一、引言

隨著人工智能生成內(nèi)容（AIGC）的蓬勃發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已成為科技和教育領(lǐng)域重要的一部分，逐漸滲透到我們生活的各個(gè)角落。特別是在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育中，AIGC的應(yīng)用正在引導(dǎo)教學(xué)模式的深刻變革。作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心，“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、問(wèn)題解決能力以及創(chuàng)新實(shí)踐能力。通過(guò)將AIGC融入該課程，不僅能夠幫助學(xué)生更直觀地掌握編程概念，還能通過(guò)模擬和演示程序運(yùn)行過(guò)程來(lái)顯著提升學(xué)習(xí)效果。與AIGC互動(dòng)的過(guò)程，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)他們自由探索編程的世界，嘗試不同的方法與思路，從而強(qiáng)化其創(chuàng)新能力與應(yīng)用實(shí)踐技能。

二、AIGC技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

AIGC是指利用人工智能技術(shù)自動(dòng)生成具有創(chuàng)新性和個(gè)性化的文本、圖像、音頻等多樣化內(nèi)容，它主要基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，使計(jì)算機(jī)具備了模擬人類創(chuàng)造力的能力。結(jié)合深度學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，AIGC為教育注入了新的活力，推動(dòng)了個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)、虛擬導(dǎo)師、學(xué)習(xí)資源管理、模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境及協(xié)作學(xué)習(xí)平臺(tái)等多個(gè)層面的發(fā)展。

近年來(lái)，高等教育司積極推動(dòng)“人工智能+高等教育”的融合，于2024年4月發(fā)布了18個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景典型案例，展示了AIGC技術(shù)如何革新教育方式。例如，北京郵電大學(xué)的“'碼上’--大模型賦能的智能編程教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)”，華中師范大學(xué)的“人工智能賦能教與學(xué)—基于小雅平臺(tái)的智能場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)”，以及西安電子科技大學(xué)的“A|賦能督導(dǎo)新模式，啟動(dòng)教學(xué)質(zhì)量提升引擎”。這些創(chuàng)新項(xiàng)目顯著增強(qiáng)了教學(xué)效果，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，并促進(jìn)了創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

三、“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程采用AIGC技術(shù)的必要性

(一) 當(dāng)前“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

（1）課程內(nèi)容滯后于技術(shù)前沿

計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅猛，新的編程范式、框架和技術(shù)層出不窮。然而，當(dāng)前的“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)卻未能及時(shí)跟上這一快速變化的步伐，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與技術(shù)趨勢(shì)和應(yīng)用需求存在脫節(jié)。這種滯后性不僅影響了學(xué)生對(duì)技術(shù)的掌握，更可能制約他們?cè)谖磥?lái)高度智能化環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)力的形成。因此，更新課程內(nèi)容，使之與計(jì)算機(jī)科學(xué)的前沿發(fā)展保持同步，對(duì)于提升學(xué)生在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。

（2）傳統(tǒng)教學(xué)模式難以滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求

目前，“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)仍以老師講授為主，雖然能系統(tǒng)地傳授知識(shí)，但缺乏足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)和個(gè)性化輔導(dǎo)，難以適應(yīng)學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。課程中抽象概念較多，編程實(shí)踐環(huán)節(jié)有限，加之學(xué)習(xí)資源和輔導(dǎo)的不足，給學(xué)生帶來(lái)了不小的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。此外，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和興趣點(diǎn)各不相同，傳統(tǒng)教學(xué)模式往往忽視了這一點(diǎn)，未能提供定制化的學(xué)習(xí)路徑。這種“一刀切”的教學(xué)方式可能導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到枯燥乏味或備受挫敗，進(jìn)而失去學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。因此，探索更加靈活多樣的教學(xué)模式，以滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新精神，成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

(二) AIGC技術(shù)融合“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

（1）實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，確保課程前沿性

AIGC技術(shù)的引入，使得“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程能夠?qū)崟r(shí)接觸并融入前沿的編程技術(shù)和應(yīng)用實(shí)例。該技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲和數(shù)據(jù)分析工具，捕捉新的技術(shù)動(dòng)態(tài)、編程語(yǔ)言及框架信息。通過(guò)自然語(yǔ)言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，AIGC能夠智能整合這些信息，構(gòu)建一個(gè)持續(xù)更新的教學(xué)案例庫(kù)，確保課程內(nèi)容始終與計(jì)算機(jī)科學(xué)的前沿發(fā)展保持同步。此外，AIGC還能生成多樣化的教學(xué)資源，如生動(dòng)的教學(xué)案例、直觀圖像、視頻資料和模擬實(shí)驗(yàn)，為老師提供豐富、新穎的教學(xué)素材，助力學(xué)生更深入地理解和掌握知識(shí)。

（2）個(gè)性化教學(xué)輔導(dǎo)，提升學(xué)習(xí)效率

AIGC技術(shù)能夠精準(zhǔn)識(shí)別每位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和進(jìn)度差異，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與反饋?；趯W(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和反饋，AIGC智能推薦符合個(gè)人需求的學(xué)習(xí)資源和路徑，充分滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。通過(guò)自動(dòng)化代碼生成、智能化編程輔導(dǎo)及自動(dòng)化測(cè)試評(píng)估等功能，AIGC有效降低了編程學(xué)習(xí)的門檻，幫助學(xué)生快速掌握基礎(chǔ)知識(shí)，減少在基礎(chǔ)語(yǔ)法和代碼編寫上的困擾。這不僅讓學(xué)生有更多時(shí)間深入探索核心概念和原理，加速邁向高階學(xué)習(xí)階段，還顯著提升了教學(xué)效率。同時(shí)，AIGC技術(shù)的運(yùn)用減輕了老師批改作業(yè)、解答疑問(wèn)和評(píng)估的工作負(fù)擔(dān)，使他們能更專注于學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，提供更為精準(zhǔn)有效的指導(dǎo)，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

四、基于AIGC的“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)創(chuàng)新策略

(一) 創(chuàng)新教學(xué)模式：依托AIGC特性設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景

“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)體系涵蓋理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)三大核心環(huán)節(jié)。針對(duì)這些環(huán)節(jié)，AIGC技術(shù)的融入為教學(xué)模式的創(chuàng)新開(kāi)辟了新路徑。

在理論教學(xué)層面，AIGC技術(shù)以其強(qiáng)大的內(nèi)容生成能力，為學(xué)生呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)且高度交互的教學(xué)內(nèi)容。這種直觀且深入的教學(xué)方式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了他們對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)理論知識(shí)的理解和掌握程度。

進(jìn)入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，AIGC技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)高效的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提供自動(dòng)代碼評(píng)估與即時(shí)反饋機(jī)制。這不僅幫助學(xué)生迅速發(fā)現(xiàn)并修正編程錯(cuò)誤，還保障了實(shí)驗(yàn)任務(wù)的順利完成，顯著增強(qiáng)了學(xué)生的編程實(shí)踐能力。

在項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)中，AIGC技術(shù)的作用更為顯著。它從項(xiàng)目創(chuàng)意孵化到團(tuán)隊(duì)協(xié)作、代碼審核直至成果展示，為學(xué)生提供了多方位的支持。AIGC不僅激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為項(xiàng)目注入新穎想法，還有效提升了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，確保項(xiàng)目高效推進(jìn)。

AIGC計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)基于AIGC特點(diǎn)的“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，需綜合考量多重關(guān)鍵要素，旨在確保AIGC技術(shù)能高效服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。首要的是，需緊密融合教學(xué)目標(biāo)與AIGC應(yīng)用，確保所構(gòu)建的場(chǎng)景緊密圍繞課程教學(xué)核心，旨在深化學(xué)生對(duì)核心概念的理解并提升編程技能，而非單純作為技術(shù)新奇展示。

其次，內(nèi)容真實(shí)性至關(guān)重要。老師需嚴(yán)格篩選并驗(yàn)證AIGC生成的代碼實(shí)例及應(yīng)用場(chǎng)景，確保其準(zhǔn)確無(wú)誤且貼合實(shí)際，避免虛構(gòu)或誤導(dǎo)性信息干擾教學(xué)效果。

再者，技術(shù)的可行性與可靠性亦不可忽視。所選AIGC工具或平臺(tái)需穩(wěn)定可靠，生成內(nèi)容質(zhì)量需達(dá)到教學(xué)要求，以保障教學(xué)流程的順暢進(jìn)行。

最后，道德與隱私問(wèn)題同樣需高度重視。在處理學(xué)生數(shù)據(jù)時(shí)，務(wù)必遵守相關(guān)法律法規(guī)，確保學(xué)生信息安全無(wú)虞。同時(shí)，老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確、負(fù)責(zé)任地使用AIGC技術(shù)，防范潛在不良后果，共同營(yíng)造健康、安全的教學(xué)環(huán)境

(二) 利用AIGC技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容：生成個(gè)性化教學(xué)案例

在“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程中，教學(xué)案例扮演著將理論知識(shí)與實(shí)踐操作緊密相連的關(guān)鍵角色，對(duì)學(xué)生深入理解抽象概念及提升實(shí)操能力具有不可替代的作用。AIGC技術(shù)的融入，為老師提供了快速高效生成多樣化教學(xué)案例的新途徑，極大節(jié)省了時(shí)間和精力。

AIGC技術(shù)能夠根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化需求和偏好，量身定制教學(xué)案例，不僅滿足了學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求，更顯著提升了教學(xué)效果和學(xué)生滿意度。這些精準(zhǔn)匹配的教學(xué)案例，助力學(xué)生有針對(duì)性地解決學(xué)習(xí)難題，實(shí)現(xiàn)個(gè)人能力的實(shí)質(zhì)性飛躍。

AIGC生成的教學(xué)案例以其高度的創(chuàng)新性和多樣性著稱。通過(guò)學(xué)習(xí)并分析海量數(shù)據(jù)和信息，AIGC技術(shù)能夠創(chuàng)造出新穎且富有創(chuàng)意的案例，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，并提升解決問(wèn)題的能力。

老師可依據(jù)學(xué)生實(shí)際需求和課程要求，靈活生成多層次、多方位的教學(xué)案例。這些案例涵蓋從基礎(chǔ)概念語(yǔ)法到高級(jí)算法設(shè)計(jì)與分析，再到綜合應(yīng)用級(jí)別的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)設(shè)計(jì)等多個(gè)層面。

例如，在基礎(chǔ)概念語(yǔ)法教學(xué)中，針對(duì)指針這一難點(diǎn)，老師可利用AIGC技術(shù)生成專門的指針教學(xué)案例，通過(guò)直觀展示指針變量的賦值、迭代等操作，幫助學(xué)生深入理解指針的基本概念和用法，提升編程能力，并引導(dǎo)學(xué)生探索指針在內(nèi)存管理等高級(jí)應(yīng)用中的實(shí)踐。

在算法設(shè)計(jì)層面，老師可選取經(jīng)典算法（如排序算法、查找算法等），借助AIGC技術(shù)生成算法實(shí)現(xiàn)代碼，并通過(guò)工具逐步呈現(xiàn)算法執(zhí)行流程，深入剖析算法原理和邏輯，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)算法的具象理解。

對(duì)于項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)，老師可設(shè)計(jì)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的編程項(xiàng)目（如網(wǎng)頁(yè)爬蟲等），引導(dǎo)學(xué)生利用AIGC工具進(jìn)行項(xiàng)目全流程開(kāi)發(fā)，包括需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等階段。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)AIGC工具進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作和代碼審查，以提升項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的深度融合。

(三) AIGC輔助教學(xué)突破重難點(diǎn)：創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐策略

在“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程中，數(shù)組、函數(shù)、指針等既是教學(xué)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。學(xué)生在理解數(shù)據(jù)類型與變量、指針概念與操作，以及數(shù)組與指針關(guān)聯(lián)等方面常遇困境，導(dǎo)致編程實(shí)踐中出現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤、內(nèi)存溢出等問(wèn)題。遞歸函數(shù)因其復(fù)雜性，同樣成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。然而，AIGC技術(shù)的引入為這些問(wèn)題的解決提供了新途徑。

基于AIGC的教學(xué)重難點(diǎn)解決方案

以“指針的概念與基本操作”為例，教學(xué)實(shí)施過(guò)程分為以下三個(gè)階段：

（1）引入與概念闡釋

首先，講解指針的基本概念及其在編程中的重要性，并展示一些基礎(chǔ)的指針使用示例。隨后，介紹AIGC工具，并演示如何利用該工具輔助指針學(xué)習(xí)。

（2）實(shí)踐與深化理解

概念理解活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生使用AIGC工具生成C語(yǔ)言程序，通過(guò)指針實(shí)現(xiàn)變量值交換，加深對(duì)指針概念的理解。

編程練習(xí)：要求學(xué)生利用指針編寫字符串反轉(zhuǎn)函數(shù)，借助AIGC工具進(jìn)行代碼生成與調(diào)試，鞏固指針操作知識(shí)。

小組討論：鼓勵(lì)學(xué)生利用AIGC工具探討指針在數(shù)組排序、內(nèi)存管理等高級(jí)應(yīng)用中的使用，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決問(wèn)題，提升綜合應(yīng)用能力。

（3）評(píng)估與總結(jié)

學(xué)生通過(guò)AIGC工具提升編程效率和學(xué)習(xí)成效，直觀把握指針概念和用法。

通過(guò)編程練習(xí)和小組討論，學(xué)生增強(qiáng)使用指針進(jìn)行編程的能力，同時(shí)提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通技巧。

老師觀察學(xué)生在使用AIGC工具后的能力提升情況，收集反饋，全面評(píng)估AIGC工具的教學(xué)效果，為教學(xué)方法和工具選擇的優(yōu)化提供依據(jù)。

五、結(jié)語(yǔ)

本文詳盡探討了AIGC技術(shù)在“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐中的深度應(yīng)用。AIGC技術(shù)以其優(yōu)勢(shì)，為這門課程的教學(xué)帶來(lái)了很大的變革。它不僅動(dòng)態(tài)地更新了教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化了教學(xué)手段，還成功輔助攻克了教學(xué)中的重難點(diǎn)，極大地豐富了教學(xué)資源，顯著提升了教學(xué)效果。

教學(xué)實(shí)踐成果清晰地顯示出AIGC技術(shù)的積極影響力。學(xué)生們的學(xué)習(xí)態(tài)度和興趣得到了顯著提升，他們對(duì)編程的熱情和探索欲明顯增強(qiáng)。同時(shí)，他們的學(xué)習(xí)成績(jī)和創(chuàng)新實(shí)踐能力也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。這些成就不僅驗(yàn)證了AIGC技術(shù)在“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中的有效性，也為其他課程的教學(xué)改革提供了新的啟示和借鑒。

隨著AIGC技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊和深入。然而，我們也應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，AIGC技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)實(shí)施的可行性、道德倫理問(wèn)題以及隱私保護(hù)等。這些問(wèn)題將成為后續(xù)研究和實(shí)踐中需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的課題。