学科竞赛引导“专创融合”《C语言程序设计》课程改革研究

学科竞赛引导“专创融合”《C语言程序设计》课程改革研究

许化强

山东师范大学物理与电子科学学院 山东济南 250358

摘要：

本文分析了《C语言程序设计》课程的教学现状，结合“双创”教育等背景下对高校人才培养的新需求，研究了学科竞赛引导“专创融合”课程教学模式，从教学内容、教学模式、实践模式、考核方式和团队建设5个方面进行了分析。该教学模式可以调动学生的学习兴趣和主动性，有助于提高学生的实践能力和创新应用能力。

关键词：学科竞赛；“专创融合”；C语言程序设计；课程改革

一、引言

随着经济的蓬勃发展，科技进步和技术革新层出不穷。在此背景下，国家于2016年提出了“新工科”概念，从而响应新兴产业的需求。“新工科”体现出了引领性、交融性和创新性等特征，其中创新应用能力是对新工科背景下高校人才培养的首要能力要求[1]。党的十九大报告中明确“创新是引领发展的第一动力，是建设现代经济体系的战略支撑”。创新创业教育是适应经济社会和国家发展战略需要而产生的一种教学理念与模式[2]。2018年，国务院颁布了《关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》，对创新创业教育提出了新的要求[3]。创新创业离不开专业知识的储备，因此高校各专业课程的教学自然是“双创”教育的主阵地。如何更好的将“双创”教育融入专业课程教学中，是高校开展教学改革研究的重要课题。目前学科竞赛越来越多，越来越受到高校的重视。各种高水平学科竞赛在综合运用专业知识的基础上，对培养大学生的创新精神和实践能力发挥着重要的作用[4]。本文以相关学科竞赛作为引导，以《C语言程序设计》课程为例，探讨将专业课程学习和创新教育融合在一起，革新教学内容、教学模式和考评标准。

二、课程教学现状

《C语言程序设计》是实践性、应用型很强的一门课程，是其它专业课的先导课程。本课程是电子类专业的专业必修课。教学基本目标是通过课程学习，使学生掌握一种计算机编程语言，具备基本编程实践能力，能够灵活运用编程方式创新性的解决各种问题。因此，理论与实践结合、学以致用是本课程的基本特点。本课程是其它课程如单片机、嵌入式等后续课程的基础，学习效果直接影响其它课程的学习。传统的教学方式一般包括课堂教学和实践教学，教师通过课堂教学讲授理论知识，学生通过实践教学验证语法理论，提高实践水平。传统教学方式中存在一些问题：其一，C语言语法知识繁多，内容抽象，学生学习较为枯燥，兴趣不高，学习成果较少。其二，作为先修课程，学生无法建立专业知识体系，学习目标不明确，缺乏主动性。其三，课堂教学以教师讲授为主，受限于有限的课时，无法讲授所有知识点。实践教学中题目比较基础，形式单一，以验证性为主，缺乏创新性实践题目，学习延伸性效果不好。最后，考核方式比较单一，以卷面成绩为主，缺乏实践能力和创新能力的考核。基于存在的这些问题，在“双创”教育背景下，需要对《C语言程序设计》的教学模式进行创新，将“双创”教育融入专业课程教学，突出创新应用能力的培养，激发学生的学习兴趣和学习主动性。

三、学科竞赛引导课程改革

高校学科竞赛由各级教育主管机构或专业学会举办，旨在综合考察学生综合运用专业知识解决实际问题的能力。学科竞赛本质上是一种综合性实践活动，是传统实践教学的提升，促进学生从理论学习到创新应用的转换。以学科竞赛作为抓手，将“双创”教育融入课程教学即为学科竞赛引导下的“专创融合”课程教育模式[5]，实现以赛促教，以赛促学。电子类专业学生经常参加的与本课程相关的学科竞赛有全国大学生智能车竞赛和电子设计大赛等竞赛。课程教学中引入这些学科竞赛，重组理论知识，优化教学模式，基于学科竞赛中的问题设置实践题目，搭建课外实践平台，帮助学生课程期间、以及课程后续的连续学习与实践，鼓励学生参加各级学科竞赛，引导学生在解决问题的过程中掌握问题背后的知识，形成自主学习的能力，培养创新意识和能力，将理论学习和创新应用有机结合起来。

四、教学模式设计

(一)丰富教学内容

在学科竞赛引导“专创融合”教学模式下，需要准备更丰富的课程内容，满足学生课内课外的不同学习需求。根据学生的基础知识和发展喜好，可以将学生简单分为两类。第一类学生基础较弱或者对扩展知识领域不感兴趣；第二类学生基础较好，学习能力强，期待通过学科竞赛等方式扩展知识面，提高实践应用能力。对于第一类学生，按照教学大纲准备教学内容即可，制作教学PPT、在线教学视频和知识点视频、在线单元测试等，以满足学生的基本学习需求。实践教学方面，扩充一些具有趣味性和挑战性的实践题目，例如用C语言解决“棋盘格上的麦粒”，“百鸡百钱”，“孔融分梨”等问题。对于第二类学生，除了基本教学内容之外，还需要准备更多的学习内容，供学生自主学习，在学科竞赛等实践活动中开展创新性应用。挑战性实践题目主要来自学科竞赛。例如大学生智能车竞赛摄像头四轮小车的软件设计部分涉及灰度图像的存储、转换、去燥、赛道识别等问题。解决这些问题，除了需要数组等C语言基本语法知识，还需要二值图像、图像去燥、边线提取等数字图像处理知识及基本算法。这些知识内容虽然不在教学大纲内，但为了帮助学生理解及实现相关代码，也需要作为课外学习材料提供给学生。

(二)采用灵活的教学模式

在学科竞赛引导“专创融合”教学模式下，以C语言课程知识为基础，以相关学科竞赛、实践应用为导向，教学过程中注重创新思维的培养和创新应用能力的提升。在教学方法上，改变传统的以教师讲授学生听讲的单向知识灌输的教学模式，采用线上线下混合式教学方式，将学生放在教学的中心位置，鼓励学生线上自主学习、自主探索、积累问题。因此线下教学可以有的放矢，精讲多练，把更多时间放在实践练习、创新应用上，促使学生自主探究、开发创新潜能。

在教学组织方面，采用更灵活的教学模式，课程教学与学科竞赛相结合。根据学生兴趣，将学生分成学习实践小组，以源自学科竞赛的问题构建部分实践项目。综合采用小组教学、项目教学，PBL（Problem-Based-Learning）等先进教学模式，将实践、应用、创新贯穿整个教学过程。“专创融合”以学科竞赛为前导，以创业创新为驱动，结合课程理论知识与实践教学资源，促使学生以“学习产出”为目标，“带着任务”来学习，探索解决问题的可行途径，激励学生自主主动学习，培养编程实践能力、创新应用能力以及团队协作能力等综合素质。

(三)基于学科竞赛的实践模式

以学科竞赛作为抓手构建实践方式可以很好的激发学生的主动学习兴趣和创新潜能。以学科竞赛中的问题构建实践项目，学生在验证课程理论知识的基础上，可以进一步创新应用，解决新的学科竞赛问题。

除此之外，基于学科竞赛的实践方式可以帮助学生更好的构建专业知识体系。一个学科竞赛往往涉及多个课程、多个学科的专业知识，这就为学生在一个实践平台上跨越课程、持续实践、逐步提高创造了条件。例如全国大学生智能车竞赛中智能车的设计涉及电子信息工程专业多个课程的知识：软件方面涉及C语言、数据结构等课程，硬件方面涉及单片机、嵌入式、模拟电路、数字电路等课程。学生学习不同的课程都可以在智能车平台上找到可以验证、以及创新应用的知识点，帮助学习理顺专业知识体系。一门课程课堂教学结束并未意味着该门课程的学习就结束了。由于课堂教学时间有限，鼓励和引导学生在课外时间依托课程实践平台继续学习对深入掌握课程知识很有帮助。结合学院现有的智能车实验室、电子设计实验室、人工智能实验室等建设课程实践平台，使学生有继续学习实践的硬件依托，也可以进一步参加各种相关学科竞赛，在竞赛实践中提高专业实践能力和创新创业的能力。

此外，学科竞赛参赛队伍往往都是梯队配置，一支队伍的团队成员来自不同的年级，各有所长。有参赛经验的队员还会定期举办经验交流会。这为形成以老带新培养模式奠定了基础。围绕学科竞赛，学生在实践过程中不断得到老队员的指导，能够更快的掌握相关学科知识，在交流中激发创新思维，形成团队意识。

(四)行程式考评方式

针对《C语言程序设计》具有实践性、应用型的特点，课程的考评既需要考核学生对基本知识的理解，同时也需要考核学生的实践应用能力。传统的卷面考试方式在考核学生的实际编程水平和实践能力方面有所不足。因此采用行程式多方面考核方式代替单一的考试方式，更加注重过程性、生成性、个性化的评价。采用单元测试、期中考试、期末考试的方式重点考察学生对基础知识的掌握，所占成绩的比例分别为10%，10%和40%。对于实践应用能力，考核结果占成绩的40%。评价主体多元化，采用小组评价、自我评价、教师评价、创新评价等多种方式尽可能准确评价学生的真实水平。评价角度多维，如在小组评价中，充分评估项目成员的团队合作意识和能力，以及成员对项目的贡献。而在基于学科竞赛的实践项目中，通过考察代码的执行效果来评价小组团队的整体程序设计能力。此外对于参赛的学生，根据竞赛获奖以及学生在团队中的角色和贡献对评价结果进行修正。例如，在获奖团队中负责软件设计的学生其实践应用能力可以直接考核为优秀。

(五)教师团队建设

教师对教学过程起主导作用，在课程教学过程中，无论是教学设计、教学内容、教学模式及课程考核都是由教师主导。因此，这就需要教师不断提高自身认识，转变教育观念，不断开拓“专创融合”的视野。同时面对新时代日新月异的科技发展，专任教师需要走进企业一线，通过“产教融合”、企业师资培训等途径不断提升专业知识，紧跟时代步伐。学科竞赛涉及的知识点非常广，因此学科竞赛引导“专创融合”的课程教学团队需要由多个领域的教师组成。联合教授数据结构、单片机、嵌入式等课程的教师，建立专业性强、优势互补的教学团队，团队成员可以集体备课，根据自己擅长的领域进行资料的收集和整理，然后一起研究讨论和总结，对学生进行全方位的指导。

五、教学效果

最近3年，我们对电子类专业《C语言程序设计》课程逐步改革，实施学科竞赛引导“专创”融合教学模式，并不断进行完善，取得了一定的效果，具体体现在以下四个方面：

1）提高了学生的学习兴趣和学习主动性。以学科竞赛中程序设计部分作为实践指引，使学生产生了学习兴趣，同时树立了学习目标。因此，课程学习有的放矢，语法知识虽然琐碎，但在兴趣驱动下，学习主动性得以提高。学科竞赛涉及多个专业课程的知识，学生在参与过程中也了解了各门专业课程的作用和之间的关系，单门专业课程的学习不易迷茫。

2）提高了学生编写程序的能力。在以学生为中心，精简多练教学模式下，学生有更多的时间进行实践练习。在实践基础的验证性实验题目、通过程序设计方法解决生活中的一些趣味性问题以及探索具有挑战性的学科竞赛中的问题过程中，程序设计的能力和水平得以逐步提高。

3）提高了学生创新应用能力。最近3年，参加相关学科竞赛的电子类专业学生越来越多，获奖数量和层次也越来越高。以全国大学生智能车竞赛为例，2020年，2021年和2022年三年参加此竞赛的队伍数量分别为6支、11支和15支队伍，省级获奖数量也逐年增加。在国家级奖项方面，2020年获得1项国家二等奖，2021年获得4项国奖二等奖，而在2022年则突破了国家一等奖。这一定程度上说明了学生创新应用能力越来越高。

4）启发了学生的创新创业意识。在这种教学模式熏陶下，学生的创新创业意识也得到了一定程度的启发。每年参与大学生创新创业训练计划项目、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划大赛等相关创新创业类活动的学生也越来越多。

六、结束语

在《C语言程序设计》课程教学中以相关学科竞赛为抓手，融合“双创”教育，探索以新的教学模式和实践模式激发学生的学习兴趣和学习主动性，明确学习目标。以学科竞赛作为实践主线，帮助学生掌握课程知识、理顺专业课程之间的关系、构建专业知识体系，在实践过程中激发创新应用能力，在学科竞赛中收获更多学习成果，促进学生综合素质的提升以适应时代对高校人才的新要求。

[1]林健. 面向未来的新工科建设[J]. 清华大学教育研究. 2017,38(2):26-35.

[2]李大锦. 谈"专创融合"的课程建设[J]. 创新与创业教育. 2022,13(1):85-8.

[3]郭孟杰, 闫志利. 发达国家创新创业教育体系建设的特点及启示[J]. 创新与创业教育. 2022,13(3):147-56.

[4]高哲, 杨开一, 刘俏含. 以学科竞赛为途径的理工科大学生创新人才培养实践研究[J]. 创新创业理论研究与实践. 2022(6):177-99,87.

[5]刘战合, 杨波, 田秋丽. 强化学科竞赛牵引聚焦"专创融合"培养[J]. 西安航空学院学报. 2021,39(4):76-80.

详细地址：山东省济南市长清区大学路1号山东师范大学物理与电子科学学院 250358

联系方式：13969167160 xuhq@163.com

基金项目：山东师范大学2021年度“专创融合”特色示范课程建设项目（SDNU2021ZCRH002），2022年第五批校级实验教学改革项目（SYJG050215 学科竞赛引导《C语言程序设计》实验教学方法改革与实践）

作者简介：许化强（1982- ），男，山东济宁人，副教授，博士，主要从事多目标优化、进化计算方向的研究。