新工科背景下混合式教学模式在C语言程序设计课程中的改革与探索

邝天福，薛文格

（楚雄师范学院 数学与计算机科学学院，云南 楚雄 675000）

新工科建设是在2017 年由教育部提出的，是我国高等工程教育主动应对新一轮科技革命与产业革命的战略行动，是我国高等工程教育对未来发展的崭新思维和深度思考，也是深化高等工程教育改革的必然路径。①参见刘吉臻，翟亚军，荀振芳：《新工科和新工科建设的内涵解析》，《高等工程教育研究》2019第3期。

新工科建设是指建立新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，如高校开设的大数据专业、人工智能专业、机器人专业、云计算专业等，同时推动传统专业的改革创新。②参见文展，张敏，李文藻：《面向“新工科”分层次模块化“数据结构”课程改革与实践》，《江苏科技信息》2021第1期。新工科建设具有时代特征鲜明、内涵新、多学科交融、多主体参与、涉及面广等特点。在此背景下，为了满足未来对科技人才的高质量要求，计算机类课程的教学改革势在必行。

C 语言程序设计是计算机科学与技术、网络工程、人工智能等专业的基础课程，课程的主要目的是使学生通过学习该门课程能够掌握程序设计的基本思想，熟悉常用算法与编程技巧，培养学生利用计算机处理问题的思维方式，具备初步的编程解决实际问题的能力，为后续的课程如数据结构、数据库系统原理、软件工程、Java、C++、Python 等打下坚实的基础。③参见于纯妍：《基于新型课堂的C语言程序设计课程教学改革方法》，《教育教学论坛》2019年第30期。本文基于新工科建设背景下，针对C语言程序设计课程目前教学中存在的如理论知识点繁多、复杂，教学模式单一，学生学习的积极性和主动性不高等问题，提出了一种新的混合式教学模式，以此提高学生学习该门课程的兴趣，提升学生的编程思维能力和实践动手能力。

一、C语言程序设计的教学现状及问题

目前C 语言程序设计课程在教学过程中主要存在以下问题：

（一）语法规则繁多、枯燥

C 语言程序设计课程涵盖的理论基础知识较多，包括数据类型、变量、流程控制语句、函数、数组、指针、结构体和文件等，各知识点都会涉及严格的语法规则，学生在学习这些知识时仅是机械式的记忆，学习比较枯燥。在学习过程中缺乏一定的抽象思维和逻辑思维能力，不能把前后所学的知识系统、连贯的融合起来，随着知识量的增加，学生很容易将前后所学的知识点混淆，遇到问题不知怎么编程解决，使学生产生畏难情绪，挫败了学习该门课程的积极性和主动性。

（二）教学模式陈旧、单一

教师在讲授该门课程的过程中仍然采用教师讲——学生听的传统教学模式，学生只是被动接受教师传授的知识，在听课过程中感觉好似听懂、学会了，但真正去编程解决实际问题时却不知从何下手。由于C语言程序设计课程理论知识较多，课时又有限，教师在教学过程中为了完成教学任务，往往把上课的重点放在了理论知识的讲解上，忽略了与学生的沟通、交流和讨论，因而无法及时了解学生对所学知识的理解和接受的程度，教师的教学效果和学生的听课质量难以保证。

（三）重理论，轻实践

C 语言程序设计是一门应用性、实践性都较强的课程，但该课程上机实验课时只安排18学时，即两周有一次上机实验课，学生编写和调试程序的能力得不到充分锻炼，遇到错误时不知道怎么分析错误、纠正错误。教师在有限的上机时间内也无法解答每一个学生出现的问题，会导致学生不能及时将所学理论知识应用于实践，学生对理论知识的理解仅停留在知识层面，无法体会知识的应用价值和其中的实践乐趣，极大的挫败了学生学习的能动性。

（四）学生水平层次不一，缺乏层次化教学

学生在入学时，由于学生的区域性差异、学习习惯的差异和学习能力的差异，大部分学生在听教师讲课过程中很快就能够理解相应的知识点，思维能够跟得上教师的授课进度，但也存在部分学生似懂非懂甚至完全不懂，感觉本门课程难度大。出现上述情况的主要原因是教师忽视了学生的个性化发展和创新能力的培养。

二、基于新工科背景下C 语言程序设计课程的教学改革

针对C 语言程序设计课程的教学现状及存在的问题，以新工科建设为背景对其进行教学改革，充分调动学生学习的积极性、主动性，培养学生解决实际问题的逻辑思维能力和创新能力。

（一）融合多种教学方法，加强师生互动

由于C 语言程序设计课程语法知识繁多，教师照本宣科的讲授理论知识会造成课堂学习枯燥、乏味，提不起学生学习的兴趣，因此，在实际教学的过程中教师应注重教学的实用性和趣味性，需要灵活使用多种教学方法，如思维导图法、启发式教学法、问题导向法和动画演示法等，充分调动学生学习的积极性和主动性。

（二）思维导图法

思维导图法是表达发射性思维的有效图形思维工具。简单、高效。它运用图文并重的技巧，把各级知识点的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把知识点与图像、颜色等建立记忆链接，全方位刺激左右脑，开启大脑潜能。①参见谢方方，谢志英，李艳：《基于“思维导图”的〈C语言程序设计〉课程教学改革探讨》，《软件导刊·教育技术》2019年第3期。

教师在教学过程中，可利用思维导图对所讲章节进行主要知识点的梳理，形成一张整体思维导图，将复杂的知识结构通过直观的方式呈现给学生，并以此为基础展开教学内容，随着各个知识点的讲解引导学生总结和归纳知识点，梳理整节课的知识脉络，掌握重难点，有助于学生对整体知识体系的把握，极大地提高了学生学习的效率，更是对学生自主学习能力的提升。

（三）启发式教学法

启发式教学法是指教师在教学过程中根据教学任务、学生的认知水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发、引导的办法传授知识，培养分析和解决问题的能力，使学生积极主动地学习，以促进身心发展。

（四）问题导向法

问题导向法是指在学习新知识前，先引入一个待解决的实际问题，让学生考虑如何解决，然后教师引导学生分析可能的解决方法，进一步引出要学习的知识点，在学习完相应的知识点后，最后再解决前面提出的问题。该方法学生参与度高，学习效果好，能很好地体现老师主导作用，突出学生的主体地位。①参见冯艳君，王红霞，马秀丽：《基于“线下体验式教学+线上辅助教学”混合教学模式的C语言课程教学改革实践》，《沈阳工程学院学报》（社会科学版）2021年第2期。

（五）动画演示法

C 语言程序设计课程中的算法思想抽象、难懂。如冒泡排序、选择排序等，可以采用动画演示的方法给出算法，让学生理解算法的基本思想与本质。最后让学生总结算法的思路，进而写出相应算法的程序。该方法生动、逼真，容易吸引学生的注意力，提高了学生学习的效率。

三、构建“线上线下+翻转课堂”的混合式教学模式

针对C 语言程序设计课程存在传统的教学模式单一、陈旧，学生听课的积极性普遍较低的情况，本文构建了一种“线上线下+翻转课堂”的混合式教学模式，该教学模式利用超星学习通、慕课等线上教学平台作为线下教学的辅助，同时结合翻转课堂教学模式，提高学生学习的动机，真正体现以教师为主导，以学生为主体的教育理念。

（一）慕课

幕课（MOOC），是指大规模开放在线课程，是“互联网+教育”的产物，主要具有以下特点。②参见裴明涛，梁玮：《翻转课堂在C语言程序设计课程中的应用》，《计算机教育》2016第9期。

1.大规模的，不是个人发布的一两门课程，是指由参与者发布的课程，这些课程是大型的或者叫大规模的，可注册的学生人数较多。

2.开放课程，尊崇创用共享协议，只有当课程是开放的，它才可以称之为MOOC。

3.网络课程，课程发布在互联网上，上课地点不受限制，无论身在何处都可以随时进行线上学习，只需要一台电脑和网络连接即可。斯坦福大学校长约翰·L·汉尼希曾说：“由学界大师在堂授课的小班课程依然保持其高水准。但与此同时，网络课程也被证明是一种高效的学习方式。如果和大课相比的话，更是如此。”

从2013 年以来，慕课在我国发展迅速，根据 Coursera 的数据显示，2013 年 Coursera 上注册的中国用户共有13 万人，位居全球第九。在2014 年达到了65 万人，增长幅度远超过其他国家。③参见邓莉，张亚培：《“互联网+”时代中国高校慕课的发展现状及主要问题》，《牡丹江大学学报》2016年第1期。近年来，Coursera 逐步开始和国内的一些企业合作，让更多中国大学的课程出现在Coursera平台上。

（二）超星学习通

“超星学习通”具有海量、丰富的数字化学习资源，并且集资源管理、课程学习及办公应用于一身，为学生创造良好的学习环境。④参见侯永侠，杨杰，郑冬梅：《基于“超星学习通”混合式学习模式构建》，《新一代：理论版》2021第5期。同时“超星学习通”有网络教学功能、课程互动插件等优势，是线上教学的较佳选择。通常“超星学习通”有教师和学生两个终端，教师在“超星学习通”上创建课程、班级，通知学生加入对应的班级与课程学习之中，而且教师能够在课堂上灵活的组织活动，比如实时签到、课堂抢答或测验、作业设计等，此时学生借助计算机或者其他的移动设备，接收教师发起的活动，并且积极参与其中，触发学生的各种行为动作，同时教师也能够分析与查看学生的学情。

（三）翻转课堂

翻转课堂是指重新调整课堂内外时间，将学习的决定权从教师转移给学生。①参见贾金芳，王晓英，刘志强：《基于SPOC的C语言翻转课堂教学改革与探索》，《计算机教育》2019第1期。在该种教学模式下，学生课前自主学习教师提供的视频及相关资料，完成测试、练习，课堂时间则用来讨论、解决问题，并进行知识内化，课后，学生自主规划学习内容、学习进度及呈现知识的方式。

本文提出的“线上线下+翻转课堂”混合式教学模式将教学设计分为课前、课中和课后三个阶段。相比传统的教学模式，学生不但可以与教师在课中进行面对面交流，还可以在课前、课后与教师进行线上互动、讨论，及时解决学习中遇到的问题。“线上线下+翻转课堂”混合教学模式如图1所示。

图1 “线上线下+翻转课堂”混合教学模式

课前，教师在“中国大学MOOC”平台发布学习任务，学生根据学习任务的要求，预习相关的教学资源，完成知识点的自测，并将遇到的问题及时反馈给教师，提前预习既达到了学生知识储备的程度，这样就减轻了教师课堂上的授课内容量。

课中，教师组织学生对课前预习中的知识点进行复习、巩固，并整理出重难点知识，在课堂上以小组的形式进行提问、讲解和讨论，并进行互评，对学生集中存在的疑难知识点，教师进行精讲，使每一位学生积极地参与到课堂中来，活跃课堂气氛。

课后，教师在超星学习通平台发布作业、知识点的测试，让学生在指定的时间内提交，对于客观题由系统评阅，主观题由教师评阅，学生和教师可以在该平台针对一些问题进行交流、讨论，教师根据整个教学过程情况进行总结和反思。

（四）创建线上分层次的实践教学资源，弥补实践课时的不足

苟燕等曾提出程序设计是一门实践性极强的课程，不是听会的，也不是看会的，而是自己练会的，说明了要想学好程序设计课程，须给学生提供充分的实践机会。②参见苟燕，刘东升，张丽萍：《基于Moodle的自主学习环境的研究与实践》，《计算机教育》2009第13期。只有在充分实践课时的保证下，学生才能够有时间、有兴趣将所学理论知识应用于实践，再通过实践来检验理论知识的正确性，进一步升华对理论知识的理解和掌握，从而提升学生调试程序的能力和编程思维能力，这样学生的自信心才会极大增强。

为了让学生有足够的上机实践锻炼机会，教师可以在“中国大学MOOC”和超星学习通等教学平台上传提前设计好的丰富多样的编程题，要求学生及时完成。教师可以通过平台数据查看学生答题情况，学生遇到问题可以在教学平台与教师及时互动、交流。对于学生集中反馈的抽象、难懂的编程题，教师可以以短视频的形式将编程题的解题思想及编程的整个过程录制下来上传到教学平台，学生可以反复观看，直到理解。

此外，教师设计编程题时应根据学生学习能力、编程能力的差异性来设置不同层次的实践题目；可分为基础性题目、综合性题目。基础性题目是针对基础一般的学生，是必须具备的基础实验知识，是每个学生必做的；综合性题目是针对学有余力的学生，稍复杂、具有一定的难度，主要培养学生解决问题的逻辑思维能力和创新能力，综合性题目是选做的，并在平时实验成绩中适当给出选做实验的比例，以此激励基础较好的学生不断提高自己的实践动手能力。

传统的课程考核方式是单一的、静态的，难以适应混合式教学模式实际教学情况，同时也无法实时、全面的体现学生学习的系统性过程，因此需要建立多样化的考核评价体系，教师可根据教学平台上提供的学生学情、测试结果、参与讨论的情况等数据形成客观、全面的过程性评价标准，将考核方式改为过程性考核50%+终结性考核50%，使得课程的考核评价方式更具立体化、说服力。

为了满足新工科背景下对人才培养的需求，需要对传统的程序设计类课程进行改革，本文提出了一种“线上线下+翻转课堂”的混合式教学模式，该教学模式融合了中国大学MOOC、超星学习通等教学平台和翻转课堂的优势，真正体现了以学生为中心的教学理念，提高了学生学习的参与感和知识价值的获得感，培养了学生解决实际问题的编程能力、逻辑思维能力和创新能力。