基于項目產(chǎn)品的C程序設(shè)計教學模式

曹雋　劉旭光　周秀明

摘要：針對當前高職院校教學實際和改革要求，通過“教、學、做”合一，在c語言程序設(shè)計教學中設(shè)立“3W1H”項目課程，結(jié)合企業(yè)應(yīng)用單片機、射頻識別技術(shù)進行科技項目產(chǎn)品開發(fā)和軟件編程的過程，幫助學生真正認識和掌握c語言程序設(shè)計的原理、方法和工具，同時闡述如何運用“工學結(jié)合、項目導向、任務(wù)驅(qū)動”做好c語言程序設(shè)計教學改革。關(guān)鍵詞：項目；產(chǎn)品；c語言程序設(shè)計

0 引言

c語言程序設(shè)計是計算機及應(yīng)用電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門課程，具有一定的難度。目前比較流行的基于“行動導向”的“項目教學法”“項目驅(qū)動+案例教學”教學模式是教好和學好這門課程的有效途徑，但問題的關(guān)鍵是教師如何選用一些符合學生專業(yè)和企業(yè)實際的真實項目，在教學中真正做到“工學結(jié)合”。

近年來學院新進青年教師較多，多數(shù)人缺乏實際工作經(jīng)驗，只是針對課程理論知識按部就班講解，雖然也按照章節(jié)布置一些相應(yīng)的實訓項目，但很少涉及社會實踐和企業(yè)應(yīng)用內(nèi)容，久而久之使學生處于被動學習狀態(tài)，感覺內(nèi)容枯燥，難以激發(fā)學習興趣，不利于培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和創(chuàng)新精神。在項目產(chǎn)品c程序設(shè)計教學中，筆者根據(jù)多年的教學與科研實踐經(jīng)歷，采用科技攻關(guān)項目案例，如針對林業(yè)企業(yè)木材生產(chǎn)、經(jīng)銷環(huán)節(jié)中應(yīng)用的專用計算器的軟件設(shè)計，進行c語言程序設(shè)計的項目案例教學示范，旨在指導青年教師做好高職c語言項目課程開發(fā)，通過豐富教師自身的社會實踐，提高學生解決各種實際問題的意識和培養(yǎng)學生應(yīng)用C語言進行編程的能力，從而提高青年教師和高職學生的創(chuàng)新意識與實踐能力。

1 讓學生了解課程的目的是什么——What（做什么）

在課程伊始，首先向?qū)W生交代清楚C語言是什么？學習C語言程序設(shè)計有什么實際作用？由此引入C語言是目前常見的高級編程語言基礎(chǔ)。通過學習C語言的發(fā)展和演化，學生了解到C是一種面向過程編程的語言，c++是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，C#融合Java又對c++進行簡化。由于C語言在可讀性和可移植性上比匯編語言有優(yōu)勢，因此許多應(yīng)用項目、電子產(chǎn)品的應(yīng)用軟件多源于c語言程序設(shè)計，使得C/C++語言編程已成為高級語言程序設(shè)計教學、單片機嵌入式編程發(fā)展的方向和潮流。其次，讓學生了解如何針對社會需求和企業(yè)生產(chǎn)實際，運用C語言開發(fā)項目產(chǎn)品。項目是指以生產(chǎn)一件具有實際應(yīng)用價值的具體產(chǎn)品為目的的任務(wù)。課堂以“原木經(jīng)銷專用計算器的研究”項目產(chǎn)品的軟件系統(tǒng)開發(fā)為例，通過具體介紹從用戶需求調(diào)查、產(chǎn)品立項到軟件開發(fā)、產(chǎn)品應(yīng)用的整個過程案例，說明c語言程序設(shè)計在項目產(chǎn)品軟件開發(fā)中的實際作用，幫助學生真正理解c語言程序設(shè)計課程的學習目的，以調(diào)動學習積極性。

黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院過去曾是培養(yǎng)森工林區(qū)管理干部和專業(yè)技術(shù)人才的成人高校，建校時間長，具有林業(yè)行業(yè)背景，因此目前相當一部分在校學生來源于森工林區(qū)，對于林業(yè)企業(yè)木材生產(chǎn)、經(jīng)銷等有所耳聞。在原木生產(chǎn)、繳庫、銷售中，檢尺是木材生產(chǎn)經(jīng)營中的重要環(huán)節(jié)，其準確性對木材生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)的銜接、管理及企業(yè)經(jīng)濟效益都有重大影響。為改變傳統(tǒng)、落后的木材檢尺方式，我們把現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到木材檢尺中，通過開發(fā)原木經(jīng)銷計算器可離線存放每根木材的全部信息，包括生產(chǎn)林班、材種、材積、等級、采伐日期等10余項內(nèi)容，再通過接口傳輸?shù)接嬎銠C中，在檢尺、繳庫、銷售環(huán)節(jié)通過計算機聯(lián)網(wǎng)在線操作將每根木材的信息錄入信息中心服務(wù)器，實現(xiàn)木材檢尺現(xiàn)代化、精準化、數(shù)字化，達到有效控制木材檢尺環(huán)節(jié)中所造成的效益流失，可降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)競爭力。

專用計算器項目是為了解決林業(yè)企業(yè)木材生產(chǎn)和銷售檢尺中的實際問題而提出，最初軟件解決方案為匯編語言。據(jù)此可對學生設(shè)問：現(xiàn)在如何以c語言改造并創(chuàng)新？由此引出C語言源程序的編輯、編譯問題。由于目前高校程序設(shè)計教學中一般選擇運行于DOS環(huán)境下的Turbo c2.0作為初學c語言的首選編譯器，往往使學生對其產(chǎn)生“過時”的錯覺，認為現(xiàn)在計算機操作系統(tǒng)早已進入“視窗”時代，Turbo c教學軟件檔次太低。這時教師首先要向?qū)W生說明，Turbo C是經(jīng)典的程序設(shè)計軟件之一，由于它對運行環(huán)境要求較低，早期的PC均可滿足Turbo c要求，繼續(xù)保留和沿用Turbo c 2.0作為c語言通用模塊的選修課程教學內(nèi)容和實訓環(huán)境仍然必要。

鑒于目前全國計算機等級考試（NCRE）二級c語言考試已改為VC++6.0這一環(huán)境，我們可以將VC++6.0作為計算機軟件及應(yīng)用電子技術(shù)兩個專業(yè)的必修課程，讓這兩個專業(yè)的學生可以通過“學c語言考二級”引導“課證結(jié)合”，調(diào)動學習c語言程序設(shè)計的積極性，在學校學習期間就有一種就業(yè)意識，學好理論知識并掌握實踐技能，以適應(yīng)未來人才市場的選擇，為企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新儲備能力。對于相關(guān)專業(yè)學生需要強調(diào)的是，針對Turbo c、VC++6.0環(huán)境中c語言程序編譯后在電腦磁盤上保留的“主文件”名稱相同但擴展名不同的4個文件（.c，.BAK，.OBJ，.EXE），除了要知道c語言程序編譯后可在PC操作系統(tǒng)下運行.EXE文件外，還需要了解單片機c語言的“軟件固化”過程，即在開發(fā)環(huán)境下通過編程器使.OBJ被“燒錄”到單片機的EPROM中進行固化，令產(chǎn)品具有所謂的“智能”，這也是基于項目的c語言課程設(shè)計的最終歸宿。

2 讓學生學會如何進行軟件功能分析——How（怎么做）

這一項即如何通過產(chǎn)品功能分析確定軟件模塊。c語言程序設(shè)計課程的傳統(tǒng)教學模式是以語言的語法系統(tǒng)為主線，以小型練習為訓練手段，只對一兩個語法要點進行有針對性的練習，與企業(yè)應(yīng)用項目聯(lián)系較少。在c語言程序設(shè)計課程介紹到結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法時，教師可通過講解圖1所示項目產(chǎn)品的“輕觸式薄膜按鍵”操作面板功能，繪制出圖2所示的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖，讓學生學會應(yīng)用流程圖工具分析產(chǎn)品功能，引導他們對軟件系統(tǒng)進行模塊化設(shè)計，進而掌握從產(chǎn)品的操作面板功能設(shè)計到軟件系統(tǒng)模塊設(shè)計的普遍方法，培養(yǎng)系統(tǒng)分析與設(shè)計能力。

3 讓學生學會如何按照軟件模塊分工——Who（誰來做）endprint

這一項即如何按照軟件模塊進行算法流程設(shè)計。c語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，重點在于算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。教師可在課程伊始，系統(tǒng)講述c語言的各種數(shù)據(jù)類型和輸入輸出格式，這需要花費大量時間，但又沒有足夠多的例子印證這些內(nèi)容的重要性。許多學生就是在這個階段失去學習的耐心和興趣，造成后續(xù)學習的困難。尤其對于算法，許多學生感覺枯燥無味。這時我們可以考慮通過項目讓學生學會針對軟件模塊進行小組分工，按照系統(tǒng)模塊設(shè)計流程做好子模塊算法設(shè)計，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識。

由圖2可見，產(chǎn)品的軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計，第一模塊“數(shù)值計算”功能是模擬常見的數(shù)字計算器，用于解決通用的四則運算，可以作為一個獨立的子模塊由專人負責模塊細化，挑選一組對計算器功能及操作比較熟悉的學生按照加、減、乘、除子函數(shù)設(shè)計進行分工，逐步合并后再用主函數(shù)調(diào)用子函數(shù)完成該子模塊設(shè)計。第二模塊“查材積表”功能主要用于林業(yè)企業(yè)木材生產(chǎn)中的原木材積計算，可挑選一組來自林區(qū)對木材生產(chǎn)和銷售比較了解的學生，在“查材積表”模塊的程序設(shè)計中采用“選擇型”算法，通過輸入原木材長和徑級計算原木的材積，完成相應(yīng)模塊的子函數(shù)設(shè)計。依據(jù)現(xiàn)行的國家標準GB48 14—84，原木材積統(tǒng)計算法公式分以下兩種情況。

（1）檢尺徑自4-12cm的小徑原木材積。

V=0.785 4L（D+0.45L+0.2）²÷10000

（2）檢尺徑自14cm以上的原木材積。

V=0.7854L[D+0.5L+0.005L²+0.000125L

（14-L）²（D-10）]²÷10000

公式中：V——材積（m³）；

L——檢尺長（m）；

D——檢尺徑（cm）。

據(jù)此計算公式，可以繪制出圖3所示的“查材積表”模塊算法流程圖。

對于c語言選擇程序設(shè)計教學內(nèi)容，這是一個很好的“模塊化”算法設(shè)計案例，可以讓學生學會按照“模塊分解”進行項目分工協(xié)作，掌握“逐步求精”的程序設(shè)計方法。2005年初，項目組成員作為任課教師曾在黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院帶嶺分院計算機應(yīng)用成人大專班的c語言程序設(shè)計課程中運用此案例。由于多數(shù)學生來自林業(yè)生產(chǎn)一線，因此學生容易理解，接受理論較快，實踐效果也較好。此外，在講解上述教學內(nèi)容時，教師還向?qū)W生介紹了一些林業(yè)生產(chǎn)管理知識，突出黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院的行業(yè)特色。

這種采用項目案例結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際進行教學的方法，不僅符合林業(yè)成人職業(yè)教育規(guī)律，還符合高職院校培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才目標的實際，有利于激發(fā)學生對c語言程序設(shè)計的學習興趣。2007年末，項目組成員作為評委在黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院舉辦的“青年教師基本功大賽”中，對部分計算機技術(shù)系青年教師主講的“c語言選擇程序算法設(shè)計”課程進行講評，建議教師盡量采用企業(yè)生產(chǎn)中的一些應(yīng)用實例，對提高青年教師實踐能力、帶動和提升學生的職業(yè)能力起到一定的指導作用。

4 讓學生學會如何選擇軟件開發(fā)工具——Where（在哪兒做）

這一項即如何根據(jù)實際條件合理選擇軟件操作環(huán)境和開發(fā)工具。目前多數(shù)高職院校比較重視在多媒體教室PC上進行程序設(shè)計教學訓練，但是較少能夠做到在實驗室進行軟件產(chǎn)品模擬仿真，更不用說結(jié)合相應(yīng)電子產(chǎn)品進行底層編程，因此應(yīng)該向青年教師和學生指出c語言程序設(shè)計在學好理論、掌握方法、運用工具3個方面是有連貫性的。企業(yè)在運用IT工具方面往往領(lǐng)先一步，使科技真正發(fā)揮“第一生產(chǎn)力”的作用，因此軟件開發(fā)工具首先要看IT企業(yè)選擇什么，這也是“工學結(jié)合”的基本要求。

許多學生在“工學結(jié)合”實習過程中，看到IT企業(yè)應(yīng)用Microsoft Visual c++軟件開發(fā)環(huán)境，誤以為Vc++是一種語言，從而產(chǎn)生一種錯覺。項目課程通過介紹“計算機及圖像識別技術(shù)在原木檢尺中的應(yīng)用研究項目”案例，可將師生引入VC++這一具有較強圖形函數(shù)功能、可視化的C++語言開發(fā)環(huán)境。VC++包含在Visual Studio 6.0集成開發(fā)環(huán)境中（還有VB等），作為一個集成開發(fā)工具，它不是一種語言，是基于c++的一個開發(fā)平臺。與Vc++類似的c++程序開發(fā)工具還有Borland公司推出的c++Builder等。c語言有標準的函數(shù)庫，它們是松散的，只是把功能相同的函數(shù)放在一個頭文件（h）中；而vc++大多數(shù)的函數(shù)都是集成的，特別是vc++中的圖形處理，它和c語言的圖形函數(shù)有很大區(qū)別，c語言中的圖形處理函數(shù)基本上不能用于vc++中。此外，VC++還可以寫基于DOS的程序以及DLL等。

在明確了系統(tǒng)模塊分工、算法流程之后，學生便可以運用軟件工具進行c語言具體語句的程序編寫和編譯，實現(xiàn)相應(yīng)的模塊功能，如通過運用if和switch語句實現(xiàn)兩向選擇模塊（如圖3所示）和多向選擇結(jié)構(gòu)（如圖2所示）程序設(shè)計，真正進行實戰(zhàn)練習，完成相應(yīng)模塊的程序編寫和代碼編譯。在編寫中需要注意的是c++除了能夠使用c語言的所有標準函數(shù)外，還有自己的另“類”，如在C語言中，輸入輸出使用scanf（）和primf（）函數(shù)實現(xiàn)，而在c++中使用cin，cout等對象實現(xiàn)，即在c++中也可以不使用c的固有函數(shù)而只使用c++的類。教師要通過一些簡單的說明，講清C/C++語言的聯(lián)系與區(qū)別，指導學生看懂c++程序，提高他們對IT企業(yè)運用c++開發(fā)軟件的實習環(huán)境的適應(yīng)能力。

對于側(cè)重學習單片機c語言的學生，可以給他們提出一些未來發(fā)展方向，如可以參加IBM的c++國際認證培訓，提高就業(yè)競爭力。這些學生在學習時可能會感覺有較大難度，因為一要有編程器、仿真器，二要學習編程語言，還有眾多種類的單片機需要選擇，這就要求教師掌握好C語言程序設(shè)計方法和開發(fā)工具的運用，對外首先做到“工學結(jié)合”，對內(nèi)做好實驗室建設(shè)，這樣才能較好地指導學生進行實踐。項目組成員通過參與科技攻關(guān)項目的產(chǎn)品研發(fā)，熟悉和掌握了單片機c++程序開發(fā)環(huán)境及C51編程器應(yīng)用等開發(fā)工具，如開發(fā)原木經(jīng)銷專用計算器是采用AT89C51單片機，通過PC的RS232接口連接EMP100編程器，在UCDOS下運行批處理程序，可較快完成C++程序編輯、編譯和目標文件“燒寫”。目前，c++應(yīng)用程序開發(fā)一般采用可在Windows下運行的KEIL51軟件，即在一個集成環(huán)境下進行c++程序編輯、編譯仿真，再燒寫固化、上電運行。

5 結(jié)語

一般的C語言課程大致是按照“數(shù)據(jù)類型一基本結(jié)構(gòu)一數(shù)組一函數(shù)一指針一文件”的順序組織教學?；陧椖慨a(chǎn)品的c語言程序設(shè)計課程教學有時會打破常規(guī)，提倡用什么講什么、精講多練，突出基本知識與技能，著重應(yīng)用能力的培養(yǎng)。我們要發(fā)揮院校和企業(yè)各自優(yōu)勢，通過企業(yè)項目產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用課程，結(jié)合“功能分析、算法設(shè)計與開發(fā)工具”3個情境設(shè)計，介紹在c語言程序設(shè)計課程教學方面的體會，通過“項目產(chǎn)品”引導青年教師在教學改革中做到“理論與實踐”一體化，通過“校企合作”搞好“工學結(jié)合”實習實訓基地建設(shè)，有效促進“產(chǎn)學研”的結(jié)合，在課程教學中不斷改進教學內(nèi)容。一是在現(xiàn)行IT產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境以及閑置的早期PC設(shè)備中，針對不同類型項目產(chǎn)品設(shè)定c語言課程實習任務(wù)，強化基于真實產(chǎn)品的編程訓練，在為社會提供高技能應(yīng)用型人才的同時，發(fā)揮院校為社會服務(wù)的職能，同時參與企業(yè)軟件產(chǎn)品開發(fā)，提升教師的科技創(chuàng)新意識和軟件開發(fā)能力；二是要結(jié)合國家職業(yè)標準考核必備的知識與技能，培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)學生的軟件編程技能，幫助其獲得相應(yīng)的職業(yè)資格證書和提升未來步入IT企業(yè)的職業(yè)能力。

（編輯：宋文婷）endprint