物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)C語言課程教學改革的探索

魯邦定 張宏梅

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院通州分院，江蘇 南通 226300；2.江蘇省通州中等專業(yè)學校，江蘇 南通 226300）

1 引言

智能設(shè)備、傳感器、軟件、通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和機器人等新技術(shù)的發(fā)展，不僅深刻地改變著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也讓我們的日常生活變得更加智能高效和多姿多彩。機器人技術(shù)是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的一個重要指標，世界各國都在大力推動機器人技術(shù)的創(chuàng)新和行業(yè)快速發(fā)展?！拔磥淼氖澜?，是數(shù)字化的世界，人類各種信息的開發(fā)和存儲，都在借著數(shù)字化的編程方式，加工、傳輸、存儲和檢索?！彪S著新技術(shù)不斷應(yīng)用、新產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在不斷轉(zhuǎn)型升級，過去的知識與技能正在快速失效，每個職業(yè)對技術(shù)人才的要求都在不斷變化之中。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是伴隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展而出現(xiàn)的新興電子信息類專業(yè)，本專業(yè)畢業(yè)生主要從事物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、物聯(lián)網(wǎng)工程施工、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或產(chǎn)品維護維修、物聯(lián)網(wǎng)項目輔助研發(fā)。迫切需要從電子信息類專業(yè)和實踐工程應(yīng)用的角度出發(fā)，強調(diào)以有趣的實驗過程和真實的實驗現(xiàn)象為主導，對C語言課程進行教學改革的研究，以便適應(yīng)智能新時代對人才的要求。

2 C語言課程教學現(xiàn)狀探析

C語言作為五年制高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門理論和實踐并重的核心基礎(chǔ)課程。其教學目標是幫助學生掌握計算機語言的基本知識和程序調(diào)試的基本方法，樹立模塊化程序設(shè)計的基本思想，使學生初步具備程序設(shè)計能力，為學生進一步學習其他專業(yè)課程和今后從事輔助開發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。但，在實際教學實踐中面臨著多個值得思考和解決的問題，主要集中體現(xiàn)在以下四個方面：

一是幾乎所有教材都是建立在C語言本身所擁有的一些語言規(guī)則上，注重語法語義的滲透、講解和驗證?？菰锏恼Z法學習和單一的數(shù)學問題求解會降低學生的學習興趣，使得學生對C語言望而生畏，甚至會出現(xiàn)厭學的情緒。二是C語言對軟件編程和硬件編程的語法知識側(cè)重點有很大不同。作為電子信息類學生來說，大部分學生對傳統(tǒng)C語言教學知識感到困惑，也不能為后續(xù)嵌入式課程服務(wù)。三是隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機應(yīng)用已從單純的計算和信息系統(tǒng)應(yīng)用逐步轉(zhuǎn)向大數(shù)據(jù)、云計算、機器人技術(shù)與人工智能。在這樣的新時代背景下，各學科知識的交叉融合需求越來越強烈，如果C語言還是按傳統(tǒng)套路，以語法語義和基本的編程方法為重，則課程知識技能的教學就脫離物聯(lián)網(wǎng)軟硬件輔助研發(fā)的核心能力需求。四是中等職業(yè)學校人才培養(yǎng)的目標定位早已不再是簡單的技能型人才培養(yǎng)，發(fā)展面向未來的、集科學探究和工程實踐于一體、以解決復雜真實情境問題為目標的新人才定位正呼之欲出[1]。

3 C語言課程教學改革基本思路

傳統(tǒng)理念下，程序設(shè)計的教學項目和任務(wù)用于各知識點的講解，多數(shù)是數(shù)值計算、驗證性的實踐。人工智能背景下，程序設(shè)計的融合項目參照課程知識體系，重點是服務(wù)于問題解決，不再糾結(jié)于單一學科和單個知識點，將散亂的專業(yè)知識按需組合，巧妙融合于工程項目應(yīng)用，形成跨學科知識系統(tǒng)。融合項目可以激發(fā)學生的創(chuàng)造力，有一定的創(chuàng)新空間和創(chuàng)新載體，而不是統(tǒng)一的、呆板的輸入輸出形式。

3.1 以人才培養(yǎng)方案改革教與學的內(nèi)容

根據(jù)“五年制高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實施性人才培養(yǎng)方案職業(yè)能力要求”，依據(jù)課程目標和崗位需求，結(jié)合學生職業(yè)生涯發(fā)展、終身教育等需要，注重課程內(nèi)容與后續(xù)課程銜接、教學過程與崗位對接、書證融通，按理論教學與實踐訓練并重的原則，突出專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)，確定課程教學內(nèi)容。圍繞物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、工程施工、設(shè)備或產(chǎn)品維護維修、物聯(lián)網(wǎng)項目輔助研發(fā)崗位要求，結(jié)合課程的性質(zhì)和以生為本的教學理念，確定課程目標，突出計算思維核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.2 以“三教改革”為契機開發(fā)融合課程

在STEM理念指導下，以學習者為中心、以能力培養(yǎng)為主線、以機器人為教學平臺，組建融合課程教學團隊，開展融合教學實踐。將語法語義、控制結(jié)構(gòu)、算法、流程圖和模塊化程序設(shè)計思想融入開發(fā)實踐中，使學生在有趣有用的實驗過程中學習C語言。不局限于知識的系統(tǒng)性，側(cè)重于課程的實用性和可操作性，著眼于項目與問題的解決，充分挖掘課程的核心內(nèi)涵及核心知識，融合各學科、各課程的學習資源，開發(fā)新型智能化項目，以項目為載體，融合進課程核心知識與技能，著力培養(yǎng)學生計算思維能力和創(chuàng)新思維品質(zhì)，充分體現(xiàn)專業(yè)特色和新時代特色。

3.3 以“軸翻轉(zhuǎn)”的理念改革教與學方式

高效融入斯坦福大學提出的“軸翻轉(zhuǎn)（Axis Flip）”[2]理念，將“先知識后能力”反轉(zhuǎn)為“先能力后知識”。遵循學生認知和技能形成規(guī)律，將輔助研發(fā)職業(yè)崗位能力中用到的知識點融合在項目中，在項目中，把專業(yè)理論知識、職業(yè)技能、過程與方法有機融合穿插起來。讓學生知道實現(xiàn)一個項目或解決一個問題，需要哪些知識技能，再針對性地學習相關(guān)知識的應(yīng)用，強調(diào)以學生為主體，教師為主導，以學定教，先學后教，注重問題的求解和知識的綜合運用。

4 C語言課程教學改革實施策略

在人工智能背景下，以“三教改革”為契機，以項目課程為載體，融合多種教學方法，重構(gòu)專業(yè)課程知識與技能框架，把產(chǎn)教融合落實到課程與課堂，開展新一輪的教學改革實踐。

4.1 以融合項目為引領(lǐng)，“做學教”合一

建構(gòu)主義理論認為，知識的獲得關(guān)鍵在于學習者在一定的學習情境下，借助必要的學習資源，借助他人的援手，通過意義建構(gòu)的方式而獲得，不是完全通過教師傳授得到的。“做”，體驗學習、創(chuàng)新探索，體現(xiàn)職業(yè)性；“學”，自主學習、合作探究，體現(xiàn)主體性；“教”，答疑解惑、積極引導，體現(xiàn)主導性；做是學、教的基礎(chǔ)，三者合一、相輔相成。運用項目情境下的“做學教”合一教學模式，能把學習變?yōu)橐粋€體驗成功、寓教于樂的過程。

4.2 以智能小車為平臺，知識應(yīng)用于實踐

在教學實施過程中打破傳統(tǒng)的學科知識體系，以智能小車的控制為主線重構(gòu)知識、技能框架，使知識的傳授過程更加貼近學生認知規(guī)律，能力的訓練過程更加符合職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律。我們相信：能做什么比知道知識更重要，我們將教材中知識點巧妙融入測距、避障、循跡、花樣LED、光控LED、聲控LED、數(shù)碼管、LCD顯示、交通燈、入侵檢測、無線通信等模塊中。在體驗式學習中，掌握程序C語言的語法規(guī)范，理解程序控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)順序存儲以及模塊化程序設(shè)計，激發(fā)學生對程序設(shè)計的興趣，調(diào)動學生的主觀能動性，讓學生會認識到編程不再是枯燥的事情，激起了學生的創(chuàng)造性，同時凸顯個性。此外，還培養(yǎng)了他們軟硬件聯(lián)合調(diào)試開發(fā)的能力，以及感知、處理、執(zhí)行的專業(yè)邏輯思維。

4.3 以微型游戲為手段，促進高效課堂的構(gòu)建

在“做學教”合一的項目基礎(chǔ)上，為突出重點突破難點，根據(jù)學情的開展需要，教學團隊創(chuàng)新性開發(fā)了微型拼圖游戲、算法演繹動畫等，將枯燥抽象的重點難點直觀化、形象化。學生在輕松愉快的游戲活動中掌握設(shè)計思路、語法格式與規(guī)范，完成代碼編寫與調(diào)試。微型游戲的引入，降低了學習門檻，調(diào)動學生對程序設(shè)計的興趣，讓學生快樂學習，在玩樂中完成知識技能的意義建構(gòu)，促進高效課堂的構(gòu)建。

4.4 以學生為中心，思政元素巧妙融入課程

以“立德樹人”為根本任務(wù)，構(gòu)建課程思政的育人環(huán)境，促進“育人育才”有機統(tǒng)一。①將思想政治教育巧妙地融入項目設(shè)計中，例如“智慧選擇，跑贏人生”，潛移默化地告訴學生：選擇需要智慧，需要樹立正確的人生觀和價值觀?！把h(huán)啟智，點亮未來”，循環(huán)結(jié)構(gòu)閃爍著人類的智慧，循環(huán)的過程就是不斷累積，以達到目標，以此培養(yǎng)學生堅持不懈、絕不放棄、立志成才的堅強意志品質(zhì)。②C語言是非常嚴謹?shù)囊婚T課程，來不得半點馬虎，有著嚴格的語法語義和邏輯表達，差之毫厘，則謬以千里，學生在編程的過程中能養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和良好的職業(yè)素養(yǎng)。③在項目實施的過程中，控制程序的設(shè)計，軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，不可能一蹴而就，需要團隊合作、反復調(diào)試，可以培養(yǎng)學生的工匠精神和團隊協(xié)作精神。④在課堂教學中，有意識地引入我國在信息技術(shù)領(lǐng)域取得的重大成就：超算、5G技術(shù)、麒麟芯片、鴻蒙OS等，激發(fā)學生的愛國主義熱情。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是伴隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展而新增的新興專業(yè)，具有跨學科、跨界融合的天然基因，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的C語言教學必然側(cè)重于硬件編程的語法知識和軟硬件的集成創(chuàng)新。隨著區(qū)塊鏈、邊緣計算、人工智能等新技術(shù)不斷注入物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)必將迎來跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展的新階段[3]。C語言課程的在教學實施過程中，應(yīng)區(qū)別于計算機專業(yè)C語言教學模式，以電子信息類專業(yè)Keil開發(fā)環(huán)境替代Dev-C++或Visual C++開發(fā)環(huán)境，以機器人平臺替代傳統(tǒng)printf()和scanf()格式化輸入輸出。從注重程序功能性驗證到創(chuàng)新性嵌入式開發(fā)，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學生明確學習C語言目的和意義。

新課改倡導一線教師積極建構(gòu)一種以“學”為中心的教與學關(guān)系，讓學生能采用基于項目的學習方式進行學習，課程項目化、課堂活動化和學習個性化已逐漸成為教育發(fā)展的趨勢。但不容忽視的是，基于智能機器人的C語言課程教學，容易出現(xiàn)學科知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性缺失的問題。在實際教學實踐中，通過學科知識圖譜對項目進行總體規(guī)劃，再補充一些常見算法、文件操作之類的知識，以實現(xiàn)學科知識的均衡覆蓋。