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摘要：针对C程序设计课程中基本概念的理解和编程序的难点，介绍了课堂教学中采用概念图的学习方法使学生更好的理解基础知识，实验教学中采用OJ平台的教学方法提高学生的编程能力，成绩和调查结果表明，概念图和OJ平台对学生的学习兴趣和成绩的提高起到了积极作用。
关键词：概念图；OJ；C程序设计
本文引用格式：敖志广,等.概念图学习方法和在线系统平台在程序设计教学中的应用[J].教育现代化,2019,6(97):145-147.
C语言程序设计不仅是计算机与信息类专业的主干课程，同时对于非计算机专业也是一门重要的课程。通过对C语言程序设计的语法规则及相关的基本概念的学习，使学生掌握分析问题、解决问题的方法，结合上机实践，使学生学会程序设计的基本方法和技巧，为培养和提高学生的动手实践能力和综合编程的能力打下基础。因此，学好C语言程序，对学生显得至关重要。
一C语言学习过程中存在的二个重要问题
学习一门程序设计语言，对当代大学生具有极其重要的作用，对未来工作能力的培养和提升具有重要的作用。在学习C语言的过程中，通常存在如下两个问题：一是书上知识都看了好几遍，感觉自己都很明白了，但一做选择题、填空题还是无从下手，还易出现错误。对于这一问题，说明学生对知识点的理解肤浅，没有掌握问题本质，没有掌握概念间的内在联系，没有很系统地理解基本的知识和概念间的内在联系。而概念图，具有优质特点，利用概念图，能很好的解决这个问题。C语言教学的第二个问题是学生读程序能看懂，但自己编写程序的时候，或者是编写不出来，或者编写出来的程序不能运行的，稍微好些的学生虽然语法没问题，能勉强运行通过，但逻辑上有错误，而且找不到自己错在什么地方，无法检验自己的对错，无法提高自己编程的能力，针对这一问题，利用OJ平台很好地帮助学生解决了这一问题。
二概念图方法在学习过程的应用
（一）概念图介绍
概念图（concept map）是康奈尔大学的Joseph D.Novak教授在Ausubel学习理论的基础上提出的，是描述知识结构的可视化表示，其中关键概念表示为标记节点，它们之间的关系表示为标记链接。概念图中知识的构建是通过对已有的概念对事物的观察和认识开始的，利用概念图进行学习实质上就是建立一个概念网络图形，不断地向网络中增添加新的节点和标记链接。为了取得最优的学习效果，学习者必须把即将学习的新知识和已经学过的旧概念联系起来，用一幅大的图画，首先呈现最笼统的概念，然后逐渐展现细节和具体的东西，从而促进学生对知识的理解和掌握。
（二）概念图的优势
概念图有助于培养学生的创造性思维，培养学生的空间想象能力，概念图绘制有时被用作为头脑风暴的工具。虽然概念图通常是非常个人化且个殊的，但是也会被用在复杂概念的沟通工作中。Horton等人对19项基于课堂的概念映射研究进行了meta分析，发现概念映射对学习结果有积极的影响，使学生个体学习成绩平均提高0.46个标准差。
（三）C程序设计对概念图应用
本课程设计了概念图，把基本知识串联起来，形成知识网，让学生通过填充新内容的方式进行学习。我们的C语言课程共计12章，每章设置2到4个概念图，包括总体结构概念图，知识图谱关系概念图，程序设计应用概念图，教师起引导作用，学生自己主导完成。概念图在学生中并不陌生，一般中学学习中，每章之前，之后都有概念图。在课程学习中，概念图其实也是无处不在的，只是没有特别重视，没有把概念图作为学习的主导罢了，我们这门课的教学中，把概念图的地位进行了一定程度的提升和加强，实际结果表明，效果还是很好的。图1，介绍了C语言的总体结构图概念图，通过这个概念图，让学生第一次就能了解自己学习的全部内容，对所学内容有一个总体的把握，达到知己知彼的目的。
（四）取得的效果
通过概念图，学生不仅能够很好地掌握当前的知识点，知识结构，还能对已经学习过的知识点进行复习巩固，而且对未来要学习的内容进行预测，通过平时的测验练习，效果显著。概念图对学生的解决问题、协作和自我调节能力有积极的影响，在概念图学习过程中，学生通过主动识别重要概念并明确地建立它们之间的关系来学习。在概念图学习和笔记学习的比较研究中，概念图条件下的学生更倾向于使用比较策略，比较先后知识的内在联系，而传统的笔记学习是跟着老师走，概念图能使学生更主动的获取知识，理解C语言语法和程序结构内容。在做笔记的情况下，学生更倾向于使用线性策略，他们被动地按照给定的线性顺序处理内容，而利用概念图，学生可以不按照既定的顺序，可以根据自己的实际情况进行灵活而高效的调整。实际应用中，利用概念图，学生对概念把握会更准确，知识理解更好。在平时测验和期中考试对于选择题的解答，所有学生都取得非常优异的成绩。
（五）存在问题
概念图的使用也有一定的局限性。概念图很少被学生自发地使用，作为修改和组织的过程概念图的使用也有一定的局限性。概念图很少被学生自发地使用，而且学习效果的好坏对能否创建高质量的概念图有很大关系，如果学生创建的概念图是混乱和笨重的，对学生的学习和自我收益会很小，有的甚至会成为学生的一种负担。因此高质量的概念图显得至关重要，如果需要，可以进行概念图的培训和专业知识的讲解，这样学生就不会感到不知所措和缺乏动力。另外，对概念图的应用自我调节能力低的学生从概念图中获益较少，解决办法可以给这样学生限定的概念图，建议学生自己进行概念图的创造和设计。
三 OJ平台对学生编程能力的培养
（一）OJ平台简介
OJ（OnlineJudge系统），是一个在线的判题系统，学生通过在线提交程序源代码，系统对源代码进行编译和执行，通过预先设计的测试数据来检验程序源代码的正确性。东北大学OJ平台网址http://202.118.11.198，OJ界面如图2所示。
（二）OJ平台优势以及取得的效果
OJ平台可以事先布置作业，学生完成后在线提交，提交后能立刻知道自己程序的对错，不需要等老师的批阅，而且对于出错的程序，OJ还能给出合理化的建议，这样给学生带来了很大的方便，彻底改变了编写程序不能通过，或者通过后不能得到正确结果的问题，能发现逻辑错误，而且进行改正，不仅提高了学生的学习兴趣，同时也提高了学生的编程水平。总结了如下五方面的优点。
无限制的开放性学习：老师可以随时布置作业，布置已经学习过的程序复习旧的知识，还可以布置准备讲的新内容，让感兴趣的同学提前预习，提前进行编写程序的练习。允许学生任何时间任何地点进行作业的完成,只要有空余时间，就可以进行练习。每个学生都有智能手机，通过智能终端很容易登录系统，进行练习，给学生带来很大的方便性和灵活性。
培养学生良好的学习习惯：在OJ平台上，学生完成练习之后，想得到系统的认可，必须程序能够运行通过，并且和输出结果一致，否则系统不会给分，这就无形增加了平时练习的难度，要求学生不仅能正确的完成练习内容，而且还要对知识，运行机制融会贯通，而且必须是细心认真，才能完成，因为评判学生的试题是否通过是系统自动完成，这就要求学生必须养成细心认真的学习习惯。
培养学生协作互助的精神：同样的程序，很多同学觉得自己编写没有问题，系统就是不能通过，或者调式中出现问题，通过同学间的交流帮助，不仅自己学到了知识，还培养了同学之间的友谊。
培养动手能力解决问题的能力：每个学生有自己的账号和密码，要完成老师的要求，必须自己独立完成，必须了解掌握平台的使用，而且必须通过老师要求的习题内容才能得到最终的分数，这样的要求能让学生自己动手，解决问题，培养自己的动手能力。
提高了学生编程能力：系统利用近乎苛刻的严格要求，使学生的程序不仅语法正确，逻辑正确，还要求输出格式相符，这样的要求无形的提高了学生的编程能力，以前只要编程运行通过，结果正确就可以得满分，使用OJ平台要求学生不仅要编出正确的程序，还要符合老师对结果的预期，否则系统不会通过。这样的苛刻要求，对学生的编程能力提高，起到了积极的促进作用。
（三）OJ平台的缺点以及存在的问题
OJ平台起到了非常积极的作用，但也存在以下两个方面的问题：
第一，评判标准不合理。学生在学习过程中遇到两种不合理的评判标准，一是过于严苛，学生本来程序是完美的，结果却不能通过；评判中存在漏洞，本学期遇到一次，学生没有编程，只是用printf语句输出了最后结果，系统就评判通过了。对于这个问题，需要老师设计好的问题，好的测试数据集，好的评判标准。
第二，由于本学期的教学，要求学生必须完成OJ，学生完成的习题数量会计入学生的平时成绩之中，个别学生偷懒，自己编写程序，通过不了，用能通过的同学答案蒙混过关，这样对学生的学习没有实质性的提高。但如果要是限定学生课堂内完成作业，会失去自由学习的灵活性性。针对这一问题，除了批评教育之外，降低OJ平时分数也是一个办法，但这样做，在一定程度上也会降低学生对OJ平台使用的积极性。
四 结论和未来工作
经过教学观察和学生最终成绩反馈和对学生学习的问卷调查表明概念图对学生系统掌握基本知识有重要的不可缺失的作用；通过概念图和OJ的使用，不仅提高了学生的成绩，能够清楚的掌握知识的结构，还调高了学生学习的兴趣和积极性，很好地培养了学生的编程能力和解决问题的能力。后续工作会进行概念图的优化设计，以提高不同层次学生的要求，OJ平台上会设计更合理的评判标准，进而提高学生学习的积极性、主动性和学习兴趣。
参考文献
[1]百度百科—概念图https://baike.sogou.com/v2481126.htm?fromTitle=概念图
[2]Shang Wang,Deniz Sonmez and Erin Walker.2019.MindDot:Supporting Effective Cognitive Behaviors in Concept Map-Based Learning Environments.In 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems Proceedings(CHI 2019),May 4–9,2019,Glasgow,Scotland,UK.ACM,New York,NY,USA.Paper 28,14 pages.https://doi.org/10.1145/3290605.3300258
[3]https://blog.csdn.net/qq_42281053/article/details/80905608
[4]Phillip B.Horton,Andrew A.Mc Conney,Michael Gallo,Amanda L.Woods,Gary J.Senn,and Denis Hamelin.1993.An investigation ofthe effectiveness of concept mapping as an instructional tool.ScienceEducation,77(1),pp.95-111.
[5]Kuo-En Chang,Yao-Ting Sung,and Sung-Fang Chen.2001.Learning through computer-based concept mapping with scaffolding aid.Journal of computer assisted learning,17(1),pp.21-33.
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