自動化專業(yè)C語言教學(xué)改革研究與探索

鄭磊

摘要：針對我院自動化專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，分析了C語言教學(xué)過程中存在的實際問題，通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實踐教學(xué)、優(yōu)化考核體系等一系列措施對C語言課程進(jìn)行教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：C語言；自動化專業(yè)；模塊化教學(xué)；對分課堂；實踐教學(xué)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0145-03

Abstract： Aiming at the current situation of students learning in automation major， this paper analyzes the practical problems in C language teaching process， through a series of measures such as adjusting teaching content， improving teaching methods， strengthening practical teaching and optimizing examination system，to reform C language teaching， eventually achieved good teaching results.

Key words： C language； automation major； modular teaching； PAD class； practical teaching

1 概述

C語言是一種典型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它既具有高級語言語法精煉、類型豐富、表達(dá)能力強(qiáng)、適于模塊化編程等優(yōu)點，又具有低級語言高效、易控制計算機(jī)硬件等特點[1]。目前，國內(nèi)高校普遍將其作為理工科入門級的程序設(shè)計公共課程，除計算機(jī)專業(yè)以外，其他專業(yè)均把它作為通識課程來實施教學(xué)。然而，該課程的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生能夠利用計算機(jī)處理問題的思維方式，啟發(fā)學(xué)生主動將計算機(jī)引入到所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)中去[2]。因此，如何結(jié)合理工科專業(yè)自身特點進(jìn)行“C語言程序設(shè)計”課程教學(xué)，使之既遵循課程教學(xué)的基本原則和方法，又能融入到專業(yè)學(xué)習(xí)中，是目前C語言課程教學(xué)改革的熱點。

對于自動化專業(yè)來說，學(xué)生部分專業(yè)課程的學(xué)習(xí)掌握和工作中的實踐應(yīng)用都離不開C語言，如單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)等智能芯片就是以C語言為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計開發(fā)的。自動化專業(yè)C語言的課程講授，要更加注重學(xué)生C語言編程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，充分發(fā)揮其在自動化專業(yè)課程體系中應(yīng)有的作用。

2 課程教學(xué)中存在的問題

在自動化專業(yè)“C語言程序設(shè)計”課程的教學(xué)過程中，由于課程自身特點、專業(yè)人才培養(yǎng)體系、學(xué)生知識結(jié)構(gòu)差異等多種原因，目前的教學(xué)工作面臨著以下問題：

2.1 授課內(nèi)容與專業(yè)課程銜接不緊密

目前，在大多數(shù)學(xué)校的非計算機(jī)專業(yè)中，C語言的教學(xué)與專業(yè)課的學(xué)習(xí)是采用完全割離的方式進(jìn)行的，一般在第二學(xué)期開設(shè)C語言課程，到第四個學(xué)期才開始陸續(xù)進(jìn)入專業(yè)課的學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)C語言教學(xué)中，通常以“Visual C++ 6.0”軟件為編譯環(huán)境，介紹C語言的基本數(shù)據(jù)類型與表達(dá)式、控制語句、數(shù)組、函數(shù)等基礎(chǔ)知識，此外，還會對指針、結(jié)構(gòu)體、共用體、甚至文件進(jìn)行詳細(xì)地講解[3]。在整個教學(xué)過程中過于注重語法、語句等細(xì)節(jié)的講授，缺少對算法設(shè)計的練習(xí)，學(xué)生課堂參與度較低，以至于在學(xué)完整個課程之后，學(xué)生也不知道C語言在其專業(yè)中的具體用途，學(xué)完后很快就會忘記。這樣會使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有明確的學(xué)習(xí)目的，從而逐漸失去學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生分析和解決具體實際問題能力的培養(yǎng)。

2.2 沒有充分發(fā)揮其在自動化專業(yè)課程體系中的作用

作為一門實踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，C語言能否學(xué)好將直接關(guān)系到自動化專業(yè)學(xué)生后期專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果。通過C語言的學(xué)習(xí)，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生靈活運用算法思想來解決專業(yè)問題的能力，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”等其他專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ)。但是，目前大部分高校對于C語言的定位只局限于普及計算機(jī)基礎(chǔ)知識，授課的深度和廣度不足，其價值僅僅體現(xiàn)在等級考試上，沒有充分發(fā)揮其在自動化專業(yè)課程體系中的應(yīng)有的作用。

2.3 實驗實踐教學(xué)效果不理想

C語言是大學(xué)入門級的程序設(shè)計語言，但是對于應(yīng)用型本科院校而言，學(xué)生的基礎(chǔ)相對來說比較薄弱，其前期的知識儲備只有少量的信息技術(shù)知識，但C語言中卻會涉及很多的概念和復(fù)雜的語法知識。學(xué)生普遍反映有些概念比較抽象，難以理解。所以，在教學(xué)過程中一定要將理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合，但大部分院校在開設(shè)課程的時候往往是先講理論后進(jìn)行實踐教學(xué)。這樣，學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論知識得不到及時的消化吸收，理論教學(xué)與實踐教學(xué)相脫節(jié)，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。

3 教學(xué)改革實踐

針對以上存在的問題，我院計算機(jī)和自動化兩個專業(yè)教研室共同制定了一系列的教改措施，并在實施過程中針對具體出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行調(diào)整。

3.1 調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，使教學(xué)向?qū)I(yè)靠攏

從培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決實際操作問題的能力出發(fā)，打破傳統(tǒng)C語言的課程結(jié)構(gòu)，以“理論夠用、重在實踐”為宗旨，以任務(wù)驅(qū)動為導(dǎo)向，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分為5大模塊，模塊化教學(xué)內(nèi)容如圖1所示。每個模塊包含不同的任務(wù)，完成不同能力的培養(yǎng)目標(biāo)。整個課程以學(xué)生為主體來展開，既避免枯燥的理論講解，又能將具體知識與后續(xù)的專業(yè)課相結(jié)合，使得整個教學(xué)過程逐步向?qū)I(yè)靠攏。

單片機(jī)等芯片開發(fā)設(shè)計是自動化專業(yè)學(xué)生的重點學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，因此在C語言的授課過程中適當(dāng)?shù)脑黾雍唵蔚膯纹瑱C(jī)開發(fā)案例，由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生逐步了解自動化專業(yè)到底可以干什么。例如，在學(xué)習(xí)完循環(huán)結(jié)構(gòu)之后，給學(xué)生演示用C語言來控制實現(xiàn)的跑馬燈程序，這樣可以讓學(xué)生清楚的了解循環(huán)程序在實際案例中是如何應(yīng)用的。

3.2 改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

C語言是一種面向過程的高級語言，在理論講解時，其語法規(guī)則復(fù)雜繁瑣，而在上機(jī)實驗時，抽象的算法程序也很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對這些特點，根據(jù)教學(xué)模塊內(nèi)容不同、授課環(huán)境不同、教學(xué)對象不同設(shè)置不同的教學(xué)方法。

3.2.1 啟發(fā)式教學(xué)法

啟發(fā)式教學(xué)是在講授新概念、新的語法知識的時候，通過提問的方式來引入的一種教學(xué)方法[4]。比如，在講授變量定義這一知識點時，教師先進(jìn)行提問：我們班一共有多少個人？人數(shù)是用什么數(shù)來表示的？學(xué)生一般會回答人數(shù)是用整數(shù)來表示的。接下來教師進(jìn)一步進(jìn)行提問：那么在編寫程序的時候，怎么體現(xiàn)出人數(shù)是一個整數(shù)呢？這個時候?qū)W生會回答：我們可以告訴計算機(jī)，用整數(shù)來表示人數(shù)。順理成章的老師的第三個問題就會出來：我們怎么告訴計算機(jī)呢？這樣很自然的就可以引出變量定義這個知識點。通過這種啟發(fā)式教學(xué)，可以促使學(xué)生主動地進(jìn)行思考，建立起所學(xué)內(nèi)容與解決實際問題之間的聯(lián)系，當(dāng)再次遇到類似問題的時候可以很快的得到解決方法，真正做到即學(xué)即用，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。

3.2.2 案例教學(xué)法

通過啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生對于基本語法知識有了一定了解之后，再讓案例教學(xué)貫穿于整個課堂教學(xué)之中。創(chuàng)建一種“提出問題—分析問題—解決問題”的課堂教學(xué)模式，圍繞每個模塊中精心設(shè)計的案例展開教學(xué)，這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠在解決問題的過程中增強(qiáng)學(xué)生的自信心與成就感。

3.2.3 對分教學(xué)法

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生由被動地跟著老師的思維走，變成積極主動地和老師一起思考，還可以采用對分教學(xué)法。對分教學(xué)是一種新的課堂教學(xué)模式，其核心理念為：教師將課堂時間一分為二，一半時間由教師進(jìn)行整體的講授，另一半時間則分配給學(xué)生，讓學(xué)生以討論的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)[5]。采用對分教學(xué)法時，整個教學(xué)過程被分為“講授、內(nèi)化吸收、討論”三個階段來完成[6]。教師在課堂上只對內(nèi)容框架、基本概念、重難點進(jìn)行整體的講解；接下來學(xué)生利用為期一周的時間，通過閱讀課本、查閱資料等方式，對教師所講授的內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)化吸收；在下次上課的時候，對于這一周的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生在課堂上分小組進(jìn)行討論，并以小組為單位對討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，最后由老師進(jìn)行點評。

3.3 加強(qiáng)實踐教學(xué)，理論與實踐緊密結(jié)合

C語言是一門實踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生的編程能力必須要通過不斷的上機(jī)實踐才能得到提高。但是，從目前的實驗課來看，實驗課效果并不理想，學(xué)生普遍認(rèn)為編程無從下手，整個實驗課課堂效率較低。為了解決這一問題，我們在上機(jī)實踐的教學(xué)過程中采取以下措施：

3.3.1 合理設(shè)置實驗內(nèi)容

針對上述模塊中所涉及的知識點，精心設(shè)計實驗內(nèi)容，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行程序設(shè)計。在設(shè)計實驗內(nèi)容的時候，還要考慮到學(xué)生的理解水平和接受知識能力的差異，將每次的實驗內(nèi)容分為必做實驗和選做實驗。必做實驗是每個學(xué)生必須要完成的內(nèi)容，對于知識掌握較好的學(xué)生，則鼓勵他們嘗試去完成選做實驗。

3.3.2 理論授課進(jìn)機(jī)房

傳統(tǒng)教學(xué)中，通常是每周先在教室進(jìn)行2次理論授課，再在機(jī)房進(jìn)行1次上機(jī)實踐。這種“先理論后實踐”的教學(xué)方式會導(dǎo)致理論與實踐相脫節(jié)，對于所學(xué)的知識點學(xué)生無法在第一時間進(jìn)行上機(jī)實踐。在本次教學(xué)改革中，我們嘗試將理論課也放在機(jī)房進(jìn)行授課，在上課的過程中，每個學(xué)生一臺電腦，教師每講完一個知識點后，學(xué)生立馬進(jìn)行編程實踐。這種理論與實踐相融合的方式，不僅能夠幫助學(xué)生更好地去理解抽象的語法知識，同時也能夠增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)C語言的學(xué)習(xí)興趣。

3.3.3 教學(xué)軟件輔助實踐教學(xué)

在實踐教學(xué)中，因為每個學(xué)生都擁有電腦，可能會出現(xiàn)學(xué)生利用電腦進(jìn)行課程學(xué)習(xí)以外的行為，因此課堂紀(jì)律的維持是至關(guān)重要的，教師必須要做好對學(xué)生機(jī)的控制。這里，我院采用的是長城電子教室系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)教師可以對每一個學(xué)生的電腦進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。在每次上課之前，教師通過該系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行電子點名，檢查學(xué)生的出勤情況。除此之外，教師還可以利用該系統(tǒng)進(jìn)行廣播教學(xué)，對于一些較復(fù)雜的程序，可以利用廣播教學(xué)教會學(xué)生跟蹤調(diào)試程序的方法，使學(xué)生在以后的編程過程中，可以用同樣的方法來調(diào)試自己的程序，及時發(fā)現(xiàn)程序中的邏輯問題并解決問題。

3.4 優(yōu)化課程考核方式，完善考核評價體系

傳統(tǒng)的C語言考核是閉卷筆試的方式，這樣會導(dǎo)致學(xué)生重理論輕實踐，很多學(xué)生期末考試雖然得分很高，但是編程能力卻一般。為了避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，在本次教改中，我們逐步加重過程考核的比重，降低期末卷面成績的比重。學(xué)生最終的成績由卷面成績和過程考核成績兩部分組成，期末卷面成績占50%，過程考核成績占50%。其中過程考核成績又分為兩部分，一部分由每次上機(jī)實踐過程中學(xué)生的出勤、上機(jī)表現(xiàn)和實踐報告組成，占過程考核的30%；另一部分由綜合實踐組成，占過程考核的70%。在綜合實踐中，將學(xué)生進(jìn)行分組，教師提供若干個項目題目供題目選擇。學(xué)生由3-5人組成一個項目小組，各自分工明確，小組合作完成程序設(shè)計、代碼編寫、程序調(diào)試，撰寫綜合報告，并制作PPT進(jìn)行綜合答辯，最后根據(jù)各個環(huán)節(jié)的完成情況由教師給出綜合實踐的成績。通過這種綜合實踐的方式，能夠把理論知識的學(xué)習(xí)和動手實踐能力的培養(yǎng)有效結(jié)合起來，最大程度挖掘出學(xué)生的創(chuàng)造力，讓學(xué)生具有分析和解決實際問題的能力。

4 結(jié)束語

自動化專業(yè)C語言課程的教學(xué)改革，在教授學(xué)生如何學(xué)習(xí)編程、培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的過程中，不斷嘗試新的教學(xué)方法，并將C語言的教學(xué)與自動化專業(yè)課程體系相結(jié)合。通過連續(xù)兩年對我院自動化專業(yè)學(xué)生的教學(xué)改革試點情況來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對課堂教學(xué)的滿意度明顯得到了提高，學(xué)習(xí)效果顯著增強(qiáng)，后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果也得到了較為明顯的改善。接下來，我們將根據(jù)實際教學(xué)情況，對本文提出的教改措施進(jìn)行進(jìn)一步的完善，形成一套適用于自動化專業(yè)的、并且具有良好教學(xué)效果的教學(xué)方案。

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