基于“卓越計(jì)劃”下的C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教改研究

彭治國(guó) ，劉海浪，陳輝金

（桂林電子科技大學(xué)，a.教學(xué)實(shí)踐部；b.機(jī)電工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

1 當(dāng)前C 語言教學(xué)中存在的問題

1.1 學(xué)生初學(xué)時(shí)普遍感到入門困難

由于C 語言具有邏輯性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、語句使用靈活的特點(diǎn)，雖然學(xué)生們覺得相應(yīng)的語法知識(shí)并不難，聽老師分析講解例題時(shí)，也覺得很明白，但真正讓他們自己動(dòng)手編程解決實(shí)際問題時(shí)，有相當(dāng)一部分學(xué)生感到無從下手。

1.2 學(xué)習(xí)興趣不高

學(xué)生對(duì)課程的重要性認(rèn)識(shí)不夠,沒有充分明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)興趣不高。部分非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生覺得C 語言和自己的專業(yè)離得較遠(yuǎn)，以后用不上，不想學(xué)，甚至出現(xiàn)懶惰、厭煩、消極的情緒，這也是實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生積極性不高應(yīng)付了事的重要原因。

1.3 形成學(xué)生“懂語法、會(huì)做題，但不會(huì)編程序”的怪圈

大多教材和理論課堂教學(xué)，重點(diǎn)放在了C 語言的“語法研究”上，甚至很多理論課老師本身就缺少工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)。而課程考核的考試內(nèi)容，大多也都無法逃脫“語法”的束縛。

1.4 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例過多，缺少總體應(yīng)用的項(xiàng)目

安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般都有60%以上的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，致使一部分學(xué)生程序出錯(cuò)后，不是通過調(diào)試來改錯(cuò)，而是逐行對(duì)照書上的內(nèi)容進(jìn)行糾正，因此導(dǎo)致學(xué)生不會(huì)調(diào)試程序，沒有真正理解程序中的邏輯關(guān)系，從而也就很難學(xué)會(huì)編寫程序，更談不上開發(fā)一個(gè)完整的項(xiàng)目。

2 “卓越計(jì)劃”下對(duì)C 語言教學(xué)的新的要求

2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）啟動(dòng)會(huì)，其指導(dǎo)思想是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的精神，樹立全面發(fā)展和多樣化的人才觀念，樹立主動(dòng)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略要求、主動(dòng)服務(wù)行業(yè)企業(yè)需求的觀念。改革和創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，著力提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家和人民的社會(huì)責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力。

在這種背景下，對(duì)卓越班的C 語言實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)，提出了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及提出問題解決問題和表達(dá)溝通能力，使學(xué)生在C 語言的實(shí)踐教學(xué)上，能達(dá)到企業(yè)滿意的高素質(zhì)人才的要求。

3 基于“卓越計(jì)劃”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

3.1 改革的主要思想

選取合適的實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，以項(xiàng)目開發(fā)為主線，強(qiáng)化項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。提煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其少而精，在基于工程項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)置上，采用“循序漸進(jìn)”的方法，如把一個(gè)大的綜合工程項(xiàng)目覆蓋到各個(gè)章節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中清楚總體目標(biāo)的前提下，思考怎么一步步去實(shí)現(xiàn)它。同時(shí)通過閱讀一個(gè)到二個(gè)完整的項(xiàng)目程序，增加學(xué)生的閱讀程序的能力，最后學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)，選擇一個(gè)自己感興趣的項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。通過這樣的實(shí)驗(yàn)安排，使學(xué)生感受到解決問題的快樂和成就感，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，最終使學(xué)生具有工程項(xiàng)目開發(fā)能力。

另外，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力，感受C 語言實(shí)際應(yīng)用的能力，我們?cè)贑 語言的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，引入基于C51 單片機(jī)的智能小車控制對(duì)象，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。

3.2 改革的具體實(shí)施

（1）循序漸進(jìn)，短期任務(wù)和長(zhǎng)期任務(wù)相結(jié)合。在教學(xué)上采用項(xiàng)目案例，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，把項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容分解到每個(gè)實(shí)驗(yàn)單元中，采用循序漸進(jìn)的方法，最終完成項(xiàng)目的開發(fā)。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上也是選擇同學(xué)們比較熟悉的一些實(shí)際項(xiàng)目，比如俄羅斯方塊、貪吃蛇、五子棋等項(xiàng)目，作為學(xué)生的可選項(xiàng)目。學(xué)生選定一個(gè)自己感興趣的項(xiàng)目后，把它作為一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，然后按不同的功能或知識(shí)點(diǎn)分開來，形成一個(gè)短期任務(wù)，在每章的實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出來，每次的實(shí)驗(yàn)中可以完成項(xiàng)目的一部分，或是對(duì)以前完成的內(nèi)容用新學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行改進(jìn)。

這樣，可以使得每次實(shí)驗(yàn)中的內(nèi)容不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，是一個(gè)總體項(xiàng)目的內(nèi)容不斷增加和完善的過程。使學(xué)生的學(xué)習(xí)形成一種連貫性。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中，始終有個(gè)總的任務(wù)在驅(qū)動(dòng)，而學(xué)生又是在一個(gè)又一個(gè)小的任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，一次又一次的親身體驗(yàn)邁向成功的喜悅。

（2）基于機(jī)器人的工程對(duì)象項(xiàng)目及組織編程競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手與創(chuàng)新能力。對(duì)于即將從事工程師職業(yè)的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)不僅是學(xué)習(xí)某一知識(shí)體系，比如單片機(jī)或者C 語言知識(shí)體系，而是應(yīng)該更近一步獲得如何利用這些知識(shí)去解決實(shí)際問題的能力，即創(chuàng)新與動(dòng)手能力。

在實(shí)驗(yàn)中，選擇了由秦志強(qiáng)編寫的工作創(chuàng)新實(shí)踐教材系列中的《C51 單片機(jī)應(yīng)用與C 語言程序設(shè)計(jì)》這本輔助教材，這是基于機(jī)器人工程對(duì)象的項(xiàng)目實(shí)踐教材。在其書中，提到工作導(dǎo)向的概念，這種概念不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念游戲，而是包含了實(shí)踐、歸納、推理和再實(shí)踐的深刻的哲理。本教材的主要特點(diǎn)是寓教于樂，興趣為先，采用機(jī)器人作為本項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容，非常容易引起學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)熱情。機(jī)器人對(duì)象采用舵機(jī)作為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，非常容易控制，便于老師和學(xué)生入門，重點(diǎn)是時(shí)序和邏輯上，而不是電機(jī)的復(fù)雜控制上。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入的內(nèi)容

在C 語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入了如下內(nèi)容：

（1）AT89S52 單片機(jī)知識(shí)及用C 語言開發(fā)單片機(jī)程序的開發(fā)流程。內(nèi)容涉及單片機(jī)的硬件知識(shí)、單片機(jī)的工作原理、及開發(fā)工具的使用如Keil 集成開發(fā)環(huán)境、ISP 系統(tǒng)在線編程、串口調(diào)試助手軟件的使用。

（2）輸入輸出語句實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC 上位機(jī)的串口通信。

（3）C51 單片機(jī)I/0 與伺服電機(jī)的控制，控制小車前后左右、原地轉(zhuǎn)繞軸旋轉(zhuǎn)，加速、減速、勻速等運(yùn)動(dòng)。

（4）用胡須作為觸覺和紅外線實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)障礙物的檢測(cè)與避讓。

（5）C51 定時(shí)器與機(jī)器人的距離檢測(cè)，引入中斷及中斷處理知識(shí)以及機(jī)器人巡跡功能。

（6）C51 與LCD 顯示接口的編程。

多傳感器智能機(jī)器人在這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，對(duì)C語言的相關(guān)知識(shí)幾乎都涉及到，是C 語言基于具體對(duì)象的編程應(yīng)用，使學(xué)生在實(shí)踐過程中感受到學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)探究知識(shí)的欲望，以及實(shí)際解決問題的能力。同時(shí)通過單片機(jī)和C 語言的學(xué)習(xí)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)ARM、Android 和linux 等高級(jí)嵌入式課程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

每年我們還組織C 語言程序設(shè)計(jì)大賽，通過開展編程競(jìng)賽活動(dòng)，提高了學(xué)生編程的興趣，激發(fā)了學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性，營(yíng)造了積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，以促進(jìn)課堂教學(xué)和學(xué)生綜合能力的提高，同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐能力、軟件開發(fā)能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

4 創(chuàng)設(shè)互助學(xué)習(xí)環(huán)境,強(qiáng)化合作意識(shí)

協(xié)作學(xué)習(xí)，是當(dāng)前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的教學(xué)組織形式和教學(xué)策略之一，其能充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，把學(xué)生分成小組，有意識(shí)地組織學(xué)生開展協(xié)作學(xué)習(xí)，通過組內(nèi)的協(xié)作討論，相互交流信息，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同完成任務(wù)。

通過協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠相互啟發(fā)，相互促進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生更加強(qiáng)烈的創(chuàng)作欲望。在邊學(xué)邊實(shí)踐的過程中，學(xué)生始終處于主體地位，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生充分發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性，不僅讓學(xué)生親身感受認(rèn)知的過程，而且培養(yǎng)提高學(xué)生實(shí)際解決問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)際上任務(wù)的完成，標(biāo)志著學(xué)生實(shí)踐能力的提高，學(xué)生也能體驗(yàn)到任務(wù)完成后的成就感，從而激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣和積極性。同時(shí)，還可以促進(jìn)學(xué)生間良好的人際關(guān)系，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。

5 增加課外實(shí)踐時(shí)數(shù),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力

自學(xué)能力是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，是高校教育教學(xué)中的一個(gè)重要任務(wù)。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，課內(nèi)學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容是不夠全面的。讓學(xué)生利用課外時(shí)間去完成，不僅可以彌補(bǔ)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的不足，還可以充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，是課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充和延伸。

課外實(shí)驗(yàn)是在課堂之外進(jìn)行的，所以實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、程序調(diào)試、結(jié)果分析以及實(shí)驗(yàn)過程中遇到的各種問題，均需要學(xué)生自己獨(dú)立解決。因此，與課堂實(shí)驗(yàn)相比，課外實(shí)驗(yàn)更能發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的積極主動(dòng)性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力，在發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體作用和教師的主導(dǎo)作用等方面，均有不可替代的重要作用。

6 教學(xué)資源的輔助教學(xué)方式

以網(wǎng)絡(luò)作為一種多媒體資源發(fā)布平臺(tái)，將各種教學(xué)資源如CAI 課件、授課視頻、課程資料等發(fā)布于教學(xué)網(wǎng)站上，并建立C 語言學(xué)習(xí)QQ 群號(hào)，教師和學(xué)生可以隨時(shí)隨地共享這些資源和相互交流。因而極大地延伸了教學(xué)空間，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的有效方式和可選資源，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足。

通過教學(xué)網(wǎng)站的應(yīng)用，在教與學(xué)的過程中，從以教為中心，走向以學(xué)為中心；從以教師為中心，走向以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知策略，使學(xué)生按需獲得知識(shí)與技能，最終達(dá)到或超越基本教學(xué)要求，獲得發(fā)展。

7 結(jié)束語

在國(guó)家“卓越計(jì)劃”下，對(duì)C 語言的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革迫在眉睫。實(shí)踐證明，本文中提到的改革方法，收到了比較好的效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高，在項(xiàng)目的開發(fā)過程中，提高了實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，是值得借鑒的改革方案。

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