工程教育認(rèn)證下的C語言課程教學(xué)改革
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摘要：為了滿足工程教育認(rèn)證中以學(xué)生為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)理念，針對(duì)目前C語言教學(xué)存在的問題，教師在教學(xué)過程中根據(jù)對(duì)該課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和方法的分析，結(jié)合學(xué)生能力培養(yǎng)和發(fā)展的需求，使用O-AMAS的有效教學(xué)模式進(jìn)行C語言課程教學(xué)活動(dòng)的重新設(shè)計(jì)，摒棄傳統(tǒng)“滿堂灌”的方法，采用多元化教學(xué)模式，實(shí)施有效測(cè)評(píng)和反饋，全面掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，幫助學(xué)生快速整合所學(xué)知識(shí)，積極主動(dòng)地融入教學(xué)過程中，從而提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的新型人才。
關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；O-AMAS有效教學(xué)；C語言；有效測(cè)評(píng)
1引言
在全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，工程技術(shù)人員的跨境流動(dòng)變得越來越頻繁。在三項(xiàng)國際工程教育認(rèn)證協(xié)議中，華盛頓協(xié)議具有最高的知名度，最具權(quán)威性和影響力，它是一種工程學(xué)學(xué)位相互認(rèn)可的體系，符合最完整的四年制國際本科教育體系。其核心內(nèi)容是每個(gè)成員國認(rèn)證的工程專業(yè)培訓(xùn)課程具有相當(dāng)?shù)牡韧浴?016年6月2日，中國正式成為《華盛頓協(xié)定》的第18個(gè)成員。這一重要的里程碑標(biāo)志著中國工程人才培養(yǎng)正式進(jìn)入國際化和標(biāo)準(zhǔn)化[1]。由此，國內(nèi)越來越多高校開始跨入工程教育專業(yè)認(rèn)證的行列。如今，工程教育專業(yè)證書是中華人民共和國教育部《關(guān)于普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作評(píng)估的意見》中“五合一”教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系不可缺少的一部分。工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)于課程改革提出了詳細(xì)的要求和指導(dǎo)，需要緊密聯(lián)系培養(yǎng)過程和培養(yǎng)目標(biāo)開展課程建設(shè)和改革，按照工程認(rèn)證中基于產(chǎn)出的教學(xué)理念，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，明確課程學(xué)習(xí)對(duì)于畢業(yè)能力的支撐，設(shè)計(jì)教學(xué)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，改革教學(xué)方法和考核方式，最終達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)和能力培養(yǎng)目標(biāo)。C語言課程通常是高校理工科專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，但即便是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，通過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生也難以真正認(rèn)識(shí)和理解C語言，無法與后續(xù)課程有效銜接，解決現(xiàn)實(shí)的專業(yè)問題。因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的三個(gè)核心概念[2]：“以學(xué)生為中心；基于結(jié)果的教育（OBE）；持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)（CQI）”。如何提高C語言課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能夠在工程實(shí)踐中學(xué)以致用，成為當(dāng)前C語言課程教學(xué)的重點(diǎn)。
2O-AMAS教學(xué)模型以及C語言課程教學(xué)現(xiàn)狀
O-AMAS教學(xué)模型是南開大學(xué)有效教學(xué)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的以結(jié)果導(dǎo)向的有效教學(xué)模型。O-AMAS有效教學(xué)模型采用OBE教學(xué)設(shè)計(jì)思路，該模型包括教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)（Objective，O）、迅速激活（Activation，A）、多元學(xué)習(xí)（Multi-learning，M）、有效測(cè)評(píng)（Assessment，A）、簡要總結(jié)（Summary，S）五個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。該模型主要以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，以師生良性互動(dòng)為驅(qū)動(dòng)力，通過多種多樣的有效互動(dòng)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)而從教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容等方面展開，最終實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的有效統(tǒng)一，提升教學(xué)質(zhì)量。該理念方法與工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念：“以學(xué)生為中心；基于結(jié)果的教育（OBE）；持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)（CQI）”不謀而合。目前，C語言程序設(shè)計(jì)課程開設(shè)在新生入學(xué)后第一學(xué)期，大部分學(xué)生依舊延續(xù)高中階段的學(xué)習(xí)方法，還沒有學(xué)會(huì)如何使用計(jì)算機(jī)思維處理問題。另外，部分教師存在教學(xué)理念陳舊，教學(xué)方法單一的問題，他們往往過分注重知識(shí)的傳授，忽視了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。再加上當(dāng)前采用的課程考核方式單一，缺乏對(duì)整個(gè)教學(xué)過程的監(jiān)督和考核，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，雖然掌握了各知識(shí)點(diǎn)的概念和基礎(chǔ)的C語言語法、結(jié)構(gòu)，但在知識(shí)點(diǎn)的靈活應(yīng)用、算法設(shè)計(jì)方法和調(diào)試分析上還缺乏求解工程實(shí)際問題的科學(xué)思維能力、算法設(shè)計(jì)能力和編程實(shí)現(xiàn)能力[3]。O-AMAS有效教學(xué)模型層次設(shè)計(jì)清晰，目標(biāo)明確，教學(xué)體驗(yàn)感強(qiáng)，可適用于各類課程改革。因此，針對(duì)目前C語言課程教學(xué)中存在的問題，對(duì)照工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)以及本課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，本文重新梳理了教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方法，采用O-AMAS教學(xué)模式對(duì)課程的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)能力和程序編程能力為目標(biāo)，進(jìn)而有效提升C語言課程的教學(xué)質(zhì)量。
3O-AMAS有效教學(xué)模式在C語言課程教學(xué)中的應(yīng)用
O-AMAS有效教學(xué)模式是當(dāng)前信息時(shí)代開展有效課堂教學(xué)的一種較為先進(jìn)的教學(xué)模式。為培養(yǎng)符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的新工科人才，本文結(jié)合O-AMAS有效教學(xué)方法：目標(biāo)設(shè)計(jì)（Objective，O）、迅速激活（Activation，A）、多元學(xué)習(xí)（Multi-learn⁃ing，M）、有效測(cè)評(píng)（Assessment，A）、簡要總結(jié)（Summary,S）的5個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，課程教學(xué)改革過程如圖2所示。
3.1教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動(dòng)要達(dá)到的預(yù)期成果，是教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。C語言課程的總體目標(biāo)是要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)的程序設(shè)計(jì)理論知識(shí)，形成良好的計(jì)算機(jī)思維，并能應(yīng)用所學(xué)解決生活中簡單的問題案例。針對(duì)本科C語言的課程特點(diǎn)，教學(xué)目標(biāo)可以劃分為“語句、理解、應(yīng)用、分析”四層水平。根據(jù)O-AMAS有效教學(xué)方法，教師應(yīng)對(duì)照教學(xué)目標(biāo)SMART原則：Spe⁃cific、Measurable、Achievable、Realistic、Timed，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)大綱中存在的目標(biāo)不清晰，學(xué)生理解困難等問題進(jìn)行研究、修改，并在每一階段教學(xué)過程中持續(xù)修正和完善。
3.2迅速激活
在今天這個(gè)信息技術(shù)高速發(fā)展的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，呆板教條的傳統(tǒng)教學(xué)模式禁錮了學(xué)生鮮活的思維，死氣沉沉的課堂阻礙了學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，簡單的知識(shí)傳授已經(jīng)滿足不了學(xué)生們的創(chuàng)新需求。為此，學(xué)會(huì)如何激活課堂，吸引學(xué)生注意力，如何突出學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過程，主動(dòng)去探索發(fā)現(xiàn)是非常必要的。教師可以通過創(chuàng)設(shè)寬松、和諧的教學(xué)情境，使學(xué)生以一個(gè)放松的心情接受知識(shí)。也可以在教學(xué)過程中使用有趣小故事導(dǎo)入到課程開始，引入課程。比如，在講到C語言中基本結(jié)構(gòu)之分支結(jié)構(gòu)時(shí)，可以選擇學(xué)生比較關(guān)心“獎(jiǎng)學(xué)金問題”作為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析如何用C語言編程實(shí)現(xiàn)學(xué)校的獎(jiǎng)學(xué)金分配制度。在講到指針中關(guān)于內(nèi)存地址和存儲(chǔ)計(jì)算的知識(shí)時(shí)，可以用一個(gè)分格的紙盒模擬內(nèi)存，每個(gè)格子用二進(jìn)制地址編號(hào)；用卡片代表變量，卡片上寫上變量名和變量值。學(xué)生們兩個(gè)人為一組。一個(gè)同學(xué)隨機(jī)喊出指令，另一個(gè)同學(xué)隨即做出相應(yīng)的動(dòng)作。此游戲環(huán)節(jié)的設(shè)置，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使得學(xué)生對(duì)本部分知識(shí)點(diǎn)的掌握更加深刻。
3.3多元學(xué)習(xí)
多元學(xué)習(xí)探索是隨著教育改革的大背景產(chǎn)生的。所謂多元學(xué)習(xí)就是說學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法的多元化，學(xué)習(xí)內(nèi)容已不再是傳統(tǒng)單一的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)該囊括各種適合學(xué)生創(chuàng)造力、個(gè)性化發(fā)展的課程體系；學(xué)習(xí)方式也從傳統(tǒng)滿堂灌式教學(xué)，轉(zhuǎn)化為智慧課堂、網(wǎng)絡(luò)課堂以及線上線下多種方式同時(shí)進(jìn)行的混合式教學(xué)。在如今工程教育專業(yè)認(rèn)證的浪潮中，我們應(yīng)抓住機(jī)遇、快速行動(dòng)，利用智慧課堂、網(wǎng)絡(luò)課堂、移動(dòng)學(xué)習(xí)等多元化的交互式學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革[4]。由于C語言程序設(shè)計(jì)課程，每一章都有新的知識(shí)點(diǎn)和復(fù)雜的理論算法思想，也有很多需要學(xué)生實(shí)踐的環(huán)節(jié)等。因此可以按照?qǐng)D3所示流程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，首先合理設(shè)計(jì)問題，明確教學(xué)目標(biāo)，然后引導(dǎo)分析問題，明晰問題解決思路，然后引導(dǎo)學(xué)生小組討論或者主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)問題解決方案，完成本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建，最后由教師對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程以及學(xué)習(xí)內(nèi)容總結(jié)概括，使得學(xué)生更好地掌握程序設(shè)計(jì)課程的核心知識(shí)。
3.4有效測(cè)評(píng)
在教學(xué)過程中，有效的測(cè)評(píng)考核方法可以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和進(jìn)步。在課堂教學(xué)中利用即時(shí)測(cè)評(píng)或者互動(dòng)反饋結(jié)果實(shí)施互動(dòng)教學(xué)，教師根據(jù)接收到的即時(shí)反饋信息，調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)。比如，在C語言教學(xué)改革中，可以應(yīng)用在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的C語言程序設(shè)計(jì)課程在學(xué)生上交編程作業(yè)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告后，我們批改作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量很大，有時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且批改的結(jié)果不能及時(shí)反饋給學(xué)生。還有一些學(xué)生或是不會(huì)做或是偷懶不愿動(dòng)腦筋，經(jīng)常抄襲他人作業(yè)，只求蒙混過關(guān)。而作為教師很難快速完成作業(yè)的批改，也很難識(shí)別判斷出學(xué)生提交的作業(yè)或者實(shí)驗(yàn)是否存在抄襲等現(xiàn)象。但通過使用在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)一方面可以有效減少教師批改作業(yè)的時(shí)間，另一方面也可以形成更加合理的成績分析報(bào)告，使得教師對(duì)學(xué)生、學(xué)生對(duì)自身都有更加全面地了解。最后，將測(cè)評(píng)與反饋的結(jié)果及時(shí)生成或儲(chǔ)存學(xué)生課堂的相關(guān)數(shù)據(jù)，并建立學(xué)生成績數(shù)據(jù)庫電子檔案，進(jìn)而根據(jù)學(xué)生差異，實(shí)施個(gè)性化輔導(dǎo)，建立學(xué)生成長案例庫以供后續(xù)使用。從而有效地幫助學(xué)校或者教師進(jìn)行合理的課堂教學(xué)監(jiān)控和促進(jìn)教師改變教學(xué)行為，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)出符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的新型人才[5]。
3.5簡要總結(jié)
O-AMAS教學(xué)模型，將總結(jié)活動(dòng)主要分為兩部分：鞏固知識(shí)、反思深化。其中，鞏固知識(shí)活動(dòng)側(cè)重于游戲性的小活動(dòng)，比如“大家說，我來猜”“尋人bingo”“這個(gè)你會(huì)不會(huì)”這種方式的總結(jié)活動(dòng)，能夠很快吸引學(xué)生的興致，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。反思深化活動(dòng)包括“集體回顧”“飛行棋”“出門票”“ORID”“App”活動(dòng)，其中出門票也是一種比較實(shí)用的總結(jié)活動(dòng)，而“ORID”自我反思策略能夠有效反饋學(xué)生課堂講學(xué)，深化總結(jié)。C語言程序設(shè)計(jì)課程牽涉到很多的算法學(xué)習(xí)。比如，C語言的排序算法就分為冒泡排序、選擇排序、插入排序、希爾排序、快速排序等，而理解一個(gè)算法并不僅是能把一個(gè)算法表面上的東西記住，自己能復(fù)寫出來。而是要理解算法的核心思想，以及為什么選擇該算法，與其他算法相比，運(yùn)用該算法有什么優(yōu)勢(shì)？并且學(xué)會(huì)舉一反三，運(yùn)用該算法解決其他同類型的題目，而不是局限于問題和算法本身。在課堂總結(jié)中，通過以上這些問題，讓學(xué)生利用“Objective事實(shí)”“Reflective感受”“Interpretive詮釋”“Deci⁃sional行動(dòng)”此四個(gè)ORID元素來進(jìn)行自我反思總結(jié)。結(jié)果是否正確。通過這樣的課堂總結(jié)活動(dòng)，使得學(xué)生對(duì)算法的理解不再停留于表面，而是徹底弄懂、弄通、掌握該算法的核心用途。每個(gè)算法分析都采用這種總結(jié)方法，算法種類再多，學(xué)生也能夠分清各自的特點(diǎn)，進(jìn)而更好地掌握課堂所學(xué)，從而向工程教育人才認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)逐步靠攏。
4結(jié)語
基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)C語言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了教學(xué)改革?；贠-AMAS教學(xué)模型，對(duì)課程的教學(xué)過程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)理念。課堂教學(xué)結(jié)束后，設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)目標(biāo)一致的測(cè)評(píng)方式與測(cè)評(píng)內(nèi)容對(duì)教學(xué)的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)。并在測(cè)評(píng)過程中給予及時(shí)的評(píng)價(jià)與反饋，提升教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而建立和完善符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的人才培養(yǎng)體系。
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作者：李閃閃 潘正高 田文泉 高銘悅 單位：宿州學(xué)院
