工程教育认证背景下高级语言程序设计实验环节教学改革研究

关键词：工程教育专业认证；高级语言程序设计；实验教学；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）18-0121-03

0 引言

工程教育专业认证是一种国际上广泛认可的工程教育质量评估方法。它通过对工程教育的关键环节进行严格控制，确保学生掌握了从事工程技术领域工作所需的核心知识和能力[1]。2015年3月，中国工程教育认证协会发布了《工程教育认证标准（2015年版）》[2]（以下简称“《认证标准》”） 。《认证标准》强调的核心理念是将学生放在教育过程的中心，以学生达成工程教育毕业要求和适应工程技术领域的素质要求为目标，从底层开始设计教育培养方案。此认证的主要目的在于培养学生的创新和实践能力，满足实验环节教学改革的需求[3]。

高级语言程序设计（C语言程序设计）课程是高校计算机科学与技术专业的一门核心课程，同时该课程也是一门实践性非常强的课程。这门课程结合了理论教学和实验教学两个方面，旨在使学生们不仅掌握重要的课程知识点，还能通过实际操作来深入理解那些理论上抽象且复杂的概念。实验环节的教学部分着重于培养学生的动手操作能力、解决实际问题的能力以及知识的综合应用能力[4-6]。为了提高C语言程序设计课程教学效果，在重视理论教学的同时，也要加强实验环节的教学。同时，在工程认证以及教育改革背景下，对课程中实验环节的教学方法进行改革与研究，对于提高教学质量和推动创新应用型人才的培养具有重大的现实意义。

1 C 语言课程实验环节教学中存在的问题

1.1 实验环节教学目标与现实需求之间的脱节

目前，C语言课程实验环节的教学在很多工程教育体系中仍然沿用着传统的教学模式，这导致了教学目标与行业及市场的实际需求之间存在明显的脱节。传统的实验环节教学重点通常放在基础语法规则和程序结构的理解上，而较少关注于如何将这些理论知识应用于解决实际工程问题。这种情况在学生毕业后步入职场时变得尤为明显。工程行业，特别是软件和信息技术行业，正在迅速发展并不断推出新技术。这些领域要求工程师不仅要精通编程基础，还需要具备项目管理、团队合作、创新思维以及应对复杂系统设计和维护的能力。然而，如果教学内容只局限于基础编程技能，学生将很难适应这种快速变化的工作环境，更不用说在竞争激烈的就业市场中脱颖而出了。因此，为了缩小这一差距，教学目标需要重新设计，以更好地符合当今工程技术领域的需求，特别是在增强学生的实践能力和创新思维方面。

1.2 实验环节教学内容与方法的局限性

C语言程序设计实验环节的教学内容和方法在多个方面显示出了其局限性，这在一定程度上阻碍了学生能力的全面发展。首先，在教学内容方面，当前的课程往往集中于语言的基础语法和传统的编程技巧，缺乏对最新技术趋势和工业应用的覆盖。例如，现代软件开发越来越多地依赖于诸如云计算、大数据处理等先进技术，但这些内容在传统的C语言课程中往往被忽略。其次，就教学方法而言，许多课程依旧采用自上而下的讲授方式，学生被动接受知识，缺乏足够的互动和实践机会。这种模式限制了学生的创造性思维和问题解决能力的发展，不利于培养适应现代工程挑战的综合技能。因此，C语言课程的教学内容和方法需要进行现代化改革，更多地融入创新元素和实践环节，以提高课程的适应性和实用性。

1.3 考核方式与反馈机制的不足

在C语言程序设计实验环节的教学中，考核方式和反馈机制扮演着关键角色，然而当前的实践中存在明显的不足。首先，考核方式往往受限于传统的考试和实验报告，过度关注学生对理论知识的掌握，而忽视了实际编程技能和项目开发的评估。这种评估方式会导致对学生综合能力的评价不够全面，无法有效衡量其在实际应用中的表现。传统考试和实验报告的依赖性使得评估更偏向于理论层面，缺乏对实际编码和项目实践的全面了解。这造成了学生在实际应用中可能缺乏足够的实践经验，从而无法充分展现其实际技能。更为重要的是，这种评估方式无法全面考查学生在创新思维、问题解决和团队协作等现代工程领域关键技能方面的表现。这一点尤其重要，因为现代工程实践不仅要求理论知识，还需要学生具备创新和团队协作的能力。

因此，目前的考核方式存在的问题在于未能全面考量学生在实际项目中的综合表现，无法真实反映其在创新和团队协作方面的潜力和水平。这一不足制约了学生在实际工程领域中的全面发展，需深入反思和创新现有的考核方式和反馈机制。

2 C 语言程序设计实验环节教学方法探索

2.1 基于学生为中心的实验环节教学方法改革

《认证标准》把学生放在核心地位，强调以学生的学习过程和成效为主要评价标准。该标准强调了理论知识与实践技能、工程应用能力的整合，旨在激发学生的主动性和积极性，培养他们主动思考、分析和解决问题的能力。以学生为中心的实验环节教学方法改革主要包括：基于项目驱动的学习、促进主动学习和个性化学习路径。

在以学生为中心的教学改革中，项目驱动的学习方法扮演着至关重要的角色。这一方法鼓励学生积极参与实际编程项目，将他们所学的理论知识应用于解决真实问题。这不仅使学习更具实践性和相关性，同时帮助学生更深刻地理解C语言编程在现实世界中的应用。项目驱动的学习激发了学生的创新思维，因为他们需要主动探索解决方案，而不仅仅是遵循预设的指令。这种方法培养了学生的实际动手能力和解决问题的能力，为他们未来的职业发展打下坚实基础。

为更好地实现以学生为中心的教学，教育者需要积极促进学生主动学习。这可通过采用翻转课堂、组织小组讨论和布置自主研究任务来实现。在这一模式下，学生在课前通过观看视频、阅读材料等方式自主学习基础概念，而课堂时间则专注于深入讨论、解决实际问题和探索更深层次的知识。这种方法不仅显著提高了学生的参与度，还强化了他们的批判性思维和自主学习能力。通过营造积极的学习环境，教育者能够激发学生的学习热情，使其在教育过程中更主动、更深入地参与。

个性化学习路径赋予学生根据个人兴趣和能力调整课程内容和难度的权利。这种教学方式通过提供多层次的挑战、选修课程和量身定制的学习材料，满足了不同学习者的独特需求。在个性化学习中，学生被鼓励按照自己的学习步调前进，保证他们能够深入研究最吸引他们的领域。这种教育模式旨在激发学生的学习兴趣，提供一个灵活、自主的学习环境，让每个学生都能充分发挥其潜力。通过个性化学习，学生能够更好地适应自己的学科偏好，培养出更深层次的专业知识，为未来的职业发展奠定坚实基础。

2.2 改革实验环节教学内容和方法

在对C语言程序设计实验环节教学内容的改革中，我们采取了三个核心策略。首先，引入了最新的编程技术和工具，包括更新的开发环境和行业标准的编程实践，以确保课程与时俱进。其次，我们通过结合真实的工程案例，提高了课程的实践性和应用性，帮助学生更好地理解理论在实际工程中的应用。最后，我们强调了跨学科内容的整合，将数据科学、人工智能、网络安全等领域的知识融入课程中，以培养学生的全面技能和多领域应用能力。这些改革举措共同助力于打造一个更加全面、创新和实用的C语言程序设计实验教学体系。

为了使C语言程序设计课程保持时效性，至关重要的一步是引入最新的编程技术和工具。这包括最新的开发环境、版本系统，以及与当前行业标准相符的编程实践。通过将这些现代工具和技术纳入课程，学生不仅能学习到C语言的基本概念，还能够了解和掌握行业内当前使用的最先进的技术，从而更好地为未来职业生涯做准备。

更新课程内容时，将实际工程案例融入教学变得至关重要。在实验环节的教学中，应当引入一系列具有综合性、设计性、研究性和创新性的真实工程项目，使学生能够在实际的环境中应用所学的C语言编程知识。这种以案例为基础的教学方法不仅使学生能直观地看到理论在实际工程中的应用，还促进了他们对于复杂工程问题的理解和分析。通过实际案例的深入研究，学生可以学习到如何在现实世界中解决问题，并在此过程中锻炼和提升他们的批判性思维能力。此外，通过参与这些实际工程项目，学生还可以培养出面对未知挑战时的创新思维和自我导向学习能力，这对于他们未来的职业发展至关重要。

C语言程序设计课程的创新发展需要致力于融合跨学科内容，将数据科学、人工智能、网络安全等多个领域的基本概念和技术有机整合到课程中。这一全新的教学理念旨在拓展学生的知识体系，不仅令其深刻理解C语言的基础和应用，更在实际场景中培养学生的综合能力。通过跨学科整合，学生能够在学习C 语言的同时探索其在不同领域的广泛应用，从而更好地应对未来工作挑战。数据科学的引入使学生能够利用大数据进行程序设计，培养数据分析和处理的能力；人工智能的涉足则使其了解智能算法和模型，为未来人工智能领域的发展做好准备；而融入网络安全则使学生关注程序设计中的安全性和防护机制。这种跨学科整合不仅仅是为了拓展知识领域，更是为了培养学生更全面、更具适应性的技能，使他们在面对复杂多变的现实问题时能够游刃有余。这一教学理念的实施将为学生提供更为综合和前瞻的学术体验，为其职业发展打下坚实基础。

2.3 考核方式与反馈机制的优化

在改进C语言程序设计实验考核方面，应减少对传统试卷理论考试的依赖，采取创新的考核方法，着重于全面评估学生的编程技能，加大实践考核的比重[7]。具体来说，我们建议在C语言程序设计课程中增加实验成绩的权重，将每一章节如程序设计、数组、函数、指针、结构体等结束后的编程练习全面纳入实验成绩的评估范围。此外，我们采用即时评价的方式，主要关注学生程序设计的正确性、题目要求的完成度、算法执行效率以及调试过程的完整性。为了激发学生的创新精神，我们鼓励启发式讨论，充分激发学生的主动性和创造力，鼓励学生尝试多种解决方案来实现算法功能，对于那些能够提出多种解决方案并对程序进行改进的学生，我们会在实验成绩中给予额外的认可。

为了确保教学方法的有效性并提升学生的参与感，应当建立一个系统而高效的反馈机制。学生可以通过多种方式，如匿名问卷、小组讨论或一对一会议，定期向教师提供对课程内容、教学方法以及实验活动的全面反馈。这一完善的反馈系统不仅有助于教师及时了解并改进教学方法，更让学生感受到他们的声音在教学中的重要性，从而促进了他们的学习参与和投入。这种紧密的互动过程不仅有助于提升教学质量，还营造了一个积极、开放的学习环境，激发学生更高的学术热情和自主学习动力。通过建立这样的反馈机制，我们能够培养学生主动思考和解决问题的能力，促使他们在学术探究中更具创造性和独立性。这一系列努力旨在打造一个互动性强、学习效果显著的教学体系，为学生提供更丰富、深入的学习经验。

3 总结和展望

本论文系统地探讨了在工程教育认证的背景下，对高级语言程序设计（以C语言为例）实验环节教学方法的必要改革。研究首先指出了现有实验环节教学方法的局限性，特别是在教学目标、内容，以及评估和反馈机制方面。随后，论文提出了一系列的改革措施，包括采用以学生为中心的教学方法、改革实验环节教学内容以及优化考核方法和反馈机制。这些改革旨在更好地符合工程教育认证的标准，同时提高学生的实际编程技能和创新能力。

对于未来的实验环节教学方法改革，我们预期将继续向着更加灵活、互动和技术驱动的方向发展。随着新技术的不断涌现，如人工智能和大数据，课程内容需要不断更新以保持其时效性和相关性。此外，为了更好地适应不断变化的工业需求，实验环节的教学方法应更加重视实践和项目驱动的学习。同时，考核方式和反馈机制也将更加多元化和精细化，以全面评价学生的学习成果和发展潜力。总的来说，这些改革将共同推动工程教育向更高质量和实用性的方向发展，更好地帮助学生应对未来的职业挑战。