新工科背景下“C 语言程序设计”课程教学改革探索——以信阳农林学院为例

骆魁永,王思霖

(信阳农林学院 信息工程学院,河南 信阳 464000)

0 引言

当前,国家正在实施“一带一路”“互联网+”“中国制造2025”等重大战略,为响应国家号召,支撑以新模式、新技术、新产业为特点的新经济蓬勃发展,教育部于2017 年2 月发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》[1],至此正式拉开了新工科研究和实践的序幕。信阳农林学院作为一所地方应用型本科院校,在新工科的背景下,急需加快工程教育改革,深化产教融合,把握行业人才需求方向,充分利用地方资源,发挥自身优势,为地方经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。在新工科背景下,传统的以语法讲解为主线的课堂教学与依附于理论教学的实验教学已无法满足新形势下的社会需求。本文主要从课堂教学、实验教学以及考核方式提出相应的改革措施,以期提高“C 语言程序设计”课程的教学效果。

1 “C 语言程序设计”课程教学现状

1.1 教学模式陈旧,教学理念需要改革

目前,我校“C 语言程序设计”课程的教学主要还是以教师为中心,学生被动接受理论知识,却不能够随堂对所学的内容进行实操验证。在这种教学模式下,也许学生上课能全部听懂,但由于理论学习和上机实践有一定时间间隔,上机实践时就会变得无从下手,一写程序就会出现错误,如果错误没有得到及时解决,久而久之,一部分学生的学习信心就会受到打击,学习热情就会慢慢消失。

1.2 学生基础参差不齐,两极分化严重

由于受到学生个体、地域等存在差异,学生计算机编程语言的基础参差不齐,任课老师很难满足每个学生的学习需求,学生的学习进度很难保持一致。在这种情况下,任课老师只能前期放慢教学进度,期末时加快进度,同时降低C 语言的深度和难度,疲于应对学生的两极分化情况。

1.3 教学评价不符合新工科培养理念

目前,该课程仍然采用的是平时成绩(考勤占10%、实验占20%)占30%,期末考试占70% 的结果性评价机制。这种评价方式偏理论、轻实践,学生为了通过考试死记硬背理论知识,除了在上机实践课上练习编程外,课外几乎不进行编程练习。这种评价机制不仅忽略了该课程非常重要的过程性实践环节,同时还无法将学生的真实学习情况反馈到本课程教学中,不利于培养学生的创新实践能力。

2 “C 语言程序设计”课程教学的改革

2.1 丰富课堂教学方法

2.1.1 引入实例驱动式教学

传统的C 语言课程通常注重语法知识的理解、记忆和应用,教师主要对课程内容进行讲解,这是一种低阶性的教学方式。基于计算思维的“C 语言程序设计”课程属于高阶[2]教学,教师不但要通过陈述性知识使学生掌握描述程序设计的概念和语法,而且还要通过程序性、策略性知识使学生理解如何进行设计、编写程序,培养学生运用计算机解决实际问题的能力。将陈述性知识、程序性知识以及策略性知识三者有机融合,通过具体的实例设计,将枯燥的语法知识讲解得生动有趣,这样将极大地激发学生的学习兴趣。

2.1.2 引入线上线下相结合的混合式教学

利用大学生对手机依赖的特点,使用智慧树[3,4]在线平台建立课外预习与课内教学的桥梁。课前,教师将PPT、MOOC 视频等预习资料通过智慧树平台推送给学生,方便学生对课堂内容的预习;课中,教师通过平台了解学生的出勤情况,方便快捷。教师还可以通过平台向学生实时提问,及时获得教学反馈,为后续的课程学习提供参考,摆脱了传统教学时间上的限制,一定程度上起到了监督学生学习的作用,有效地提高了学生的注意力和学习的积极性,同时非常方便师生沟通和教学效果的反馈;课后,教师可以通过平台发布多种形式的作业给学生,可以在线批改作业,极大地方便了教师对学生学习情况的了解。引入课内外相结合的混合教学模式可以集合在线学习和传统课堂教学的各自优势,做到取长补短。

2.2 实行竞赛模式的实验教学

ACM[5](Association for Computing Machinery)程序设计竞赛被称为程序设计界的“奥林匹克”,至今已经举办40 多年,在计算机教育界和工业界认可度很高,但该竞赛一直以来都停留在高端层面,地方性普通本科院校的学生难以参与。目前,新工科建设提出了更高的计算思维培养要求,把ACM 竞赛模式引入“C 语言程序设计”课程实验教学已不存在门槛。此外,“C 语言程序设计”课程对实践要求比较高,将ACM 竞赛模式引入实验教学,既能有效地向课程中注入时代性和前沿性,同时还能展示教学形式的先进性。

把竞赛模式引入实验教学,是将教学模式从以知识为中心向以实践为中心转变。一是改进教学方法,将ACM 中竞赛题改编成上机实践中的案例,以趣味故事的形式对问题进行描述,能激发学生解决问题的兴趣,同时实现理论与实践的有机结合。二是增强教学效果,按照竞赛的形式,将实验案例设计成问题描述、输入输出要求、输入输出样例等几部分,一方面可以加深学生对IPO(Input-Process-Output)程序设计模式的理解,同时还可以营造与实际应用紧密结合的情景,巩固和应用所学知识。三是调整学习方式,在机器自动判题、实时排名的场景下,竞赛模式不仅可以培养学生的实战能力,还能使学生充分认识到程序设计逻辑的严密性。

2.3 搭建Online Judge 平台支撑课后练习

仅仅依靠优秀的课堂教学方法和实验教学保障“C语言程序设计”课程的教学质量是不够的,学生在课下也必须要有足够的上机做题量。学习“C 语言程序设计”课程的目标是使用它来解决实际问题,因此,课后的练习必须脱离应试教育、题海战术的模式。建设与开放7×24 小时的Online Judge 编程练习平台来支持课后练习,能有效帮助学生完成课后练习任务,Online Judge 平台的课后练习可以看作是实验课竞赛模式的延续,同时也为老师在期末时采用竞赛方式进行上机考试和指导学生参加各类程序设计竞赛提供了方便,更重要的是锻炼了学生动手和解决实际问题的实战能力。另外,Online Judge 平台能记录学生的学习行为和学习效果,通过查看平台数据的分析模块,教师可以及时了解教学质量并为改进教学提供重要的决策依据,学生也可以及时发现自己的薄弱环节并进行针对性的学习。

2.4 改革课程考核评定方法

“C 语言程序设计”课程教学改革中,完善考核评定方法是一个综合环节。当前的考核方式对学生的编程能力不能做出较客观的评价。改革后的成绩考核由4 部分组成:一是平时成绩(占10%),考核指标(课堂表现和出勤),重点考核学生的学习态度和课堂的参与度。二是实验成绩(占20%),考核指标(实验报告的撰写、实验结果的分析和总结),重点考核学生对实验结果的分析和总结。三是上机考试成绩(占30%),使用ACM 竞赛环境在线编程的方式,重点考核学生编程能力和解决实际问题的能力。四是期末考试成绩(占40%),采用闭卷考试方式,重点考核学生对C 语言语法知识的理解和掌握。改革后的考核方式,既能调动学生上机实践的积极性和自主性,又能保证学生编程能力考核的客观性和全面性。

3 结语

结合新工科背景下人才培养的目标,针对“C 语言程序设计”课程教学现状及存在的问题,本文通过丰富课堂教学方法,实行竞赛模式的实验教学,搭建Online Judge 平台支撑课后练习和改革传统考核方式,激发学生学习的积极性和主动性,让学生学会如何使用C 语言分析问题、解决问题,从而提高编程能力和创新能力。