程序设计语言课程教学研究

摘要：针对当今传统教学存在的问题，提出采用混合式教学模式的方法进行教学改革，结合课程特点给出与课程相适应的混合式教学实施方案，介绍面向“多元混合式”新时代多样化的程序设计语言教学改革措施。

关键词：新工科；程序设计语言；教学改革；混合式教学

0引言

程序设计语言课程是我国各大高校理工类专业开设的一门计算机基础课程，其教学目标是讲授计算机软件、硬件及应用系统的基本理论、基本方法和基本技能，培养和提高学生的逻辑分析能力和解决实际工程问题的能力。传统的程序设计语言课程教学过程习惯采用以教师为中心的“单声道”教学模式，教学质量评估主要以笔试为主，偏重于让学生掌握基础知识，忽视实际的编程能力培养，国家新工科[1]背景下培养优秀“卓越工程师”的需求无法得到满足，因此对现阶段的教学模式进行改革成为研究重点。

1程序设计语言课程教学存在的问题

程序设计语言课程主要讲授程序设计语言的基础知识，依照现阶段的新工科背景，程序设计语言课程在教学方面主要存在4个方面的不足。（1）课程学时严重不足。近年来我国高等院校大力提倡“卓越工程师”培养理念，要求全面提升学生在程序设计课程中的工程实践能力，但由于实际教学中理论课时和实验课时存在严重不足且分配不合理的问题，在传统的授课方式下学生只能掌握基础的程序设计知识和课本上有限的设计实例。（2）教学方法不符合现阶段培养目标。传统教学方法主要以教师课上讲解基础知识与课程设计实验课为主，以学生被动学习+完成实验为辅，导致学生在上机实验时仅仅是对书本上现有的一些实例进行编辑调试,调试成功就等同于完成课程任务。这种教学方法实际上只是让学生掌握了一些程序设计的语法知识和调试技巧，达不到培养学生利用该程序设计语言对一个实际问题进行自主分析问题和解决问题的能力。（3）教学质量考查方式不适用于新工科背景培养理念。目前程序设计课程的教学质量检查主要以学生的笔试考试+提交实验报告形式为主，无法全面考核出学生对基础知识的实际掌握情况和运用程序设计语言进行编程的具体操作能力，导致学生的工程实践应用能力参差不齐且存在大面积的“高分低能”现象。（4）缺少一流的互联网线上资源。程序设计语言学习需要较强的逻辑思维能力和较扎实的数学功底，而学生基础知识储备方面存在差异，学习程序设计的进度和效果不理想，引入一流的互联网教学资源对于学生课前预习、课后辅导、答疑具有重要作用。

2混合教学模式下的新工科改革

混合教学（blendedlearning）是随着计算机网络技术的发展将以往我们熟知的传统课堂与互联网线上一流课程教学有机结合在一起，将以教为中心的优势和以学为中心的优势组合到一起，更多地关注课堂教学过程中学生针对疑惑部分提问的互动环节和在线学习过程中学生与教师的线上互动环节，以更加有效的方式提高教学效果和学生自主、合作与实践相结合的学习能力，是一种教学相长的学习模式。改革是为达成一种“教、学、实践”相结合的新形势下的混合教学模式。混合教学使得线上教学得到广泛应用，为了充分发挥传统教学与互联网线上教学相结合的优势，应按照程序设计语言课程中制定的包括教学目标、课程学习重点与难点、现有的线上资源和学生个人能力4个方面综合分析实现混合教学新思想、新模式，并以提高教学质量为目标[2]。爱德加•戴尔提出学习效果在30%以下的传统方式均为个人学习或被动学习；对于学习效果在50%以上的学习方式均为团队学习、主动学习和参与式学习[3]。大多数高校程序设计语言课程教学过程中还沿用非常低效的教学模式，这是教学方式和教育效率方面的一个悖论[4]。现如今高校学生对互联网线上教学已不再陌生，可以合理地利用互联网进行线上学习和在线的问题交流，如MOOC、可汗学院等平台的使用。在当今高等院校的日常教学中，将传统课堂线下的教学与基于互联网的线上学习相结合的方式应用在课堂中的新学习模式，能够促使学生更加注重以厚理论与重实践相结合的模式展开程序设计课程学习，提升当代高校大学生的综合素质能力，弥补传统课堂教学过程中存在的不足。针对程序设计语言课程的实际情况，通过实施混合教学展开对学生的启发式、探讨式、合作式教学新模式，实现学生脱离线下课堂也可以进行自主、合作、探讨的多元化学习，也可以为其他课程进行混合教学提供借鉴，具有一定的现实意义。

3面向“多元混合式”新时代多样化的程序设计语言教学改革措施

“卓越工程师”的培养需要依靠“新理论、新技术、新应用、厚基础”，不仅要求学生具备扎实的理论基础，而且要求学生具有工程实践能力，可以解决复杂的工程问题。按照新工科背景下推进程序设计语言课程教学深度改革的要求，大力培养大学生“厚知识、重实践”的综合实践工程应用能力变成现如今教育改革的关键。程序设计语言课程教学改革包括教学资源改革、教学方式方法改革、教学模式改革、考核评价方式改革等。

3.1构建“互联网+课堂”的新工科教学模式

混合教学模式下“互联网+课堂”的新工科教学模式有别于传统的教学模式，无论是在理论教学，还是实践教学环节的各个阶段，都需要有针对性方案。为构建适用于新工科背景下的一流程序设计语言课堂，可采用当下应用最广的一流教学资源和翻转课堂[5]相结合的形式进行混合教学。依托新工科背景下的教学改革实施过程按照如下4点进行。（1）结合学情和互联网教学资源对各学习点的性质进行分析，将程序设计语言课程学习内容进一步细化到课前自主预习、基础授课、课后针对性测试练习、结合实际的工程实验、机试。（2）依托现有的一流教学资源进行MOOC平台选择和搭建（含课件、课程信息、进度、课程安排、课程讲义等）。利用MOOC平台发挥拓宽学生知识面和提高学生自主学习能力的效果，促使学生课前利用平台，按照课程要求，根据个人实际情况进行课前预习环节，学习掌握基础知识，在课堂中仅带着遗留的问题进行进一步的深入学习，巩固基础；课后通过线上课堂进行相关刷题练习测试，查漏补缺。（3）针对线下课堂建立适用于程序设计语言的翻转课堂学习新模式。课堂由教师引导学生变为课堂主体，改变以教师讲授课程为主体的教学方法。教师组织学生成立翻转学习小组，一方面翻转小组可以更加方便地进行合作讨论；另一方面翻转小组成员通过互动搭配，鼓励基础薄弱的学生积极参与合作学习中，为学生提供一个自主学习、合作探讨、创新实践的学习新模式。（4）依托一流的教学资源平台创建适用于程序设计语言的“机试考试”新型评价模式，为新工科背景下的教学改革提供检验依据。进行考试改革的目的是检验互联网+翻转课堂是否能真正提高学生的工程实践能力和程序设计综合素质能力。一方面督促学生不仅要注重理论与实际相结合的能力培养；另一方面教师可以通过“机试考试”新模式直观地发现教学过程和学生普遍存在的问题。

3.2采用“1+M+N”的一流教学资源

新工科背景下的程序设计语言教学改革的关键在于利用现有一流的教学资源构建适合本校学生的在线优质共享资源，满足学生利用在线学习完成包括课前自主预习、课后针对性测试练习、结合实际的工程实验等在内的教学要求。根据浙江大学提供的现有一流教学资源，结合具有中国特色发展的跨地区跨校在线开放“1+M+N”教学模式，可以构建适合自身发展的一流线上教学资源。协同教学模式主要包括：①由1组名师名课引领共建MOOC平台；②跨地区协同M所高校，利用一流教学资源开展适合自身发展的混合教学新模式；③不同地区N多学生可以从中受益。CMOOC联盟所建设的“程序设计入门——C语言”已经被选为首批教育部精品在线课程。课程面向教师提供不同难度的出题、布置作业、测试等基本的教学模块；面向学生提供在线课程及在线测试，包括不同程度的测试模块和相关答疑模块；提供共享的考试和作业集以丰富学生的知识面；严格的监考和系统可以及时避免学生的违规行为。合理地利用现有的一流在线教学资源，加入中国高校计算机教育慕课联盟是推进教学模式改革、提高计算机基础学科教育质量、推动教育公平的关键。

3.3构建“翻转课堂”的学习新模式

“翻转课堂”学习新模式能够积极调动学生学习的主动、合作、积极探讨能力，主要包括5部分。1）基础授课。此阶段要对学生进行教学内容和重点、难点的讲解，让学生对于需要学习的内容有基本的了解，避免基础薄弱的学生在后期自我准备阶段无所适从，如对于C语言程序重点（顺序结构、选择结构、循环结构），安排学生通过线上课程提前预习，课上采用针对不理解的问题进行指导的方式展开课程重点知识的学习，可以大大缩短这部分的教学时长，将节约的教学时长应用在教学难点如数组、函数的定义等，使用长课时进行面授。2）构建“翻转小组”。此阶段要完成对于翻转兴趣小组的建立，首先让学生对于MOOC平台有直观的感受并能够很快应用，再由学生进行自由组合，之后依据学生的优劣势进行微调，最终使每个小组尽可能具有相等实力，让学生在兴趣小组中合作完成任务，在小组展示过程中培养竞争意识。3）线上练习测试。为促进学生课下主动学习，要求学生利用MOOC平台建立的线上刷题系统完成课后作业。将课堂学习与实践相结合，由学生自行登录系统进行相关学习点的练习，刷题系统提供的课后测试环节能确保学生作业练习效果。测试题由学科教研组教师建立相应学习点，如利用逻辑运算和判断选取控制进行简单的运算。考核设定合格、不合格标准，若考核合格则被视为已掌握本知识点。线上刷题测试以学生个体为单位，学习者可选择在课后完成。只有通过这样的教学考核，才能将翻转课堂真正、有效、合理利用起来，才能建立起新的教学模式，尽快解决程序设计语言教学中待解决的诸多问题。4）合作式实验环节。新型MOOC平台严格的监考和系统为检查学生作业抄袭等提供了有力的监督。充分利用MOOC平台进行课后作业与课设实验环节改革，在学生通过线上线下课程掌握基本语法规则的基础上，进行程序设计语言相关的工程实践课程教学。对于教学难点，如指针的理解相关实验，教师可以给予一定的帮助。5）小组成果展示。在学生完成程序设计语言学习合作实验任务后，组织“翻转小组”进行线上实验成果提交以及线下展示和集体讨论。各组派出1人对本组案例的分析或者作业成果进行展示，完成讲解后接受其他小组成员的提问并给出答复。这一环节能够让学生阐述对案例中知识点的看法，是学生对完成实验作业中存在问题的经验交流。通过积极探索新的网络化教学互动模式，利用网络平台能及时、有效地解决学生在课后遇到的问题。

3.4建设“机试”的新型评价模式

传统的教学考核采用以期末考试成绩为主与以课上出勤和课后作业为辅的模式，严重忽视课下学习部分的考查，使得学生高分低能现象层出不穷。建立“机试”新型评价模式能实际考查学生利用工程思维的编程能力，多阶段刷题练习与“机试”考试结合的新型评价模式一方面可以提高学生实际动手进行编程的积极性，另一方面通过线上提交作业的情况真实反映学生的工程实践动手能力。考核成绩由4部分组成，最终成绩=实验报告（10%）+练习测试（10%）+实验环节考核（30%）+期末上机考试（50%）。实验环节考核是考核的重点，也是难点，主要通过两个方面进行：①针对课外实践环节，对每一个小组成员在课外刷题系统中的自测分数进行加权得分；②针对实验环节，采用“翻转小组”代表讲解展示与提交个人实验报告的形式进行考核，根据分工作用不同给予不同的分值，这样可以使每一个学生都积极参与，增强学生的实际编程能力。平时的考核是很重要的一部分，因此平时的考核成绩在总成绩中的占比为50%。期末上机考试成绩占比为50%，督促学生多动手，目的主要是通过与线上资源相配合的方式，进一步提高学生厚基础、重实际的综合能力水平以及新工科背景下程序设计语言教学改革成效。

4结语

在应用实践要求较高的程序设计语言课程中，更快、更有效地开展培养“卓越工程师”的教学工作是现在高校基础课改研究的关键。基于新工科背景下的多元式混合教学，采用新型的线上与线下教学相结合的模式改革程序设计语言课程教学，让学生在课堂学习基础知识的同时，通过课外线上刷题和实践环节加强对知识的理解和掌握，为加速高校人才培养提供新的教学策略。

参考文献：

[1]蒋宗礼.新工科建设背景下的计算机类专业改革[J].中国大学教学,2017(8):34-39.

[2]赵宏,王恺,高裴裴,等.混合式教学对大学计算机基础课的作用[J].计算机教育,2018(10):118-120,124.

[3]裴明涛,梁玮.翻转课堂在C语言程序设计课程中的应用[J].计算机教育,2016(9):123-125,129.

4]张志俊.针对工程应用的程序设计语言课程实践探索[J].计算机教育,2018(8):62-66.

作者：陈亮 薛纪文 霍炜 单位：西安工程大学计算机科学学院