新工科背景下高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程智能化教學(xué)研究

石文兵，方賢進(jìn)，朱曉娟，蔣社想

（安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，安徽淮南 232001）

0 引言

新工科建設(shè)是積極應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略，引領(lǐng)我國(guó)高等教育改革創(chuàng)新、推動(dòng)我國(guó)邁向高等教育強(qiáng)國(guó)的重要戰(zhàn)略舉措。隨著工業(yè)4.0 時(shí)代的到來，人工智能的相關(guān)技術(shù)逐漸融入各個(gè)領(lǐng)域，取得了快速發(fā)展。新工科背景下的高等教育備受關(guān)注，人工智能融入高等教育是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，2019年5 月，聯(lián)合國(guó)教科文組織在《北京共識(shí)——人工智能與教育》中明確提出，要構(gòu)建基于人工智能的開放靈活的教育體系，推動(dòng)人工智能與教育、教學(xué)的系統(tǒng)性融合。

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，能熟練閱讀、設(shè)計(jì)、編寫和調(diào)試計(jì)算機(jī)程序，課程的重要性不僅體現(xiàn)在常規(guī)意義上的程序編制，還要引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換求解問題的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。新工科背景下應(yīng)用型、技術(shù)技能型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)需求對(duì)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)提出了更高要求，要以面向問題求解的“程序設(shè)計(jì)”為核心，著力提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。為提升高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型計(jì)算機(jī)類新工科人才，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了深入的教學(xué)改革研究，如文獻(xiàn)［4-5］對(duì)程序設(shè)計(jì)線上教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)［6-7］根據(jù)金課的導(dǎo)向和“兩性一度”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，從教學(xué)模式設(shè)計(jì)、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)方法改進(jìn)、實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)化、考評(píng)機(jī)制建設(shè)等方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐；文獻(xiàn)［8］對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證下程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革和實(shí)踐；文獻(xiàn)［9］以“一維數(shù)組”為例進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)智慧課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，推動(dòng)教學(xué)理念、方法、技術(shù)、方式、模式變革。目前，部分高校針對(duì)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了智能化教學(xué)建設(shè)與探索，但由于教學(xué)平臺(tái)軟硬件條件和智能技術(shù)推進(jìn)融合進(jìn)度的差異，尚未構(gòu)建較為完善的智能化教學(xué)體系。與上述教學(xué)改革方法不同，本文以新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)為落腳點(diǎn)，將人工智能的相關(guān)技術(shù)與高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行融合創(chuàng)新，提出一種高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)框架和實(shí)施方案，以促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的全面提升和課程的可持續(xù)發(fā)展。

1 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)待解決的關(guān)鍵問題

在當(dāng)前信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的智能化時(shí)代背景下，高等教育需要培養(yǎng)能應(yīng)用自然之理進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新的新工科人才，這就要求傳統(tǒng)的工程教育急需向新時(shí)代的工程教育變革。目前，高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)模式還有很大的改革創(chuàng)新空間，存在一些待解決的關(guān)鍵問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）重理論輕實(shí)踐，案例驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐欠缺。高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)既需要學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的語法規(guī)范、程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與方法等理論知識(shí)，又需要學(xué)生通過實(shí)踐練習(xí)強(qiáng)化理論知識(shí)理解。傳統(tǒng)教學(xué)模式更傾向于程序設(shè)計(jì)語法規(guī)范的掌握，作業(yè)完成情況和單元測(cè)試等理論知識(shí)教學(xué)達(dá)成度考核。實(shí)踐教學(xué)主要是課程實(shí)驗(yàn)，且課程實(shí)驗(yàn)大多由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)比例較小，特別是基于案例驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐嚴(yán)重欠缺，學(xué)生缺少基于工程應(yīng)用背景的問題思考和探索性設(shè)計(jì)與實(shí)踐，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)淡薄，模塊劃分、分工協(xié)作、系統(tǒng)整合以及匯報(bào)答辯等能力較差，案例驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐欠缺導(dǎo)致學(xué)生程序設(shè)計(jì)應(yīng)用與創(chuàng)新能力不足。

（2）課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制落后，精細(xì)化教學(xué)反饋不足。優(yōu)秀的課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)教學(xué)效果的提升具有重要的促進(jìn)作用，貫徹落實(shí)教育部“以本為本”的教育理念更需要以科學(xué)合理的課程考核評(píng)價(jià)為導(dǎo)向。高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程的成績(jī)考核通常由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)兩項(xiàng)加權(quán)構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)是學(xué)生卷面考試無法測(cè)試考查的科學(xué)補(bǔ)充，并非期末考試成績(jī)的“調(diào)節(jié)劑”。傳統(tǒng)教學(xué)模式下平時(shí)成績(jī)構(gòu)成比較單一，通常由考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等組成，再加上平時(shí)成績(jī)數(shù)據(jù)可獲取性和全面性的條件限制，使得平時(shí)成績(jī)很難全面、科學(xué)、客觀地反映學(xué)生真實(shí)的平時(shí)表現(xiàn)，在沒有數(shù)字化和智能化手段參與下，課程考核機(jī)制相對(duì)落后，無法獲得精細(xì)化的教學(xué)反饋，不能準(zhǔn)確全面地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，不能及時(shí)優(yōu)化調(diào)整教學(xué)方法。

（3）教學(xué)總結(jié)分析深度不夠，持續(xù)改進(jìn)驅(qū)動(dòng)力不足。持續(xù)改進(jìn)是工程教育專業(yè)認(rèn)證的一項(xiàng)核心內(nèi)容，良好的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制對(duì)提升高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)效果和學(xué)生專業(yè)技能具有重要作用。高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)總結(jié)與分析是持續(xù)改進(jìn)驅(qū)動(dòng)力的重要來源，如果沒有智能化的數(shù)據(jù)挖掘分析作為支撐，教學(xué)總結(jié)分析的深度和維度就無法達(dá)到理想效果。很多教學(xué)總結(jié)只是形式上的書面報(bào)告，通常只針對(duì)當(dāng)前教學(xué)班級(jí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析，缺少課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算分析，缺少教學(xué)活動(dòng)多維特征提取，缺少歷史教學(xué)數(shù)據(jù)的對(duì)比參照，導(dǎo)致教學(xué)總結(jié)分析深度不夠，傾向于形式，忽視了深層次教學(xué)決策挖掘，課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)驅(qū)動(dòng)力不足。

（4）教學(xué)方式循規(guī)蹈矩，學(xué)生個(gè)體差異關(guān)注不夠。尊重教育規(guī)律，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異性，以學(xué)生為中心，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，這既是新時(shí)代工程教育改革的目標(biāo)，也是教育理念的回歸。目前，高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程大多按教學(xué)班級(jí)集中授課，按制定好的授課計(jì)劃，講授相同的章節(jié)內(nèi)容，保持相同的學(xué)習(xí)進(jìn)度，循規(guī)蹈矩的教學(xué)方式很難兼顧學(xué)生個(gè)體的差異性，提出更具針對(duì)性的個(gè)性化指導(dǎo)。在智能化教育快速崛起的時(shí)代背景下，以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異性，推行因材施教的教學(xué)理念正逐步深入人心，但還缺乏可操作性和系統(tǒng)性教學(xué)框架的支撐，針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異性的個(gè)性化教學(xué)指導(dǎo)落實(shí)效果不佳，教學(xué)方式循規(guī)蹈矩，學(xué)生個(gè)體差異關(guān)注不夠的現(xiàn)象比較普遍。

綜上所述，新工科背景下的高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)還存在一些待解決的關(guān)鍵問題，不能很好地適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)需要，急需通過教學(xué)的變革創(chuàng)新開拓工程教育改革的新路徑。本文以人工智能與信息化教學(xué)相互融合為切入點(diǎn)，構(gòu)建高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)框架，并結(jié)合課程實(shí)際，因地制宜開展智能化教學(xué)的探索與實(shí)踐，通過智能教育的創(chuàng)新融合促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升，使計(jì)算機(jī)類高素質(zhì)新工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量再上新臺(tái)階。

2 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)框架設(shè)計(jì)

人工智能在各應(yīng)用領(lǐng)域的滲透融合是加快建成我國(guó)人工智能領(lǐng)域自主創(chuàng)新“高地”的必然之路，人工智能與教育教學(xué)的創(chuàng)新融合將成為新時(shí)代教育改革的發(fā)展趨勢(shì)，在“新工科”背景下推進(jìn)人工智能技術(shù)和信息化教學(xué)融合，研究探索高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)框架具有重要意義［13］。

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)與分析的前導(dǎo)課程，以程序設(shè)計(jì)基本規(guī)范和方法為基礎(chǔ)，以課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)計(jì)算思維能力和程序設(shè)計(jì)素養(yǎng)為核心。結(jié)合目前安徽理工大學(xué)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)的軟件和硬件條件設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)框架如圖1 所示，主要包括教學(xué)流程信息化、教學(xué)管理數(shù)字化和教學(xué)決策智能化3個(gè)層次，如圖1 所示。

Fig.1 Intelligent teaching framework of high level language programming圖1 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)框架

各層次主要功能如下：

（1）教學(xué)流程信息化。教學(xué)流程信息化是高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)的重要基礎(chǔ)。以新工科人才培養(yǎng)的教育思想為指導(dǎo)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，教師和學(xué)生通過信息化平臺(tái)終端開展教學(xué)活動(dòng)，完善教學(xué)資源建設(shè)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，做好信息化教學(xué)設(shè)計(jì)，將理論教學(xué)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)訓(xùn)相互結(jié)合，在超星泛雅和程序設(shè)計(jì)智能評(píng)判系統(tǒng)等信息化教學(xué)平臺(tái)建立各教學(xué)流程的詳細(xì)記錄，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效率，同時(shí)為課程的數(shù)字化教學(xué)管理提供支撐服務(wù)。

（2）教學(xué)管理數(shù)字化。高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的數(shù)字化教學(xué)管理是以信息化教學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)課前預(yù)習(xí)、考勤簽到、課堂討論、問題搶答、隨堂練習(xí)、作業(yè)評(píng)判、章節(jié)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合實(shí)訓(xùn)、專題競(jìng)賽、輔導(dǎo)答疑和問卷調(diào)查等教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理和整合，使課程的數(shù)字資源得到充分優(yōu)化和利用，構(gòu)建高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)全程數(shù)字化存儲(chǔ)與應(yīng)用的管理模式，形成完備的教學(xué)活動(dòng)數(shù)據(jù)集，為課程教學(xué)的考核評(píng)價(jià)、總結(jié)分析和持續(xù)改進(jìn)提供有力的數(shù)據(jù)支撐，為高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)決策做好鋪墊。

（3）教學(xué)決策智能化。高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程的智能化教學(xué)決策是人工智能相關(guān)技術(shù)和數(shù)字化教學(xué)管理的深度融合，將智能計(jì)算和教學(xué)數(shù)據(jù)重構(gòu)為智能決策模型，推動(dòng)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程從數(shù)字化到智能化跨越。教學(xué)決策智能化主要包括數(shù)據(jù)分析和智能計(jì)算兩項(xiàng)核心內(nèi)容，其中教學(xué)數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)分析和智能計(jì)算是核心，兩者協(xié)同工作、相互配合，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的動(dòng)態(tài)教學(xué)反饋，為學(xué)生個(gè)體差異性的關(guān)注提供技術(shù)支撐，促進(jìn)課程的持續(xù)改進(jìn)。

3 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)實(shí)施

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)目的：在數(shù)字化教學(xué)管理和智能計(jì)算融合的基礎(chǔ)上提升課程教學(xué)的科學(xué)性。以教學(xué)數(shù)據(jù)為支撐，以持續(xù)改進(jìn)為驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程從信息化到數(shù)字化和智能化的創(chuàng)新變革，助力新工科背景下高素質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)。目前，安徽理工大學(xué)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程已獲批安徽省教學(xué)示范課項(xiàng)目，結(jié)合課程建設(shè)實(shí)際，將理論教學(xué)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)訓(xùn)協(xié)同配合，在高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)框架引領(lǐng)下，科學(xué)有序地開展智能化教學(xué)，全面提升課程教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)課程持續(xù)改進(jìn)和不斷發(fā)展。

3.1 重構(gòu)教學(xué)資源，完善教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)流程信息化是在信息化教學(xué)平臺(tái)下科學(xué)規(guī)范地開展教學(xué)活動(dòng)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，其實(shí)施過程如圖2 所示。對(duì)照教學(xué)大綱和授課計(jì)劃，按知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)要求重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，從識(shí)記、理解和應(yīng)用3個(gè)層面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，廣泛開展啟發(fā)式、交互式和案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，使課程理論與工程實(shí)踐相向而行，融合互補(bǔ)。同時(shí)，提取章節(jié)知識(shí)點(diǎn)融入信息化互動(dòng)教學(xué)，深入開展課堂討論、隨堂練習(xí)、問題搶答、課堂問卷等教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)使章節(jié)知識(shí)點(diǎn)融入信息化教學(xué)的課堂活動(dòng)，從而形成可分析可計(jì)算的教學(xué)數(shù)據(jù)，為后續(xù)智能化教學(xué)分析和決策提供重要的數(shù)據(jù)來源，用信息化手段全程記錄完整的教學(xué)過程，為智能化教學(xué)的數(shù)據(jù)分析與決策做好鋪墊。

Fig.2 Reconstruction of teaching content and teaching design圖2 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與教學(xué)設(shè)計(jì)

3.2 教學(xué)管理數(shù)字化，提升教學(xué)數(shù)據(jù)的研究?jī)r(jià)值

教學(xué)管理數(shù)字化是教學(xué)流程信息化到教學(xué)決策智能化的中間階段，教學(xué)信息的數(shù)字化管理對(duì)人工智能與高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)的融合至關(guān)重要，對(duì)提升課程教學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值意義重大。數(shù)字化教學(xué)管理是對(duì)信息化教學(xué)流程的數(shù)據(jù)采集、處理與整合，構(gòu)建精細(xì)化、多維度教學(xué)過程的數(shù)字化記錄。在教學(xué)流程信息化基礎(chǔ)上，高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的數(shù)字化教學(xué)管理可建立考勤簽到、課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)、課程作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)與競(jìng)賽、輔導(dǎo)答疑、問卷調(diào)查等教學(xué)環(huán)節(jié)核心數(shù)據(jù)。在兩學(xué)期的試點(diǎn)實(shí)施過程中，學(xué)生使用學(xué)習(xí)通APP 參與課堂活動(dòng)的記錄數(shù)為16 134，作業(yè)提交記錄數(shù)為2 292，程序設(shè)計(jì)在線評(píng)判提交記錄數(shù)為4 992，存儲(chǔ)記錄了教學(xué)過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格、目標(biāo)達(dá)成度以及學(xué)習(xí)效果個(gè)體差異等教學(xué)信息，具有重要的教學(xué)研究?jī)r(jià)值。及時(shí)分析各教學(xué)章節(jié)的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度，使課程的精細(xì)化教學(xué)反饋具備技術(shù)可行性，準(zhǔn)確全面地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，科學(xué)、客觀地反映學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而構(gòu)建良好的課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制，在科學(xué)合理的課程評(píng)價(jià)導(dǎo)向引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的逐步提升。

3.3 加強(qiáng)師資培訓(xùn)，推進(jìn)智能技術(shù)與教學(xué)的深度融合

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)的核心是數(shù)據(jù)分析和智能計(jì)算，對(duì)教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，需要教師在科學(xué)、規(guī)范、嫻熟地開展信息化教學(xué)基礎(chǔ)上融入人工智能的相關(guān)技術(shù)。因此，加強(qiáng)課程組師資的智能化教學(xué)專題培訓(xùn)，推進(jìn)智能技術(shù)與教學(xué)的深度融合成為一項(xiàng)重要工作。由于學(xué)科專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程組很多教師從事過人工智能、智能信息處理、數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)方向的科學(xué)研究，這為智能技術(shù)與課程融合創(chuàng)造了良好條件。教師參加高校人工智能課程研修班的學(xué)習(xí)，通過Pandas、Matplotlib 以及Pytorch 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)處理、教學(xué)數(shù)據(jù)分析與智能計(jì)算工作，積極開展智能化教學(xué)調(diào)研、智能化教學(xué)核心技術(shù)專題研討、智能化示范教學(xué)等教學(xué)研究活動(dòng)，著力建設(shè)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)省級(jí)示范課程。目前，已整合超星泛雅和AustOJ 平臺(tái)的高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了數(shù)據(jù)可視化和智能計(jì)算模型，推進(jìn)智能技術(shù)在課程教學(xué)中的融合創(chuàng)新，用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)的多維度分析決策。以數(shù)據(jù)分析和智能決策作為課程持續(xù)改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量再上新臺(tái)階。

3.4 分級(jí)定制教學(xué)資源和個(gè)性化推薦學(xué)習(xí)

國(guó)家工程教育專業(yè)認(rèn)證倡導(dǎo)“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以持續(xù)改進(jìn)為驅(qū)動(dòng)力”的新工科教育模式，關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異性，實(shí)施個(gè)性化的、針對(duì)性的教學(xué)指導(dǎo)，是落實(shí)以學(xué)生為中心理念的重要體現(xiàn)。在多年的高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)體差異較為明顯，有部分學(xué)生在中學(xué)階段就具有較好的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因此分級(jí)定制教學(xué)資源和個(gè)性化的推薦學(xué)習(xí)十分必要。課程組在教學(xué)資源建設(shè)時(shí)，將其劃分為基礎(chǔ)、提高和擴(kuò)展3個(gè)層次，并在作業(yè)練習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)突出分級(jí)設(shè)計(jì)，構(gòu)建重視基礎(chǔ)、促進(jìn)提高、引導(dǎo)擴(kuò)展的教學(xué)氛圍。在教學(xué)過程中，通過教學(xué)數(shù)據(jù)重點(diǎn)分析作業(yè)正確率高且在AustOJ 平臺(tái)答題排名位于第一方陣的學(xué)生，在AustOJ 平臺(tái)為其開通課程內(nèi)容的擴(kuò)展提升板塊，更具針對(duì)性地進(jìn)行自由專項(xiàng)訓(xùn)練和答疑指導(dǎo)，取得良好的教學(xué)效果，有21 名學(xué)生順利通過校程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的選拔，進(jìn)入校程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)得到了更好的訓(xùn)練和發(fā)展。

在信息化教學(xué)平臺(tái)數(shù)據(jù)支撐下，通過Matplotlib 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和Pytorch 智能框架技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課程章節(jié)目標(biāo)達(dá)成度的分析和計(jì)算。在學(xué)習(xí)通APP 終端為章節(jié)目標(biāo)考核不達(dá)標(biāo)的學(xué)生點(diǎn)對(duì)點(diǎn)推送答疑講解和適量的達(dá)標(biāo)鞏固試題，打破傳統(tǒng)教學(xué)過程“常規(guī)”和“相似”的壁壘，關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，滿足個(gè)性需求，激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的熱情，用改革創(chuàng)新促進(jìn)教學(xué)效果提高。

4 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)實(shí)施效果

在高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)框架和實(shí)施方案引領(lǐng)下，現(xiàn)代信息化教學(xué)和人工智能技術(shù)的創(chuàng)新融合促進(jìn)了教學(xué)模式從粗放型向精準(zhǔn)型和智能型轉(zhuǎn)變，學(xué)生學(xué)習(xí)氛圍濃厚，學(xué)習(xí)熱情高漲，為高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)注入了新的思想，釋放了新的活力。2020-2021 學(xué)年，高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)智能化教學(xué)在2020 級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班試點(diǎn)實(shí)施，并與2020 級(jí)智能科學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)班進(jìn)行對(duì)比分析，兩個(gè)教學(xué)班學(xué)生的課程總體目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)值散點(diǎn)圖如圖3 所示。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，智能化教學(xué)試點(diǎn)班的課程總體目標(biāo)達(dá)成度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班。兩個(gè)教學(xué)班的課程分目標(biāo)達(dá)成度比較分析如圖4 所示。與傳統(tǒng)教學(xué)班相比，智能化教學(xué)試點(diǎn)班的課程分目標(biāo)達(dá)成度呈上升趨勢(shì)，智能化教學(xué)實(shí)施效果良好，提升了課程教學(xué)質(zhì)量。

Fig.3 Comparative analysis of overall teaching effect圖3 總體教學(xué)效果比較分析

Fig.4 Comparative analysis of course sub-objectives圖4 課程分目標(biāo)比較分析

5 結(jié)語

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)是新工科背景下課程改革創(chuàng)新的重要舉措，人工智能和高等教育的深度融合是未來教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文通過分析高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程待解決的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)了一種智能化教學(xué)框架。圍繞智能化教學(xué)框架的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案，結(jié)合課程實(shí)際并在教學(xué)過程中試點(diǎn)實(shí)施，結(jié)果表明該項(xiàng)改革方案在課程總體教學(xué)效果和課程分目標(biāo)達(dá)成度方面均獲得了較好提升。在教學(xué)流程信息化、教學(xué)管理數(shù)字化和教學(xué)決策智能化方面取得了較好效果，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的全面提升和課程教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。目前，各類創(chuàng)新性教學(xué)改革方案正逐步融入更多的人工智能元素。隨著教育理論研究和創(chuàng)新實(shí)踐的逐步深入，結(jié)合課程實(shí)際，因地制宜開展課程的智能化教學(xué)研究和實(shí)踐探索，智能化教學(xué)成為新工科背景下教學(xué)變革創(chuàng)新的升級(jí)方向，為新時(shí)代中國(guó)特色智能教育體系的發(fā)展和完善貢獻(xiàn)力量。新工科人才培養(yǎng)釋放了新的活力，為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，提升我國(guó)高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。