教学各种软件平台，利用平台自由的功能分解目标，编排学习单元任务。例如结合雨课堂中任务提醒、实时答题、多屏互动、答疑弹幕、分组讨论、数据统计等功能开发对应的任务单元模块，激发学生交流讨论、合作、创新，培养学生多维度思考和解决问题的实践能力。充分考虑不同类型学生学习目标、学习方法的差异性，运用软件考核功能，根据学习目标进行差异化考核，全方位立体化推进课程内容重组。如图1所示。

3.4基于在线程序设计类课程教学平台的线上线下混合式教学模式

基于OBE理念的《C语言程序设计》课程特别适合开展线上线下混合式教学模式。教师通过雨课堂等智慧教学工具课堂讲授理论知识。同时为了克服当前满足不同层次教学的线教育资源不足的问题，采用如图2所示的集合实时编程、实时测试、实时学习的在线程序设计类课程教学平台，边学习实践，理论学习和上机实践练习随时切换，随时检验学习效果，同时教师可以通过教学平台实时看到学生实践结果随时调整教学策略，并能通过在线编程平台的大数据分析对学习极度困难的学生提供帮助，对学习优秀的学生提出高阶的要求，由此实现因材施教，个性化培养。

图 2 在线程序设计类课程教学平台

4 结论

基于新工科背景开展课程建设，以OBE理念为指导、利用雨课堂智慧教学工具和在线程序设计类课程教学平台开展线上线下混合式教学模式实施参与式、讨论式、实践式的以学生为主的教学改革，按照应用能力培养主线创新课程内容组织，探索围绕计算机输入输出应用、强化实用案例、注重能力递进案例、突出综合应用案例建设策略和举措，对于《C语言程序设计》课程的建设有着实际的意义，在实际的教学中取得了良好的效果，对于推动新工科人才课程建设有着参考意义。