工程认证背景下高级语言程序设计教学改革

蒋社想，陈 辉，刘惠临

（安徽理工大学计算机科学与工程学院，安徽淮南 232001）

0 引言

高级语言程序设计作为计算机相关专业的核心基础课，是后续数据结构、算法设计与分析、面向对象程序设计等专业课程的学习基础，为培养工程教育专业认证人才发挥着不可替代的作用。然而，传统的课程教学缺少工程教育理念，教学过程的中心是教师而非学生，教与学存在一定程度的脱节。近年来，很多教师也意识到这一点，先后提出多种教学改革方案。如赵娜等提出以程序设计能力培养为核心的C 语言课程教学改革；王青松等提出以真实问题为导向的C 语言课程教学改革；申东等提出基于工程教育专业认证的C 语言程序设计教学改革。相比传统教学模式，这些改革方案在课程教学内容、教学方式、评价体系等方面进行了一定程度的创新与优化，但也存在一些不足，如在教学内容方面缺少思政元素；在教学方法方面较为单一，且缺少辅助教学平台的应用；在评价体系方面对过程的考核不够，且平时成绩的可追溯性差。本文工作的创新点在于：从辅助教学平台、教学内容、教学方法、课程评价体系4个方面对课程进行改革，其中辅助教学平台为教学内容、教学方法、课程评价体系改革提供支撑；在教学内容方面融入大量思政元素；在教学方法方面采用线上线下混合教学、案例教学、分级分层教学、翻转课堂教学相结合的新颖教学模式；在评价体系方面扩展了平时成绩的来源，强化了过程考核。

1 高级语言程序设计课程教学现状

（1）学生自主学习能力培养氛围差。传统教学模式教学形式简单，教师讲什么，学生就学什么。教师是主体，学生总是处于被动接收知识的状态。这对学生的自主学习能力、创新能力培养是非常不利的，而在今天现代化教育模式中应树立“学生是学习过程的主体”的理念，明确教师在教学过程中的主要作用是引导和辅导。

（2）教学内容“一刀切”，忽视学生能力参差不齐的客观事实。传统教学模式对不同层次学生所教授知识点的范围和深度相同，设定的学习目标也是统一的。所设定的学习目标对大部分同学而言可能难易适中，但也会存在一部分学生能力比较强，认为学习目标过于简单，而一部分学生能力相对较差，完成所有目标存在一定困难的情况。

（3）融合思政教学元素与综合案例较少。在专业课授课过程中融入思政元素，不仅可解决学生为什么要学习该课程的困惑，而且有利于培养学生正确的价值观及塑造学生的爱国情怀。经调研发现，大部分高校的高级语言程序设计课程教学内容融入的思政元素较少，与思政融合的综合案例更少。授课教师往往只重视对学生的专业理论教育，而忽视了对学生的思想政治教育，这与工程教育认证的“立德树人，培养人才”的根本任务是不相符的。

（4）考核方式单一，学习效果实时反馈渠道缺失。在传统教学模式中，高级语言程序设计课程考核方式多为“期末考试+平时表现”，总分为100 分，其中期末笔试成绩占70%，平时表现占30%。平时表现一般来源于考勤和作业完成情况，这种考核方式更偏重于对基础理论掌握程度的考察，而无法实现对学习过程中学生实际动手能力、计算思维能力、创新能力的考察。在传统教学模式中，课堂提问是最常用的教学互动手段，但受时间限制，提问次数非常有限，因此教师无法实时掌握学生的学习状态和教学效果。

2 高级语言程序设计教学改革

针对传统教学模式存在的上述问题和缺陷，亟待寻求解决方案，特别是在当前工程教育专业认证的背景下，需要对课程进行有效改革，建立一套符合工程教育专业认证标准的教学体系，培养出具备一定政治素养，以及计算思维能力、实践动手能力、创新能力的德才兼备的程序设计技术人才。下面将从辅助教学平台、教学内容、教学方法、课程评价体系4个方面出发，对课程改革进行阐述。

2.1 辅助教学平台建设

为培养学生的自主学习能力，让其养成课前主动预习和课后主动复习的学习习惯，教学资源是必不可少的，而且资源越丰富，学生自主学习的兴趣就越强烈。为此，本文建立了超星尔雅课程学习资源平台和程序设计在线评判平台。超星尔雅学习资源包括：课程教学大纲、电子教材和教案、教学课件、实验和课程设计指导书、知识点讲解视频库、基础理论试题库等。程序设计在线评判平台目前已建立了包含1 000 多道程序设计题的题库。以上平台的使用一方面能够培养学生的自主学习能力、编程能力、计算思维和创新能力，另一方面便于教师采用分层分级教学、混合教学、翻转课堂等新颖的教学模式。

2.2 教学内容创新

为满足工程教育认证对德才兼备人才的培养要求，挖掘大量思政元素，并以驱动案例的方式科学、合理地融入课程各模块中，如表1 所示。

Table 1 Ideological and political elements and corresponding cases of teaching表1 课程思政元素及驱动案例

2.3 教学方法改革

对课程教学内容进行更新后，接下来就需要对传统教学方法进行改革，以期将这些内容更好地传授给学生。具体措施为：依托建立的辅助教学平台，采用线上线下混合教学、案例教学、分级分层教学与翻转课堂教学相结合的新颖教学模式。课程教学流程如图1 所示。

2.3.1 线上线下混合教学

线上线下混合教学是将信息技术融入教学过程中的一种新兴教学模式。通过互联网、移动终端、云服务等信息技术构建网络教学辅助平台，如本课程构建的超星尔雅学习资源平台和程序设计在线评判平台，学生可在课余时间利用该平台进行课程的自主学习。

Fig.1 Course teaching process图1 课程教学流程

在超星尔雅学习资源平台中建立了视频库、试题库、课后作业、随堂测试等，并设置了任务点、主题讨论等；在程序设计在线评判平台中建立了程序设计题库和竞赛。这些线上教学过程一方面为学生提供了学习动力、学习资源和充分的学习时间，保障了学生自主学习效果；另一方面线上平台的使用有助于对学生学习状态进行实时跟踪，为课程的过程化考核提供依据，学生也能够对学习情况进行实时反馈，使教师由此对教学内容和教学方法进行及时调整。

2.3.2 思政案例教学

案例教学是一种启发式教学，每个知识点的讲解都通过一个小型案例来完成，将枯燥、乏味的抽象概念转换为一个个生动、具体的实例。即在讲解知识点之前，教师先引入一个案例，学生和教师通过一起分析与讨论案例，抽象出所要解决的问题，逐步引出新的知识点。

表1 给出了针对课程思政元素设计的19个案例。例如，针对控制结构中的多分支结构知识点，融入“新冠疫情风险防控人人有责”思政元素。首先，教育学生疫情面前没有人能置之度外，为了打赢这场没有硝烟的战争，无数医务人员无私奉献、英勇奋战，甚至献出自己宝贵的生命，因此作为当代大学生应多关注疫情发展，响应国家号召，做好个人防范，不信谣不传谣，坚决不给国家添乱；然后，让学生考虑新冠疫情风险等级是如何划分的，以及如何用高级语言编程实现，逐步引出和讲解“if…else if…else…”的多分支结构。相对于传统的“判断学生成绩等级”例题，该案例具有一定创新性：①将对学生的思想政治教育合理融入到高级语言程序设计课程中，较好地培养了学生的爱国主义情怀，实现了知识传授与价值引导的有效结合；②案例教学除传授了多分支结构基础知识外，还锻炼了学生的综合问题分析能力、实践动手能力、创新能力，实现了知识与能力并重。

2.3.3 分级分层教学

分级分层教学是承认学生差异的客观事实，根据基础和学习能力不同而科学地将学生分成多个层次，这里由高到低分为A、B、C 3个层次。由于在课程整个学习过程中，学生的学习状况不断发生变化，因此每隔一段时间需要根据实际情况对分层重新进行调整，即学生的分层为“动态”分层。这里主要借助程序设计在线评判平台来完成，每一章节授课完成后发布一次程序设计竞赛，包括8 道题目，时长为3h。完成7 题以上的学生划分为A 层次，完成4～6 题为B 层次，完成3 题以下为C 层次。

为针对不同层次的学生开展因材施教，将课程知识点相应地划分为3个等级。此外，对超星尔雅学习资源平台和程序设计在线评判平台中的每个练习题也进行了分级（基础题、综合题、扩展题），鼓励B、C 层次的同学逐步挑战更高层次的问题。分级分层的教学方式可有效避免优秀生“吃不饱”、后进生“吃不了”的现象，使不同层次的学生在知识和能力方面都得到充分拓展。

2.3.4 翻转课堂教学

翻转课堂完全区别于传统课堂，学生不再是被动接受知识，而是需要在课堂上主动参与各种教学活动，教学主体不再是教师，而是学生。例如：对教师引入的案例（项目）进行分析与讨论，并设计与实现相应解决方案。翻转课堂教授的不仅仅是课程知识，更重要的是培养学生对问题的深层理解能力、创新能力及实践能力。

相对于传统课堂，翻转课堂在人才培养方面确实具有一定优势，但翻转课堂实施的最大难点在于：若学生在课前不进行自主学习，课堂教学效果就会大打折扣。为避免这种情况，本文采取了两个措施：首先，对超星尔雅中的课程资源设置了需要在课前完成的任务点，而任务点的学习情况将会计入课程成绩考核；其次，将需要课后完成的程序设计实践题，通过程序设计在线评判平台发布为竞赛，学生竞赛排名也作为课程考核成绩之一。

2.4 评价体系优化

按照“重结果更重过程”的新型教育理念评价学生的课程学习效果，不应仅看最后的考试成绩，更重要的是要对学生整个学习过程进行跟踪评价，强化过程性考核。为此，对课程评价体系进行优化，课程总成绩（100 分）=期末成绩（无纸化考试）（50%）+平时成绩（50%）。其中，平时成绩考核主要包括5个方面：超星尔雅资源平台中的任务点学习情况、考勤情况、作业完成情况、实验完成情况、程序设计自动评判系统中的实践能力测试情况，每一方面占比为20%。

2.5 改革效果分析

该改革方案于2020 年在安徽理工大学计算机科学与技术专业的高级语言程序设计课程中进行了试点，表2 给出了方案实施前（2019 年）和实施后（2020 年）学生在期末考试通过率、程序设计类竞赛获奖、创新创业项目立项、诚信考试4个方面的对比情况，可反映出学生的自主学习能力、实践能力、创新能力及综合素养都得到了较大提升。

Table 2 Comparison of teaching effects before and after the implementation of the reform表2 改革实施前后教学效果对比

3 结语

通过合理融入思政元素，使得学生在获取专业知识的同时，在政治思想和综合素养方面也得到了提升；借助于辅助教学平台，通过采用线上线下混合教学、案例教学、分级分层教学、翻转课堂教学相结合的新颖教学模式，可有效锻炼学生的自主学习能力、实践能力与创新能力；通过对评价体系的优化，可更科学地对学习过程进行考核。该教学改革极大地改善了传统教学模式存在的不足，提升了教学质量，为工程教育专业认证打下了良好基础。