C语言程序设计教学的探索_赖智伟.pdf

技工教育福建省技工教育中心共建栏目8就业与保障2022.12C 语言程序设计教学的探索文/赖智伟摘要：C 语言程序设计是物联网应用专业的一门核心课程，在教学中应着眼基础知识传授，做到理论与实践相结合；采用成果导向性教学模式，使学生逐步实现从掌握知识向掌握技能的转变；通过“项目为主线、任务驱动、实践导向”的方法引导学生融入教学实践，调动学生的学习兴趣；通过基于物联网项目的 C 语言应用程序开发，激发学生学习的探索欲；通过项目分组教学强化学生团队协作的能力1。探索建立校企合作的工学结合一体化教学模式，让学生达到企业对于高素质技能人才的要求。关键词：程序设计；任务驱动；成果导向性；物联网C 语言程序设计是技工院校物联网专业学生的专业必修课程，也是他们学习的第一门编程课。这门课开设在第一学年下学期，在第一学年中学生已经学习了“物联网技术概述”“电工基础”等物联网专业基础课程。学生要在第二学年上半学期学习基于 C 语言编程的 CC2530 单片机。因此本门课程是物联网专业学生的编程基础入门课，对今后的编程思维形成与编程学习都起到承上启下的关键作用。但是一方面，技工院校的学生基础知识比较薄弱、自主学习能力差、缺乏自信心，加之 C 语言程序设计通用教材缺乏专业针对性，在教学过程中学生学习的积极主动性普遍不高，难以融入教师设计的课堂教学环节。因此无法让学生很好地建立程序设计语言的知识体系，很难将程序应用到物联网设备。另一方面 C 程序设计语言采用英语编程，对技工院校的学生而言，英语就是一座难以逾越的大山，英语单词记不住也让学生渐渐失去了学习 C 程序设计的兴趣。为了改变技工院校学生的学习现状，在 C 语言程序设计的教学改革中，笔者进行了以下几点的尝试。一、着眼基础，理论与实践结合，通过培养动手能力提高学生学习积极性首先，要让学生学会 C 语言程序开发环境的建立。教学采用的是Microsoft Visual Studio Community 2017（下文简称 VS）集成开发环境中 Microsoft Visual C+2017编程模块。VS 采用的是工程项目编程。通过讲解让学生明白要进行 C 语言程序的开发，要先建立 visual c+项目，新建C+文件，接着在文件中实现C语言程序的编写。其次，要掌握编写源程序代码的规则和格式。特别是要掌握函数建立的相应步骤，知道函数的调用和作用，可以理解结构化、过程化程序设计的思想，能够理解 main 函数的功能作用，可以熟练执行 main 函数并且知道其格式的含义。再次，要掌握选择控制结构及循环结构。C 程序设计语言使用英语编程，由于技工院校学生的英文能力较差，因此在教学过程中教师必须对 C 语句的含义进行解释，着重培养学生掌握 C 语言的语句功能和作用的能力。侧重讲解程序的结构、组成部分及各部分之间的关联。技工院校学生基础知识比较薄弱、自控能力比较差，但实践能力强。根据学生的这种实际情况，要从调动学生学习积极性入手，通过实际动手操作培养学生对知识的探索欲望。因此C 语言程序设计这门课的授课地点在计算机基础实训室，采用多媒体点播的教学互动形式，通过情景式的案例项目导入程序设计任务，激发学生的学习兴趣。在教学过程中，学生上机编写 C 语言程序，通过运行调试自己设计的程序，在实践中自己找到问题、解决问题，加深对程序设计的理解。二、基于物联网实训设备的C语言应用程序开发，激发学生探索欲传统的 C 语言程序教学理论与项目实践脱节，实践环节不足致学生无法学以致用，学习成果只停留在简单的代码开发，不能用以项目开发。因此，我们利用已有的物联网设备建立基于 C 语言程序开发的物联网设备实训系统，这个实训系统包括了数字量采集器 AMAD4150、数字量采集器 AMAD4017、串口服务器、风扇、光照度传感器、温湿度传感器等主要设备。教学过程中的程序开发全部围绕着这套物联网设备实训系统展开。在程序开发前，教师将物联网设备实训系统的安装图纸发放给学生，学生根据图纸要求利用以前所学的物联网硬件设备安装的知识自主完成物联网实训系统的组装与调试，成功的组装与调试经历大大增强了学生的学习自信心，为后续的程序设计学习打下良好的基础，基于物联网设备的程序开发也激发了学生的学习探索欲。9就业与保障 2022.12三、“项目为主线、任务驱动、实践导向”，引导学生融入教学实践C 语言程序设计是一门培养学生编程逻辑与编程思维的重要学科。因此，在教学过程中要以学生为中心，教师引导学生探索新知识新技能，展现获取理论知识、解决实际问题方法的思维过程，使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。充分考虑到技工院校一年级学生的学习特点与学习现状，主要采取“项目为主线、任务驱动、实践导向”的教学方法，根据教学内容设置相应的项目设计，将知识点融入实践，让学生真正地参与程序设计，在实践中得到认识和体验，产生探求的愿望。每堂课都设计一个情景内容中的小任务，让学生通过编程实践完成任务掌握相对应的知识点。例如：在讲授“流程控制结构”这个知识点的时候，选用智慧农业大棚的项目作为案例，工作界面可以根据温度传感器采集到的温度值，给出注意天气舒适度的提示（大于 30 度为炎热、30-28 度稍热、22-14 度为舒适，14-8 度为寒冷、小于 8 度为寒冻），同时根据不同天气舒适度的提示，制定相应策略控制风扇开关的任务。凡事预则立、不预则废。课前，教师对学生进行分组，通过 QQ、微信等社交媒体下发学习资源给学生，指导学生以小组形式开展自主学习，按要求完成指定任务。课中教师根据任务情境，归纳出任务的数学模型和实现算法，以流程图的方式对选择控制结构的功能进行描述。采用画流程图、看流程图、说流程图三个步骤让学生们进一步理解选择控制结构的基本原理。学生们在画流程图、读流程图及之后用流程图的过程理解选择控制结构的运用，更加深刻地领会结构化程序设计思想。接着通过视频广播软件演示程序编译解决情境中问题的过程，逐层深入的教学方式便于学生理解和掌握知识点。同时将课堂交给学生，引导学生对本次任务的流程图进行分组讨论，并上台分享。各组之间相互点评、补充完善，最后由教师进行总结点评，确定最优流程图。学生分组自主探究讨论决策，合作完成任务实施流程图，掌握知识点和技能点，为编程的顺利开展夯实基础，同时培养沟通能力与团队合作精神。通过汇报，锻炼学生的逻辑思维与表达能力。从流程图推导出编程实施步骤，有效帮助学生理解程序结构。课后，教师根据本节课的知识点布置课后作业，实现知识和技能的迁移。“任务驱动、案例教学、理论实践一体化”的教学模式解决了课程教学内容与职业岗位工作任务要求无联系的问题，更有利于实现“学为所用”和“学以致用”，进一步激发学生学习的热情与兴趣。四、采用成果导向性教学模式，逐步实现从掌握知识向掌握应用能力的转变传统课堂上教师主要讲授 C 语言程序设计知识，考核的也是各个知识点的掌握情况，考核方式决定了学生学习的思维方式多是对知识进行简单“复制”与“粘贴”，缺少对知识运用在现实世界的思考与探索，从而忽略了独立思考的思维在认识世界与改变世界中的作用，而学生只有通过独立思考才能将所学的知识融会贯通地应用到实际生产生活中。疑惑是思考开始的起点，通过疑惑思索分析验证理解这一系列思考、分析、验证的过程，知识得到了内化。成果导向性教学侧重以学生作为教学主体，培养学生独立思索并将知识融入现实生活的能力。在教学中有这样一个教学案例，使用 ZigBee 板用有线的方式通过四输入通道面板采集土壤温度、湿度及水温和水深，通过代码获取相关数字。传统课堂模式下培养出来的学生只会按部就班地烧写 ZigBee 板，在四输入面板 Vin1-Vin4 输入口连接对应传感器环节常常会因为对应错传感器，导致编写的程序无法采集到数据，原因在于知识在“拷贝”过程中出现了偏差。按成果导向教学模式培养的竞赛集训队的学生在正确完成项目后，就会提出这样一个疑问：采集土壤温度、湿度及水温和水深的应用通常是在野外的环境，通过有线连接的方式并不方便，ZigBee 板是可以无线组网的，是否可以利用无线组网的方式通过四输入面板采集环境数据？竞赛集训队的学生提出疑问后，通过思索就会利用以前学过的 ZigBee 无线组网的方式，通过增设 ZigBee 协调器来无线采集由 ZigBee 四输入面板获取环境数据，两种连接的模式不同，编写的代码也有所区别，虽然完成实验编写代码的过程比较曲折，但是通过思考、验证、再思考、再验证、最后达成目标，使得学生更加深刻地理解知识在现实生活中的应用。通过这一组简单的对比，很明显看出成果导向型教学有助于实现从知识课堂向能力课堂的转变。在当前传统的专业教学模式下培养出来的学生所具备的专业能力与实际就业所需要具备的能力目标相比较还是有一定的差距。课堂是教学实施的主要形式，课堂教学是使学生能够达到毕业培养目标的基础，毕业培养目标与社会需求目标的差距导致目前的教学无法做到一步到位地培养出与社会、市场需要完全匹配的学生。逐步推行成果导向教育模式2，是为了让学生能够在毕业后尽快并顺利完成从学生到专业技术工作人员角色转变。在教学实施过程需要对传统的教学课堂进行改造，首先，要让课堂不再是老师的一言堂，要让知识的单向灌输传递转为师生之间双向的知识交流，通过交流产生知识的碰撞，形成新思维、新思路的火花，引导学生将课上教师画的“句号”转变为“问号”，通过交流让学生为自己的“问号”画上“句号”。其次，要让学习不仅仅局限于课堂与教材，要突破时空及教材内容的限制。时间上从课内向课外延伸，空间上从教室向图书馆和实训室拓展，内容上从教材向网络云资料去技工教育福建省技工教育中心共建栏目10就业与保障2022.12扩充。这就要求教师在课堂上的教学应该是授之以渔而不是授之以鱼，要激发学生的学习兴趣和探索的欲望。五、采用项目式分组实训和考核，提高团队合作精神强化学习效果在企业的应用程序设计中，一般软件工程规模大、需求复杂、功能点较多，需要多名成员组成团队分工完成。而在以往的 C 语言程序设计课程教学过程中，通常是由学生单独完成单个任务，学生之间交流不多，不利于学生走上工作岗位后团队协作能力的培养。应由教师按照同组异质的原则将学生分组,每组 5 至 6 名同学，每个小组由一位综合能力强的同学担任组长，并实行组长负责制。由教师设计项目任务书，学生填写实训内容、个人小结、小组总结及学习反思。组长根据成员的能力特点，进行任务分解。鼓励小组成员在项目执行中相互交流、相互协作，发挥好团队合作的精神。遇到问题的时候，由组长负责召开讨论会解决问题而不是直接询问教师，讨论会上学生集思广益，在思想的碰撞中激发探索的欲望，从而增强了学生思考问题、研究问题的能力，培养了团队合作的精神。在编程实践过程中，教师认真观察学生的操作过程，同时进行相应的指导。任务完成后各小组在教师的指导下互相点评，然后由教师对各小组任务完成情况进行点评并对任务中所包含的知识进行归纳总结。这样有利于充分调动学生学习的积极性，发挥学生的主体作用，让学生对本节知识的认知更清晰、更深刻。根据每个小组项目任务的完成情况，教师对各小组的实训情况进行总体评价。教师利用项目考核评价表的记录对学生的个人实训情况进行点评和小结。学生通过填写项目任务书进行学习反思，发现问题、解决问题，提高自身实践能力。通过学生练、小组议、同学查、教师总结，让学生将所学知识内化于心、外化于行。六、探索建立工学结合的一体化教学模式加强校企合作，共建校内、校外实训基地，探索建立工学结合的一体化教学模式。对学生来说，C 语言程序设计这门课程内容相对枯燥，通过与企业共建课程，引入企业专家参与 C 语言程序设计教学项目及教学内容的制定，同时编写项目工作页，让学习的内容更加贴近“实战”，调动学生的学习热情。充分利用企业的实习实训基地，基于企业的工程项目开展针对性教学实践活动，组建一支由学校牵头、企业共同参与、专兼结合的教学团队。形成以“分层次”人才培养、“项目化”技能实践、理论与实践相融合的工学结合的一体化教学模式。在 C 语言程序设计课程的学习过程中，