新工科背景下“C语言程序设计”课程教学改革探索

［摘 要］ “C语言程序设计”是地球物理学专业学生必修的一门重要的专业基础课。由于课程内容较多、实践性较强、部分知识点难度大，在传统教学过程中学生学习的主动性不足，教学效果有待改进。在新工科背景下，通过明确课程目标、强调课程思政的引领作用、增强教学互动、培养学生形成良好的编程习惯、建设全方位的考核评价机制等思路开展教学改革探索，培养具有社会责任感和爱国主义情怀、扎实理论基础和综合实践能力、刻苦钻研精神和创新意识的高级工程技术人才。

［关键词］ C语言程序设计；新工科；课程思政；教学改革；地球物理学专业

［基金项目］ 2021年度油气资源与勘探技术教育部重点实验室青年创新团队项目“智能驱动的地震资料高分辨率处理方法”（PI2021-01）

［作者简介］ 吴 娟（1984—），女，湖北十堰人，工学博士，长江大学地球物理与石油资源学院副教授，主要从事智能地震勘探、地震数据高分辨率处理研究；白 敏（1986—），男，河南西平人，工学博士，长江大学地球物理与石油资源学院副教授，主要从事智能地震勘探、地震信号处理研究

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）30-0083-04 ［收稿日期］ 2024-03-24

为推进高等教育改革，教育部积极推进新工科建设［1］。新工科建设需要加快培养新兴领域的工程科技人才，积极改造升级传统的工科专业平台，主动布局未来战略必争领域的人才培养。创新实践能力强且具有国际竞争力的高素质复合型新工科人才，不仅学科专业精深，具备多学科交叉融合的素质，而且能够自主学习新技术、新知识，具备解决现实问题的能力，还要能够在未来技术和产业中发挥引领作用，不仅技术上优秀，还应懂得社会、经济及管理，并兼具高尚的道德品质［2］。

在新工科背景下，面对挑战，抓住机遇，实现新发展、新飞跃是高校教师当前面临的首要问题，是时代发展的迫切需求［2］。长江大学地球物理学专业是省级一流本科专业，拥有1个以地球物理学作为主干学科的“智能油气勘探”湖北省优势学科群、1个国家级首批虚拟教研室建设试点项目（地震勘探课程虚拟教研室），拥有“油气资源与勘探技术”教育部重点实验室、中国石油天然气集团公司“物探重点实验室”、中国石油天然气集团公司“测井重点实验室”等3个省部级重点实验室和一个国家工程中心——Baker Atlas中国地学培训与交流中心。专业的培养目标充分体现“重基础、宽口径、强实践”的思想，注重学生工程实践能力、创新意识和优良学风的培养，学生通过系统学习和专业实践，具备扎实的理论基础、完整的知识体系、较强的可塑性和社会适应能力，具备较强的利用地球物理知识解决油、气及固体矿藏勘探、地下水勘探、灾害防治及工程技术问题的能力，编程是此类人才的基础技能，因此“C语言程序设计”是本专业学生必修的一门重要的专业基础课程。

一、教学现状分析

（一）课程内容简介

“C语言程序设计”是为地球物理学专业学生开设的必修基础课，同时也是地球物理学本科专业相关课程的先修课程。本课程的主要任务是使学生掌握程序设计的基本原理、概念、方法和流程，培养学生利用计算机处理问题的思维方法、应用能力以及认真负责的工作态度和严谨的工作作风，进而为利用程序开发工具设计适当的程序解决地球物理领域的工程问题奠定基础。该课程通常涵盖以下内容：C语言基础，包括数据类型、变量、表达式、运算符等基本概念；控制结构，讲解条件判断、循环等控制流程；函数和模块化编程，介绍函数的定义、调用和模块化编程的概念；数组和指针，探讨数组的使用和指针的基本概念；结构体和共用体，介绍如何使用结构体和共用体来处理复杂数据；文件操作，教授如何使用C语言进行基本的文件读写操作。该课程不仅注重理论知识的讲解，还强调实际编程能力的培养。通过对本课程各教学环节的学习，逐步了解C语言的各种数据类型的特点及其运用方法，掌握程序设计的基本原理、概念和方法，能够综合利用所学知识自己动手编写小型的应用程序，初步具备利用“C语言程序设计”解决实际工程问题的能力。

（二）传统教学模式存在的问题

当前，“C语言程序设计”课程在教学上有以下几个问题。

1.传统的教学模式往往以教师为中心，学生的主动参与和互动被边缘化。这种模式重视知识的单向传递，忽视了培养学生的批判性思维和创造性思维。由于教学手段单一，如主要依赖讲授和书本学习，缺乏多样化的教学方法和技术的运用，这可能降低学生的学习兴趣和参与度。

2.传统教学模式在教学前的准备通常缺乏对学生个体差异的考虑。教师可能会制订一个统一的教学计划，然而这种方法往往忽视了学生的不同学习需求和能力水平。此外，教材和教学大纲通常是固定的，缺乏必要的灵活性和创新性，这可能导致教学内容与学生的实际兴趣和现实世界的联系不够紧密。

3.传统教学模式在教学后的评估方式通常较为单一，如主要依赖考试成绩，这种评估方法可能忽视了对学生综合能力和实际应用能力的评价。同时，传统模式往往缺乏对学生学习过程的持续跟踪和个性化反馈，不利于学生对自己学习进度和问题的认识。此外，这种模式也不足以促进学生自我反思和终身学习能力的发展。

二、教学改革思路和举措

（一）明确课程目标，强调课程思政的引领作用

教育本质是育人，应该全面融合思想政治教育，把思想政治教育工作贯穿教育教学的全过程，帮助学生塑造正确的世界观、人生观和价值观。新工科背景下的人才培养也应该强调和落实立德树人根本任务，将思想政治与新工科课程建设有机融合，以新工科为基石、以思政为精神引领，充分发挥课程思政的作用，使学生成长为专业知识扎实、品德良好的社会主义建设者和接班人［3］。

在地球物理学专业中，“C语言程序设计”课程扮演着重要的角色。“C语言程序设计”为学生提供了理解编程逻辑和算法的基础，这对于解决地球物理学中的计算和数据处理问题至关重要。该课程旨在教授基础编程知识，包括数据类型、控制结构、函数、数组和指针等，这些都是地球物理学中常用的编程元素。通过“C语言程序设计”，可以培养学生解决实际问题的编程能力，如数据分析和处理、算法实现等，这些技能在地球物理学中的数据处理和分析等方面尤为重要。因此，教师授课时应让学生明白“C语言程序设计”课程为地球物理学专业学生提供了一种工具，以便他们在未来的职业生涯中能有效地处理技术和数据挑战。明确这些目标对于激发学生自主学习意识有着重要作用（“C语言程序设计”课程思政与课程内容的对应见表1）。

（二）增强教学互动

首先，为提高课堂管理效率，课堂签到采用长江雨课堂替代传统的点名签到模式；其次，在教学中增加3～5分钟的课程思政视频动态放映环节，以激发学生的学习热情；另外，在PPT讲解中，讲完一个知识点后，会穿插有1～2个相应的小测验，以选择题或判断题或填空题的形式出现，提高学生的参与感。最后，为了让学生能更深刻地领悟编程的思想，用翻转课堂模式进行作业讲解。

（三）培养学生良好的编程习惯

1.编写程序时要求学生严格按照规范操作。变量必须先定义后使用，变量和函数的命名要“见名知意”，标识符的命名中，大小写字母表示不同的字符。项目结构层次清楚，文件代码的注释尽量简洁，代码风格保持统一，代码结构力求做到层次逻辑清晰，代码的规模不能过大。

2.要求学生多动手编程。我们选用谭浩强教授主编的经典教材《C语言程序设计》，该教材有配套的辅助教材《C程序设计学习辅导》，便于学生编程的自学。安排有10学时的上机课，上机时指导学生把书本中讲过的例题输入代码编辑器VC++6.0中，先运行代码，再尝试改变代码，并试着用其他方法来实现代码。比如，把用while语句实现的循环改为用do while语句或for语句实现，用冒泡排序或选择法对一组数据进行升序或降序排列等。第一次上机课时，学生将书上的例题一字不改地输入电脑，有的学生运行没问题，但有的学生编译代码就报错，大多数情况下是语法错误，用了中文的双引号或分号或大括号少写了一部分等。这些语法错误比较容易解决，但是逻辑错误，如循环结构、数组越界、函数调用和指针等，这些问题就比较难。遇到这些问题时，学生可以先请教学得好的同学，相互探讨，教师再采取集中讲解的方式。同时指导学生使用搜索引擎，比如在网上搜索该问题，看看别人是如何解决的。代码问题解决了，不仅能提高学生的编程能力，他们内心还会充满解决问题的喜悦感和成就感，会激发他们学习的热情和挑战问题的信心。

3.鼓励学生多读优质代码。首先，优质代码兼具功能强大、高内聚低耦合、模块化特点鲜明等优势，多为专业人员编写，对于初学者来说很容易上手，不易出错。其次，多阅读优质代码，可以学习借鉴别人模块化的编程思路和方法，不断提高自身的编程能力。

4.引导学生多做编程总结。和学习其他学科一样，C语言编程也要善于总结。做编程总结要讲究方法，不是按照教师讲的完全照抄，最好是学生结合自己对编程的理解用自己的话进行整理，可以借助思维导图，也可以按编程调试错误分类整理；或者是对一些好的算法和编程思想的实现方法及其应用场合进行分类总结。编程总结有利于以后对类似问题的解决。

5.鼓励学生多参加比赛和考试。在本科阶段，积极参加全国计算机二级考试和全国计算机三级考试，通过等级考试查漏补缺。此外，还可以参加蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、“泰迪杯”全国数据挖掘挑战赛，中国大学生计算机设计大赛，以及有关程序设计、机器人、人工智能创新等各种高水平竞赛活动。参加大赛不仅可以发现自己的不足与差距，还能开阔眼界，提升编程能力，也能促进团结协作、沟通交流，培养团队合作精神，这些对学生以后的学习和未来发展都是难得的精神财富［4］。

6.引导学生追求“敬业、精益、专注、创新”的工匠精神。自改革开放以来，“汉字激光照排系统之父”王选、全球领先的充电电池制造商创始人王传福和从事特高压、智能电网研究运行的电力工人等都是工匠精神的优秀传承者，鼓励学生向他们学习，培养学生精益求精、创新创造的精神，激发学生学习编程的热情，提高学生的综合素质。

（四）建设全方位的考核评价机制

“C语言程序设计”课程具有很强的实践性要求，因此课程考核包括课堂和课后作业、课堂上机实验、课堂提问、期末考试四种方式考核学生的学习效果。其中课堂及课后作业占15％，主要考核学生对编程基本思路、基本概念和语法的掌握情况；课堂实验占10％，主要考核学生对基本语法、编程方法和技巧的掌握情况，根据5次上机实验完成情况随堂考查成绩计算平均成绩；课堂提问成绩占5％，主要通过提问和小测试考核学生对知识点的理解情况；期末考试成绩占70％，采取闭卷考试方式，内容主要是本课程所涉及的基本语法、数据类型、运算符和表达式，基本程序结构和程序设计方法。

结语

当前新工科背景下，紧密结合地球物理学专业特色，通过明确课程目标，强调课程思政的引领作用，增强教学互动，培养学生形成良好的编程习惯，建设全方位的考核评价机制等思路开展教学改革探索，取得了初步成效，对于其他非计算机类的理工科专业程序设计课程的教学改革也具有一定的参考价值。

参考文献

［1］胡亚南，李鑫，杨娜，等.新工科背景下C语言程序设计课程思政教学改革与实践［J］.电脑知识与技术，2023，19（10）：133-135.

［2］王艳艳，罗晓锋，李伟华.“新工科”背景下课程思政在《C语言程序设计》课程中的实践［J］.电脑知识与技术，2022，18（11）：162-163.

［3］苏小红，张彦航，张羽，等.高级语言程序设计课程思政建设的探索与实践［J］.计算机教育，2023（8）：51-55.

［4］张亚红，陈辉，王也.产教融合背景下基于编程能力培养的“C语言程序设计”教学改革探索［J］.西部素质教育，2022，8（11）：79-81.

Exploration of Teaching Reform in C Language Programming Course under the Background of New Engineering： Taking Geophysics as an Example

WU Juan， BAI Min

（College of Geophysics and Petroleum Resources， Yangtze University， Wuhan， Hubei 430100， China）