劉秋菊, 王仲英

(1.鄭州工程技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院， 河南鄭州 450000; 2.河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院工程經(jīng)濟(jì)學(xué)院， 河南鄭州 450018)

0 引言

隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命和技術(shù)革命的到來， 未來社會需要實踐能力強(qiáng)、 創(chuàng)新能力強(qiáng)、 具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[1]. 2016年以來， 教育部大力倡導(dǎo)新工科建設(shè)， 先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”等， 并提出了新工科人才培養(yǎng)模式， 在此背景下， 國內(nèi)本科高校積極行動， 一系列新工科專業(yè)逐漸發(fā)展起來， 其中包含云計算與大數(shù)據(jù)、 物聯(lián)網(wǎng)工程、 智能科學(xué)與技術(shù)、 區(qū)塊鏈和虛擬現(xiàn)實等相關(guān)專業(yè)[2]. 對于理工科高校， 新工科專業(yè)建設(shè)是人才培養(yǎng)的新挑戰(zhàn)， 而課程是人才培養(yǎng)的基本核心要素. 教育部高教司吳巖司長在中國大學(xué)教學(xué)論壇上指出， 要“消滅水課， 打造金課”， 而課堂教學(xué)是“金課”的主陣地、 主渠道、 主戰(zhàn)場[3]. 線上線下混合式“金課”建設(shè)就是在國家已經(jīng)建好的線上課程基礎(chǔ)上， 對課堂教學(xué)進(jìn)行重組和改革， 以適應(yīng)新時代新工科人才的培養(yǎng). “金課”就是具備高階性、 創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度， 即“兩性一度”的課程. 其不僅僅是知識的簡單傳授， 而且是綜合培養(yǎng)學(xué)生的知識能力素養(yǎng)和高級思維. 授課內(nèi)容貼近時代前沿， 具有一定的難度， 不是學(xué)生按部就班的聽課就能全部掌握， 而是“跳一跳才能夠得著”， 需要花時間和精力去學(xué)習(xí). 教學(xué)方式具有先進(jìn)性、 創(chuàng)新性， 教師需要花費大量心思去備課和設(shè)計. 近年來， 國家大力發(fā)展與建設(shè)了大批在線開放課程， 學(xué)生可以很方便地從在線開放課程平臺獲取相應(yīng)課程的教學(xué)視頻及相關(guān)資源， 也可隨時隨地與知名高校學(xué)生一同上課， 體現(xiàn)了教育公平性， 但學(xué)生利用在線開放課程在學(xué)習(xí)中遇到的問題卻不能及時得到解決， 在實踐訓(xùn)練方面也存在欠缺和不足[4]. 課堂教學(xué)是目前高校人才培養(yǎng)的主要模式， 相較于線上課程具有很大的優(yōu)勢， 教師跟學(xué)生處于同一空間和場景， 能夠言傳身教且互動方便， 可以隨時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)， 及時調(diào)整自己的教學(xué)方案. 隨著移動互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和手機(jī)的普及， 這種課堂教學(xué)方式很容易出現(xiàn)低頭族和大面積爬倒一片的現(xiàn)象， 如何把線上課程和線下課程有機(jī)地結(jié)合起來， 給授課教師帶來了挑戰(zhàn). 因此， 建設(shè)線上線下混合式課程對新工科人才的培養(yǎng)至關(guān)重要.

C語言程序設(shè)計在很多工科類專業(yè)中作為專業(yè)基礎(chǔ)課程， 具有很強(qiáng)的應(yīng)用性. 對于我院來說， 電子信息工程、 物聯(lián)網(wǎng)工程和智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)都開設(shè)這門課程， 而且這3個專業(yè)對C語言程序設(shè)計的培養(yǎng)目標(biāo)基本一致. 其教學(xué)目標(biāo)為： 學(xué)生通過學(xué)習(xí)C語言的語法規(guī)則， 能夠掌握一些較為簡單的算法， 具備計算思維和分析問題的能力； 通過實驗環(huán)節(jié)， 增強(qiáng)動手能力， 鞏固所學(xué)的理論知識， 并初步積累編程經(jīng)驗； 通過課程綜合實踐， 增強(qiáng)學(xué)生思考問題、 解決問題的能力， 激發(fā)創(chuàng)新性思維， 能夠解決一些比較復(fù)雜的程序課題， 為今后專業(yè)學(xué)習(xí)奠定堅實的編程基礎(chǔ). 因此， 本文以C語言程序設(shè)計課程為例， 探討新工科背景下的線上線下混合式金課建設(shè).

1 C語言程序設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀

C語言程序設(shè)計作為高校理工科專業(yè)的一門傳統(tǒng)課程， 在課程體系中起著至關(guān)重要的作用， 不僅體現(xiàn)在課程體系與知識結(jié)構(gòu)上， 而且體現(xiàn)在編程思維、 實踐能力的塑造性上. 這門課程貫穿了電子信息工程專業(yè)學(xué)生本科四年的學(xué)習(xí). 目前， 工科專業(yè)一般在第二學(xué)期開設(shè)這門課程， 是學(xué)生在對專業(yè)認(rèn)識還比較模糊的前提下接觸到的第一門編程課程. 雖然應(yīng)用案例豐富， 但是課本中的例題的選擇比較陳舊， 內(nèi)容抽象， 環(huán)環(huán)相扣， 教師在教學(xué)過程中也很少引申， 很少結(jié)合生活實例更新教學(xué)內(nèi)容. 如果還是以傳統(tǒng)的教學(xué)方法“填鴨式”的教學(xué)， 隨著課程難度的增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性會逐漸降低甚至喪失， 會直接導(dǎo)致本課程的教學(xué)效果欠佳， 也會影響與該課程關(guān)聯(lián)緊密的課程的學(xué)習(xí)， 從而難以保證教學(xué)質(zhì)量. 而且對于學(xué)生的計算思維的培養(yǎng)欠缺， 也會導(dǎo)致學(xué)生能聽懂老師講的知識， 但不會自己編寫程序， 不能學(xué)以致用和解決實際問題， 這也是與新工科的培養(yǎng)理念不符的.

2 基于雨課堂的混合式C語言程序設(shè)計課程改革

2.1 基于雨課堂的教學(xué)模式設(shè)計

雨課堂是清華大學(xué)與學(xué)堂在線共同推出的一款智慧型的混合式教學(xué)工具， 其可以在電腦或手機(jī)端下載， 之后可以通過PPT或手機(jī)即時通迅， 發(fā)布課前預(yù)習(xí)課件或視頻， 課中授課、 彈幕或投稿， 課后布置習(xí)題作業(yè)、 試卷等， 實現(xiàn)課前、 課中、 課后全覆蓋. 雨課堂能夠把傳統(tǒng)課堂和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合起來， 教師在教學(xué)活動中起引導(dǎo)、 啟發(fā)、 監(jiān)控和管理的作用， 強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、 主動性和參與性， 把學(xué)生吸引到課堂中來. 還可以通過發(fā)課堂紅包對課堂上答題正確的學(xué)生給與鼓勵， 從而進(jìn)一步提高教的質(zhì)量和學(xué)的效果[5-8]. 以學(xué)生為中心的教學(xué)模式如圖1所示.

圖1 以學(xué)生為中心的教學(xué)模式

基于雨課堂的混合式教學(xué)模式的構(gòu)建主要從課前、 課中、 課后三個步驟對教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計， 其設(shè)計圖如圖2所示.

圖2 基于雨課堂的教學(xué)模式設(shè)計圖

例如， 在講解循環(huán)結(jié)構(gòu)時， 為了完成學(xué)習(xí)目標(biāo)， 制定本模塊的教學(xué)活動如表1所示.

表1 循環(huán)結(jié)構(gòu)模塊教學(xué)過程

2.2 結(jié)合生活實際更新教學(xué)案例， 改進(jìn)教學(xué)方法

針對課本內(nèi)容案例陳舊的問題， 結(jié)合生活實際， 選取直觀易懂或應(yīng)用廣泛的案例， 以及更新教學(xué)理念和方法， 并采用啟發(fā)式、 體驗式教學(xué)， 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注時代前沿和相關(guān)科學(xué)問題. 課下可以查看相關(guān)參考文獻(xiàn)， 拓寬課堂知識的外延， 從而培養(yǎng)學(xué)生的編程素養(yǎng)和計算思維. 例如在講解循環(huán)結(jié)構(gòu)的時候， 結(jié)合大部分工科專業(yè)都開設(shè)的單片機(jī)原理與應(yīng)用課程， 在教學(xué)中以延時程序、 流水燈程序、 數(shù)碼管輪顯程序為例， 了解循環(huán)結(jié)構(gòu)的邏輯運算和邏輯結(jié)構(gòu). 之后可以此為契機(jī)， 開發(fā)更多更貼近學(xué)生生活的案例. 例如， 為了讓學(xué)生理解數(shù)組的應(yīng)用， 讓學(xué)生了解在大數(shù)據(jù)時代， 大量信息和數(shù)據(jù)是如何采集和存儲的， 垃圾郵件過濾、 智能手機(jī)自動翻譯、 Siri的語音識別等很多人工智能現(xiàn)象的關(guān)鍵算法， 核心都是數(shù)組數(shù)據(jù)處理. 課堂上可以運用啟發(fā)式、 體驗式教學(xué)， 并將理論與實際問題相結(jié)合， 由淺入深， 使得原本抽象難懂的計算方法變得淺顯易懂， 從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和興趣.

2.3 加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)與指導(dǎo)， 注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)

C語言程序設(shè)計課程的實踐教學(xué)包括課內(nèi)實驗、 課外的開放性實驗和創(chuàng)新性實驗. 實踐環(huán)節(jié)是增強(qiáng)學(xué)生動手能力、 創(chuàng)新能力、 分析問題解決問題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 為了更好的達(dá)到實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)目標(biāo)， 課內(nèi)實驗一般提倡學(xué)生利用業(yè)余時間先寫好， 之后在課內(nèi)有限的時間進(jìn)行調(diào)試和解決錯誤， 以避免學(xué)生大部分課內(nèi)時間都用在代碼的錄入上. 課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)的考核是按照學(xué)生任務(wù)的完成情況確定的. 課外的開放性實驗和創(chuàng)新性實驗主要是通過學(xué)生參與到學(xué)校的開放實驗室項目、 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和教師的課題進(jìn)行的， 并鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新和創(chuàng)造發(fā)明， 在指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下和學(xué)生的積極參與下. 學(xué)院給予經(jīng)費支持， 學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了進(jìn)一步提升. 我院課程組利用C語言編寫的“鄭州市寵物管理系統(tǒng)”、“醫(yī)用智能配藥機(jī)項目”、“自行車運動員機(jī)能狀態(tài)數(shù)據(jù)分析平臺”等程序都有學(xué)生參與并且取得了“鄭州市科技進(jìn)步二等獎”、“全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎”等成績， 所帶領(lǐng)的學(xué)生參加2019年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽——智能巡線機(jī)器人項目獲得一項國家二等獎和三項河南省一等獎. 新模式實踐環(huán)節(jié)使學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性、 課程學(xué)習(xí)的廣度、 解決問題的思路、 實踐動手能力都得到了提升. 通過這門課程的學(xué)習(xí)和實踐環(huán)節(jié)的鍛煉， 可以大大提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng).

3 結(jié)語

本文按照“兩性一度”的金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)， 以培養(yǎng)新工科人才為目標(biāo)， 探討線上線下混合式金課建設(shè)的策略， 以C語言程序設(shè)計課程為例， 從教學(xué)模式設(shè)計、 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和教學(xué)方法的改進(jìn)及實踐環(huán)節(jié)的開展幾個方面， 具體討論課堂教學(xué)的改革， 以期實現(xiàn)線上線下混合式金課的建設(shè). 在今后的教學(xué)中， 我們課題組將繼續(xù)完善、 創(chuàng)新與實踐， 探索新的教學(xué)模式， 提高課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量.