面向工程教育專業認證的“C程序設計”教學研究

岳殿佐 侯玉雙 劉愛勇

摘 要：從工程教育專業認證的理念出發，結合“C程序設計”課程教學現狀，總結教學中存在的普遍問題并詳細分析原因，探索教學改革的措施。從持續改進培養目標、積極調整教學內容、探索適合的教學方法三個方面進行了闡述，旨在培養學生編程思維，提高自主學習能力、解決實際工程性問題的能力以及團隊協作和溝通能力。

關鍵詞：C程序設計；工程教育專業認證；教學研究

Exploration on Teaching Reform of Pattern Recognition Technology

Yue Dianzuo1 Hou Yushuang1，2 Liu Aiyong1

1.Hebei Normal University of Science and Technology HebeiQinhuangdao 066004；

2.Inner Mongolia University of Science and Technology Inner MongoliaBaotou 014010

Abstract：Based on the concept of professional certification of engineering education，combined with the teaching status of "C programming" course，this paper summarizes the common problems in teaching，analyzes the causes in detail，and explores the measures of teaching reform.This paper expounds three aspects：continuous improvement of training objectives，active adjustment of teaching content and exploration of suitable teaching methods，aiming at cultivating students' programming thinking，improving their ability of independent learning，solving practical engineering problems and teamwork and communication.

Keywords：C programming；Engineering education professional certification；Teaching research

1 概述

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，是針對高等教育本科工程類專業開展的一種合格評價［1］。2023年，我國高校畢業生人數預計達1158萬人。大學生就業形勢不容樂觀，其原因是多方面的，其中之一是市場對人才技能的需求與大學生所掌握的知識沒有銜接起來。這導致一部分企業招不到心儀的人才，而一部分人才找不到心儀的企業。在這種情況下，高校積極推進工程教育專業認證就顯得尤其重要。工程教育專業認證秉承以學生為中心，以產出為導向，持續改進的理念，圍繞培養目標和全體學生畢業要求的達成進行資源配置和教學安排，并將學生和用人單位滿意度作為專業評價的重要參考依據［2］。強調學生學習成果（學生學到了什么）而非教育輸入（教師教什么），強調質量監控、持續改進的機制，從而推動專業人才質量的提升。工程教育專業認證工作落到實處、落到細節上要從課程教學改革入手，按照以學生為中心的教學理念積極探索教學模式、持續改進［3］。

“C程序設計”課程是我校理工科專業的必修基礎課程，是一門理論與工程實踐相結合的課程。該課程不僅是學生學習后續專業課的重要先導課程，也是學生在日后從事相關專業的必備技能。課程主要傳授程序設計的基本知識與方法，課程應用性強，涉及的內容廣泛，包括算法的基本概念、數據類型、運算符與表達式、順序、選擇、循環結構、數組、函數、指針、結構體等章節，課程講授的內容多，基本語法細碎、繁多，課時短，教學難度大。在工程教育認證背景下，如何在有限課時內提高C語言課程教學質量，使學生能夠在工程實踐中運用計算機編程解決復雜問題是課程改革的重點和難點。隨著高校工程教育認證的不斷深入，“C程序設計”課程教學改革勢在必行，這對于培養適應社會需求、能夠獨立解決實際工程問題的合格人才，提高應用型人才培養能力有著深遠的意義［4］。

2 “C程序設計”教學改革分析

在對“C程序設計”課程的調查中顯示，學生反映的主要問題有三點。

（1）感覺課程枯燥乏味，學習興趣不高。

（2）知識點零散，難以貫穿起來，學習有畏難情緒。

（3）課上講的知識點都聽懂了，但是編程時仍然毫無頭緒，感覺無從下手。

“C程序設計”教學中存在的問題、原因及應對措施解析圖

上圖對上述學生反映的三個問題進行剖析，分析這些問題產生的原因，從而探索可采取的應對措施。

（1）學生感覺課程枯燥乏味而學習興趣不高的原因主要是課程內容設置缺乏靈活性和教學方法單一?！癈程序設計”教學中也存在目標達成感差的問題。因此，我們可以在教學中借鑒一些游戲中的手段，提升學生學習的目標達成感，提高學生的求知欲。相應的方法很多，比如設置一些闖關式學習環節；通過引入一些小的編程項目來引發學生的思考。如在學習選擇結構程序設計的章節時，可以讓學生編寫一個猜數字的游戲。學生帶著疑問去學習，遇到不懂的地方主動查找資料解決。在編寫完猜數字的游戲之后，教師再對選擇結構程序設計方法進行系統性的講解，并結合猜數字游戲的例子，規范學生的編程方法、習慣。尤其在C程序設計中往往一個問題的解決沒有標準答案，應當啟發學生集思廣益，舉一反三。此外，單純傳授教材內容，側重學生應試、考級能力的教學方式應進行調整。使用傳統的課堂講授教學方法雖然能在短時間內講述較多的內容，但也容易導致學生消極學習情緒的滋生。在傳統教學方法中穿插啟發式自主學習方法，比如開展競賽式、組隊式教學活動，讓學生成為學習的主體，讓教師轉變為學習主體的幫助者和促進者。此外，傳統課堂的教學方式與網絡和移動終端在線教學方式相結合，充分利用豐富的網絡資源和移動終端的靈活性，拓展學生學習渠道，提高學生業余時間學習的靈活性。這樣一來，學生的學習興趣提高了，教學目標也達到了。再者，教材中部分案例及習題是通用型題目，沒有專業針對性，缺乏趣味性，比如求水仙花、求素數、求閏年等題目在一本教材中反復出現，容易導致學生興趣縮減。因此，在教學中，應當把“C程序設計”的教學與專業領域的實際問題相結合，調整程序設計題目，增加趣味性、工程性題目，補充當前研究的熱點問題。

（2）在傳統的教學中，教師大多會依照教材順序，依次講解。該課程使用的主流教材均表現為知識點多、語法規則多、語句使用異常靈活、易出錯，學生易出現畏難心理。其次，由于教材內容安排上前淺后深，但難度深淺的幅度變化較大，學生前期不抓緊，導致后期無法跟上進度。再者，由于教學課時緊張，機械地按照教材內容教學，會導致后期指針、結構體、文件等C語言的重點、難點問題上安排的學時不夠，甚至部分內容只能一筆帶過。比如，教材上內容的順序是由淺入深，前三章（緒論、算法、順序結構）相對簡單，中間三章（選擇結構、循環結構、數組）難度一般，后三章（函數、指針、結構體）相對困難。這種內容的安排雖然是由易到難的順序，但學生學習前面的內容時會因知識點相對簡單而產生輕敵的思想，造成注意力不集中，導致后面遇到困難的部分時又產生消極放棄的思想。因此，為了在有限課時內完成教學目標，適應新形勢下人才培養的需求，教學內容應當進行相應的調整與改革，應以問題為導向，將難、易知識點相互穿插結合；適時地將難點部分前移，使學生有一定的心理準備和充足的時間消化接收難度較大的內容。目前“C程序設計”教學內容的安排上章節間缺少聯系，知識點顯得多而零碎，學生學起來感覺銜接不上，不清楚每一章節學習的內容如何在實際應用中體現。對此，教學中應以問題為導向，適時提出與實際應用相結合的工程問題，以解決問題為目標，抽絲剝繭般引出各部分教學內容。比如，在教學中可以適時引出基于C語言編寫學生信息管理系統等任務，并展示這些程序的功能，激發學生編寫程序的熱情。這些例子中用到了幾乎C程序設計課程的全部知識點，比如選擇、循環、數組、函數、結構體等，能夠將零散的知識點融合在一個小的開發項目中。同時要培養學生的團隊合作意識，將一個較復雜的任務分解為幾個小的任務，團隊成員各負責一塊，又相互協作。當學生完成了一個小的項目后，學習的自信心、學習興趣都會有所增長。

（3）在傳統的教學模式中，教師往往過多注重C語言語句的書寫、語法的規則，而把編程邏輯、項目規劃、解題思路放到了次要位置，這導致學生感覺課上講的知識點都聽懂了，但是編程時仍然毫無頭緒，感覺無從下手。甚至曾經這門課考高分的同學畢業后從事相關程序設計工作，提起“C程序設計”課程，感覺學過了，但好像又沒學過。這說明學生往往在考試中成績較高，但解決本領域內的實際問題、動手編寫程序的能力較差，不能將所學習到的知識和工程應用相銜接。這一問題反映出傳統的教學目標與實際人才技能需求相脫離，不符合工程教育專業認證的理念。工程教育認證背景下的教學的目標要適應人才需求，注重學生學習興趣和計算思維的建立，注重學生動手編程解決實際工程問題的能力的培養［5］。對于用人單位來說，他們更看中學生的動手編程能力、學習能力、溝通能力，不是會做多少試題。因此，在工程教育專業認證的背景下，“C程序設計”課程的培養目標要強調培養學生自學、終生學習的能力，獨立解決問題的能力，團隊間溝通協作的能力。在短短幾十個學時的學習中不可能將學生培養為編程高手，而應當注重學習方法、編程思維的培養［6］。C語言的規則是不變的，但實際需求是千變萬化的，學生要具有較強的學習能力才能不斷適應新的開發場景。

“C程序設計”課程一般在大一期間開設，相當于編程的啟蒙課程，因此培養目標中要注重編程思維的建立。比如要做一道菜（編寫一個程序），那么要分析需要哪些食材、調味料（輸入），用煎炒烹炸哪種方式（設計算法），最后呈現出什么樣的成品（輸出），都要有一個統籌的分析過程。學習編程語言也是一樣的道理，要把一個程序設計問題分解為輸入、輸出、設計算法的幾個過程，接下來就是落實在代碼上的過程。這種思維的建立需要反復練習，動手去做才能逐漸培養起來。站在岸上看游泳是學不會游泳的，整天背菜譜是學不會炒菜的，只掌握了C語言的語法是不能完成一個項目的編寫的。學生感覺“C程序設計”似學過非學過的原因就在于沒有將所學到的知識運用到解決實際問題上，而只是停留在了對表面知識點的膚淺背誦上。因此，在教學中應當經常性布置一些學生獨立完成的小的程序開發任務，經歷了從流程圖設計，算法設計，到語句編寫到調試，編寫程序說明書等一個完整的過程，才能逐漸培養起解決實際問題的能力。對任何用人單位來說，員工的溝通能力都是工作效率的核心保障。所以，還要布置具有一定復雜度的較大項目的開發任務以鍛煉學生的協作和溝通能力。

結語

工程教育專業認證旨在保證學校培養的工程技術人才的教育質量，使學生掌握行業內所需的專業技能。在我國邁向社會主義現代化的進程中，結合工程教育專業認證的背景實施相關課程的教學改革對提高人才質量、提高學校影響力等各方面均有著重要意義。針對“C程序設計”課程而言，打破傳統教育方式，持續改進培養目標，積極調整教學內容，探索適合的教學方法勢在必行。在授課中制定合理的教學目標，以目標為導向，整體目標與階段性目標相結合。調整教學內容，以問題為導向，難易穿插，教材內外、不同專業領域知識相融合。優化教學方法，多種教學形式相結合，線下與線上資源相結合。最終期望培養的人才具有編程思維、較強的自主學習能力和終身學習意識、較強的解決實際工程性問題的能力以及團隊協作和溝通能力。

參考文獻：

［1］李艷平.工程教育認證背景下Linux系統實踐課程教學改革的探索［J］.電腦知識與技術，2021（14）：110112.

［2］顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索［J］.高等工程教育研究，2014（1）：2737.

［3］孫桓五，張錚.基于工程教育專業認證理念的地方高校工科專業建設實踐［J］.中國大學教學，2017（11）：3942.

［4］楊琦，張曉月，韓鑫.C程序設計課程案例教學內容研究與實踐［J］.高教學刊，2023，9（12）：112115.

［5］彭芳策.基于工程模式的《C#程序設計》課程教學改革探究［J］.電腦知識與技術，2021，17（31）：205207.

［6］趙一.基于OBE概念改進的《C++程序設計》課程研析［J］.電腦知識與技術，2021（13）：5153.

基金項目：國家自然科學基金（地區基金）（課題編號62065015）；河北省自然科學基金面上項目（課題編號F2022407007）；河北科技師范學院教改項目（工程認證背景下《C程序設計》教學改革研究），線上線下混合式教學改革與實踐——以“物聯網控制基礎”課程為例

作者簡介：岳殿佐（1982— ），男，漢族，河北唐山人，博士，河北科技師范學院高級工程師，主要從事物聯網專業教學工作，研究方向：模式識別、人工神經網絡、C程序設計；侯玉雙（1979— ），女，博士，河北科技師范學院教授，研究方向：智能計算；劉愛勇（1981— ），女，講師，研究方向：物聯網技術。