《C語言程序設計》課程“三位一體式”教學模式研究

徐英慧+周淑一

摘要：針對C語言程序設計課程的教學特點及現狀，提出以學生為中心的“三位一體式”教學模式改革策略。主要包括以案例驅動和互動教學為特點的課堂教學模式，以內容分層和積極評價為特點的實驗教學模式，以及以資源共享和泛在學習為特點的網絡教學模式。實踐表明，新的教學模式對培養(yǎng)學生的計算思維能力、自主學習能力具有積極作用。

關鍵詞：三位一體；案例驅動；自主學習；C語言程序設計

中圖分類號：G433

文獻標識碼：A

文章編號：16727800（2017）004022103

0引言

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）中指出：到2020年，基本實現教育現代化，基本形成學習型社會。美國未來學家阿爾文·托夫勒也曾說過：“未來的文盲不再是不識字的人，而是沒有學會學習的人。”面對當今學習型社會的發(fā)展需求，具備自主學習意識和自主學習能力已經成為每個學習者的必備素質。培養(yǎng)學生的自主學習能力，是每位教育工作者的重要使命[1]。為此，針對《C語言程序設計》課程，以建構主義理論為指導進行了以學生為中心的“三位一體式”課程改革。通過案例驅動教學模式培養(yǎng)學生自主學習的意識——使其“愛學”，通過融入程序調試傳授學生自主學習方法——使其“會學”，通過搭建多功能網絡教學平臺為學生營造自主學習環(huán)境——使其“博學”。

1C語言課程教學現狀

《C語言程序設計》是大部分理工科專業(yè)開設的第一門計算機語言課程。作為培養(yǎng)學生計算思維能力的核心基礎課程，它具有內容抽象、邏輯嚴密、實踐性強等特點[2]。在教學過程中主要體現出以下突出問題：①內容多、學時少，給教學帶來了壓力和挑戰(zhàn)。當前大部分高校《C語言程序設計》課程的教學總學時為48學時，其中講授32學時、上機16學時，上機學時明顯不足；②學生學習主動性不強，兩級分化比較嚴重。C語言課程的內容連續(xù)性強，學生一旦遇到學習困難或瓶頸，往往缺乏刻苦鉆研的精神，甚至干脆放棄學習，從而導致兩級分化越來越嚴重；③學習方法不科學，程序調試水平、意識、手段不高。學生在學習過程中只注重語法知識，而忽略調試方法的學習，解決問題的能力亟待提高；④評價手段單一，難以調動學生的學習積極性。傳統的評價策略以“平時考勤+實驗報告+期末成績”為主。這種評價策略可以激勵學生進課堂，但不能保證學生聽課；可以督促學生寫實驗報告，但無法保證學生切實獨立完成了實驗內容。因此，這種評價策略難以對實驗效果作出客觀公正的評價，不利于調動學生的學習積極性。

2以學生為中心的“三位一體式”教學模式

針對C語言程序設計課程的教學特點及現狀，綜合運用現代教育技術手段，實施了以學生為中心的“三位一體式”教學模式改革。

2.1“三位一體式”教學模式

所謂“三位一體式”教學模式中的三位分別指：課堂教學、實驗教學和網絡教學；一體是指：以學生為中心，以培養(yǎng)學生的自主學習能力為導向。 “三位一體式”教學模式是指從課堂教學、實驗教學、網絡教學3個方面入手重新進行教學設計，著重體現學生的主體地位，積極發(fā)揮教師的主導作用?！叭灰惑w式”教學模式如圖1所示?！叭灰惑w式”教學模式是基于建構主義學習理論提出的。建構主義學習理論認為，學習過程不是學習者被動地接受知識，而是積極地建構知識的過程。在教學活動中，學生具有主體地位，教師是教學過程的組織者、指導者和促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者。在強調學生主體地位的同時，教師作為學生構建知識的幫助者和促進者，應積極發(fā)揮主導作用。在建構主義學習理論的指導下，教師的主導作用主要體現在以下方面：激發(fā)學生的學習興趣、增強學生的學習動機、創(chuàng)設學習情境、注重協作學習和自主學習、提供豐富的學習資源等。

2.2“三位一體式”之課堂教學

在課堂教學方面，改變傳統以“講語法-舉例子”為主的授課方式，實施以“案例驅動、講練結合、翻轉課堂”相融合的課堂教學模式。

2.2.1案例驅動

案例驅動教學法，又稱為拋錨式教學，是基于建構主義理論的典型教學方法之一，也是在“三位一體式”教學模式中運用最為廣泛的課堂教學方法[3]。 為了有效開展案例驅動教學，首先需要對課程中所有知識點進行梳理，選擇典型案例，總結常用的調試方法。最終梳理出61個知識點，選定35個典型案例，總結出7種常用的調試方法，構建了如圖2所示的“案例-知識點”模型圖。模型圖在構建過程中遵循“一條主線，兩個重點”的原則，一條主線即以典型案例為主線，兩個重點即教學知識點和調試能力的培養(yǎng)。 在案例集的選擇上，應著重考慮以下幾個方面：①每個案例應包含若干個新知識點，但新知識點的個數不應過多，一般以1～3個為宜；②對于復雜案例，采取難點分解、逐次遞進的設計策略，即將復雜案例拆分為多個小案例，通過對多個小案例的分析和綜合，進而實現對復雜問題的解決；③對于教學重點和難點內容，應在多個案例中得以體現，以便于學生對知識的強化記憶；④整個案例集合應盡可能覆蓋絕大多數的教學知識點；⑤考慮適合該案例的調試方法和調試手段，并在教學過程中進行演示和訓練，以加強對學生調試能力的培養(yǎng)。

下面以“一維數組”為例，介紹以案例驅動的教學開展過程。①導入案例。利用已學知識，如何編程解決如下問題：輸入100個學生成績，統計高于平均分的學生人數；②學生對案例進行分析，然后上機動手驗證，并對解決方案進行評價；③教師對學生的解決方案進行總結，該問題一般有兩種解決辦法：一是定義100個變量保存成績，但無法利用循環(huán)結構進行輸入和比較操作；二是定義一個變量，通過循環(huán)語句進行輸入和比較，但數據需要輸入兩遍；④教師針對解決方案的弊端，引出數組的概念，以及一維數組的定義和引用方法；⑤學生利用數組知識對案例進行重新改寫；⑥針對在調試運行過程中需要反復輸入大量數據的問題，引導學生思考解決辦法，目標是使學生掌握利用“縮小問題規(guī)?！焙汀俺跏蓟钡仁侄芜M行調試的方法。

2.2.2講練結合 C語言程序設計是一門實踐性很強的課程，由于教學環(huán)境的限制，傳統的課堂教學一般在普通教室進行，學生無法在計算機上實現邊學邊練。隨著信息化的不斷推進，高?；旧隙季邆淞嗽跈C房授課的教學環(huán)境，對于C語言程序設計課程，選擇機房授課是一種可行的嘗試。但是在機房授課，有利有弊。好處是可以實現講練結合，利于學生對知識的理解和內化。弊端是學生的編程水平差異較大，操作速度有快有慢，如果控制不好不僅會降低學生的實踐體驗效果，也會影響教學進度。 通過教學實踐，筆者認為在機房授課要達到較好的教學效果，需要做到以下幾點：①機房授課的必要條件是機房需安裝類似“紅蜘蛛”的屏幕控制軟件，教師具有控制和管理課堂的主動權；②調整授課教案，增加學生練習環(huán)節(jié)；③練習題目應重基礎，不宜過難，應以模仿和修改為主，保證大部分學生能夠完成基本任務；④注重個性化差異，可布置拓展問題，使編程能力較強的學生在完成基本任務后可以做拓展練習；⑤班容量不宜過大，最好控制在60人以內。

2.2.3翻轉課堂 移動互聯網的興起和迅速發(fā)展，催生了“翻轉課堂”這一新興的教學模式。與傳統“教師課堂講課，學生課后做作業(yè)”的教學模式不同，“翻轉課堂”是指學生課前通過互聯網自主地進行在線學習，而課堂變成了教師與學生之間以及學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教學效果?！霸诰€學習+翻轉課堂”教學模式有利于學生的自主學習和個性化學習，并且對于課程“內容多、學時少”的矛盾提供了有效的解決途徑。

“翻轉課堂”雖然將學習的主動權給了學生，但是國內學生普遍具有不擅于提問和主動性不強的特點，這將直接影響翻轉課堂的效果。為了有效實施“翻轉課堂”，應注重幾個環(huán)節(jié)：①提前準備教學視頻，可以自己錄制，也可以選擇MOOC課程中的相關教學視頻；②提前一周左右向學生布置自學內容，自學內容應以基礎為主，不宜太難；③課前對學生的自學效果進行檢驗和評價；④設計典型問題，供學生課堂討論和練習，教師進行指導、答疑和總結。本學期針對“選擇結構程序設計”嘗試了“翻轉課堂”教學模式，教學效果良好。

2.3“三位一體式”之實驗教學

在實驗教學方面，突破傳統上只能在機房上機的局限，改變過去以實驗報告為主要評價依據的做法，實施了以“內容分層、環(huán)境開放、積極評價”為特色的實驗教學模式。 內容分層是指將實驗內容分為基礎實驗、拓展實驗和創(chuàng)新實驗3個層次[4]?；A實驗要求每個學生都必須完成；拓展實驗供學有余力的學生練習；創(chuàng)新實驗一般綜合性較強，供那些對程序設計非常感興趣的學生鉆研和思考。實驗內容的分層設計，有利于兼顧不同層次的學生，實現因材施教。 環(huán)境開放是指為學生提供開放的線上線下實驗環(huán)境。開放的線上實驗環(huán)境是指通過網絡教學平臺布置和提交實驗任務，學生可以隨時隨地進行實驗練習。通過在線評測機制，學生可以即時看到提交的程序是否正確并及時修改。開放的線下實驗環(huán)境是指，機房全天候為學生免費開放，使得那些沒有計算機的學生也可以隨時進行上機練習，有效解決了實驗課學時不足的矛盾，為提高學生的動手實驗能力提供了環(huán)境保障。 積極評價是指對學生的實驗效果進行積極、客觀、公正、有效的評價。實驗成績是學生課程綜合成績的重要組成部分，積極有效的評價機制有利于端正學生的實驗態(tài)度，提高實驗效果。為了對學生的實驗效果作出積極評價，主要采取了以下措施：①固定座位，這是一件一勞永逸的工作，可以有效避免學生遲到、早退、實驗不認真等現象；②利用網絡教學平臺提前布置實驗內容供學生預習，但限制提交的時間段為實驗課內，并允許學生延遲提交。這樣做的目的是鼓勵學生提前預習，在實驗課上主要進行程序的調試和答疑，從而提高實驗效率；教師通過網絡實驗平臺，可以監(jiān)控學生的實驗完成情況，有利于對實驗效果給出客觀公正的評價；③向學生展示每次實驗成績的排行榜，形成積極的學習氛圍。

2.4“三位一體式”之網絡教學

伴隨信息技術的普及和發(fā)展，網絡教學模式逐漸興起，其優(yōu)點是突破了傳統面授教學的時空限制，便于學生隨時隨地開展碎片化學習，增加了教師與學生之間以及學生與學生之間的交流渠道，成為課堂教學和實驗教學的有益補充[5]。 為了有效開展網絡教學，本文搭建了基于Moodle的多功能網絡教學平臺。該平臺集成了多種功能模塊：①在線教學資源，包括電子書、PPT課件、微視頻等；②作業(yè)管理，該平臺能夠對在線編程作業(yè)進行自動評分，對學生的作業(yè)完成情況給予即時反饋，便于學生及時查錯和修改；③實驗管理，利用該平臺可以實現實驗內容布置、實驗提交時間設置、實驗結果自動評判等，與線下實驗課堂相融合，有利于提高實驗效率；④討論區(qū)，討論區(qū)為教師和學生以及學生和學生之間提供了在線交流渠道，通過發(fā)布討論題目，可以開展學習反思和互助學習；⑤題庫練習系統和在線考試系統，該平臺集成了哈爾濱貫中信息技術開發(fā)有限公司負責開發(fā)的題庫練習系統和在線考試系統， 為學生提供2 000多道在線練習題目，并可以實現在線考試，通過在線練習統計排行功能，有利于激發(fā)學生的學習興趣；⑥C語言基本技能競賽平臺，利用該網絡教學平臺，每年組織一次C語言基本技能競賽，目前已經組織了7屆，競賽的開展對激發(fā)學生的學習熱情、挑戰(zhàn)自我具有很大的促進作用；⑦MOOC課程鏈接，該平臺集成了“中國大學MOOC”網站的鏈接，為學生訪問大量相關優(yōu)質在線課程提供了方便。

3結語

開展以教育信息化發(fā)展為背景、以建構主義學習理論為指導、以學生的自我成長為出發(fā)點和落腳點的“三位一體式”課程改革，從課堂教學、實驗教學和網絡教學3個方面提出了改革思路并進行了實踐。實踐表明，這些改革方案有利于增強學生的自主學習意識，掌握科學的學習方法，培養(yǎng)良好的學習習慣，促進邏輯思維能力和問題求解能力的提升。對于一些非硬性任務，如布置的思考題、自學任務等，學生的完成率還有待提高，影響了混合課堂實施效果。接下來將繼續(xù)探索新的教學模式和管理策略，以進一步提高學生的自主學習能力。

參考文獻：

[1]毛嘉莉，劉敏，董文，等.大數據時代軟件人才培養(yǎng)新模式[J].計算機教育，2016（5）：3640.

[2]呂俊，陸淑娟.以計算思維培養(yǎng)為導向的《C語言程序設計》課程教學改革[J].軟件導刊，2016（8）：213215.

[3]于曉燕.任務驅動法在C語言教學中的應用[J].山東工會論壇，2015（2）：136137.

[4]金一，王移芝，劉君亮.基于混合式學習的分層教學模式研究[J].現代教育技術，2013（1）：3740.

[5]何宏，王寧.自主學習型《C 語言程序設計》微課程網絡平臺建設與研究[J].科教導刊，2016（3）：3637.

（責任編輯：孫娟）