智能制造專業(yè)群C語言課程教學(xué)改革實踐體會

■衛(wèi)曉娜

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027）

沒有強大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強盛，發(fā)展智能制造離不開人才支撐?！爸袊圃?025”這一強國戰(zhàn)略文件對職業(yè)教育人才培養(yǎng)提出新要求。作為與制造業(yè)密切相關(guān)的高職院校的機電一體化、電氣自動化、工業(yè)機器人等智能制造專業(yè)集群來說，必須要積極切實地進(jìn)行課程教學(xué)改革，提高學(xué)生的素質(zhì)與能力?！癈語言程序設(shè)計”課程作為此類專業(yè)的必修課程，為智能制造專業(yè)群學(xué)生學(xué)習(xí)單片機、PLC、工業(yè)機器人編程等課程奠定了基礎(chǔ)，對這門課程進(jìn)行教學(xué)方法的改革，提高其課程教學(xué)質(zhì)量，對提高學(xué)生的能力和素質(zhì)，培養(yǎng)制造業(yè)人才有著重要意義。

一、智能制造專業(yè)群的C語言課程改革目標(biāo)分析

智能制造專業(yè)群的培養(yǎng)目標(biāo)，是面向裝備制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、電氣機械和器材制造業(yè)等培養(yǎng)可勝任各類數(shù)控設(shè)備、電氣設(shè)備和自動控制系統(tǒng)的操作、調(diào)試、運維、管理等工作崗位的技能人才。編程能力是高職智能制造專業(yè)群學(xué)生所必須具備的一種基本能力。后續(xù)涉及編程的課程，如單片機、PLC、工業(yè)機器人編程等，雖然所用語言各有不同，但思路基本一致，學(xué)好一門編程語言后，再學(xué)習(xí)其他編程語言時可以舉一反三，快速達(dá)成知識遷移。

智能制造專業(yè)群開設(shè)C語言課程，重點是以應(yīng)用為目的，培養(yǎng)學(xué)生利用C語言這一人機交流工具，實現(xiàn)對智能制造專業(yè)群電子電氣設(shè)備進(jìn)行智能化調(diào)控的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和解決問題的能力。對算法設(shè)計要求相對簡單，且大多時候，硬件開發(fā)商已將常用功能編制為現(xiàn)成的函數(shù)模塊，學(xué)生只需在掌握相應(yīng)電子電氣設(shè)備硬件工作流程的基礎(chǔ)上，學(xué)會根據(jù)實際需求調(diào)用函數(shù)，學(xué)會實現(xiàn)函數(shù)的團(tuán)結(jié)協(xié)作，達(dá)成目標(biāo)。

對于智能制造專業(yè)群，傳統(tǒng)的C語言課程存在一些問題：第一，C語言課程本身屬于計算機學(xué)科，出版的高職教材大多按照計算機專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)編寫，教學(xué)內(nèi)容上欠缺與智能制造專業(yè)群后續(xù)課程（如單片機、PLC、工業(yè)機器人編程等）的銜接，比如編程環(huán)境、專業(yè)結(jié)合度、課程學(xué)習(xí)目標(biāo)等，不能更好地適應(yīng)智能制造專業(yè)群的發(fā)展方向。第二，理論知識安排欠缺適度夠用的原則，突出不了職業(yè)教育重技能的宗旨；實操內(nèi)容上，專業(yè)應(yīng)用性欠缺，缺乏吸引力。第三，大多高職學(xué)生思維能力較弱，但普遍喜歡動手操作，傳統(tǒng)的教學(xué)方法單一，也沒有突出學(xué)生的主體地位，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，使得教學(xué)效果不佳。

因此，對智能制造專業(yè)群“C語言程序設(shè)計”課程進(jìn)行教學(xué)改革，首先，為滿足銜接后續(xù)課程的需要，引入相應(yīng)的實踐應(yīng)用項目。同時，學(xué)生們能直觀看到應(yīng)用程序控制硬件的不同結(jié)果，從而產(chǎn)生興趣與求知欲。其次，教學(xué)改革實施中嘗試融合多種教學(xué)策略及教學(xué)方法。通過分析學(xué)情，構(gòu)建新的課程體系；完善課堂教學(xué)設(shè)計；認(rèn)真撰寫教案；設(shè)計制作多媒體課件；積極利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和C語言編譯器APP軟件；搜集整理網(wǎng)絡(luò)資源，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行拓展與補充；同時注重加強課堂思政的自然滲透，提升學(xué)生的整體素質(zhì)，打造有溫度、重實用的工科課堂，以期達(dá)到本課程為智能制造專業(yè)群建設(shè)服務(wù)的目的。

二、智能制造專業(yè)群的C語言課程教學(xué)改革實施

（一）改革授課內(nèi)容

C語言課程開發(fā)環(huán)境選取上，除了熟練利用常見的C/C++集成開發(fā)環(huán)境,掌握C語言的基礎(chǔ)知識、相關(guān)語法和算法等，還要熟悉智能制造專業(yè)群常用編程環(huán)境“Keil C51”軟件的使用及其與單片機硬件調(diào)試平臺(如單片機開發(fā)板等）的連接、程序調(diào)試。

授課內(nèi)容安排上，選擇從單元1即開始認(rèn)識函數(shù)，了解模塊化編程思想，并在后續(xù)單元中持續(xù)貫徹模塊化編程思想，強化函數(shù)的使用。授課內(nèi)容圍繞C語言程序與函數(shù)、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)操作、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、指針等7個模塊設(shè)置相應(yīng)項目及任務(wù)。針對學(xué)生能力差異，設(shè)置基礎(chǔ)任務(wù)和拓展任務(wù)，供教學(xué)中自主選擇。

在項目案例選取上，根據(jù)每個單元涉及的C語言語法知識，除了在C語言集成開發(fā)環(huán)境編寫相應(yīng)應(yīng)用程序鞏固基礎(chǔ)知識外，注重考慮專業(yè)實用性及與后續(xù)課程的銜接，引導(dǎo)學(xué)生在“Keil C51”開發(fā)環(huán)境下編寫相應(yīng)小程序。例如，在C語言程序與函數(shù)模塊中，分別在兩種開發(fā)環(huán)境下認(rèn)識C語言的程序組成、函數(shù)與主函數(shù)的結(jié)構(gòu)；在數(shù)據(jù)描述單元中，通過在Keil C51開發(fā)環(huán)境中編程，控制點亮不同LED燈，體會變量的概念；在選擇結(jié)構(gòu)單元，通過獨立按鍵控制指示燈亮滅，進(jìn)一步掌握if選擇結(jié)構(gòu)的書寫格式及其執(zhí)行過程；在循環(huán)結(jié)構(gòu)單元，通過單片機控制蜂鳴器發(fā)出一段時間聲音、分任務(wù)實現(xiàn)LED流水燈等，進(jìn)一步掌握while循環(huán)語句的書寫格式及其執(zhí)行過程；通過綜合項目，提升學(xué)生的應(yīng)用能力。單片機應(yīng)用項目任務(wù)如表1所示。

表1 C語言單片機應(yīng)用項目

通過控制單片機開發(fā)板中按鍵、LED指示燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、電機等，直觀驗證C語言程序運行效果，深入地理解和體會C語言語法知識的實際應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生逐步了解學(xué)習(xí)C語言的目的，做到學(xué)以致用。

（二）改進(jìn)教學(xué)方法

學(xué)生是教學(xué)活動的主體，主動學(xué)習(xí)、快樂學(xué)習(xí)是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。良好的教學(xué)方法，營造出良好的課堂氣氛，使學(xué)生在愉快的學(xué)習(xí)感受中掌握知識，發(fā)展智力。不容忽視的是，良好的教學(xué)方法對學(xué)生人格的形成也具有重要作用。

1.分層設(shè)置任務(wù)，注重心態(tài)成長

教師需要對學(xué)生個體進(jìn)行充分分析，接受學(xué)生之間的差異，分層設(shè)置項目任務(wù)。教學(xué)中應(yīng)注重將心態(tài)的成長理念滲透到課堂的點點滴滴。對完成了基本項目任務(wù)的學(xué)生，強化達(dá)成目標(biāo)的成就感，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情；在拓展項目中，引導(dǎo)學(xué)生不斷嘗試新的解決思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，培養(yǎng)敢于嘗試、勇于創(chuàng)新的優(yōu)秀品質(zhì)，教師應(yīng)對學(xué)生的表現(xiàn)隨時給予積極的正面的反饋，注重賞識其主動性與探索精神，而非稱贊其智力。

2.案例融和啟發(fā)，提升教學(xué)實效

在新課導(dǎo)入時，選擇具有啟發(fā)性的案例進(jìn)行教學(xué)，案例選取具體形象的、學(xué)生熟知的事物或事件，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想，進(jìn)行對照，化繁為簡，化難為易，使學(xué)生生動活潑、妙趣橫生地學(xué)習(xí)。例如，借助華羅庚的《統(tǒng)籌方法》和新冠肺炎核酸檢測的“群試”案例，啟發(fā)學(xué)生思考解決問題的方法和步驟，引出算法的概念及特性。借助生活中的顧客點餐后的后廚工作安排、某汽車發(fā)動機廠組織結(jié)構(gòu)圖等體現(xiàn)的分而治之，各司其職，引出模塊化編程思想，進(jìn)而引出函數(shù)概念。越是深奧、抽象的道理，越需要借助比喻。教師需要對所選事物或事件進(jìn)行認(rèn)真的整理和加工提煉，提高其通俗性、科學(xué)性。

在實操案例中，通過觀察實驗現(xiàn)象，提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考，逐步引出下一教學(xué)內(nèi)容，并引導(dǎo)學(xué)生做出嘗試與總結(jié)。例如，將設(shè)計LED流水燈這一項目，分解成逐步實現(xiàn)的三個任務(wù)及一個拓展任務(wù)。（1）先實現(xiàn)簡單的點亮一個LED燈，由此提出點亮任意一個LED如何實現(xiàn)，引發(fā)學(xué)生思考變量的作用、程序的順序結(jié)構(gòu)；（2）由點亮LED燈，啟發(fā)學(xué)生思考如何實現(xiàn)LED燈的閃爍，引出循環(huán)結(jié)構(gòu)知識，并鞏固有關(guān)函數(shù)及主函數(shù)的結(jié)構(gòu)、作用和關(guān)系的教學(xué)知識點；（3）由一種循環(huán)語句的實現(xiàn)，引出其它循環(huán)語句知識，引發(fā)學(xué)生思考其他循環(huán)語句能否實現(xiàn)，如何實現(xiàn)；（4）在利用循環(huán)語句實現(xiàn)LED燈閃爍的基礎(chǔ)上，引發(fā)學(xué)生思考LED燈閃爍的延時時間可否控制，如何減少或增加頻次；閃爍的次數(shù)可否控制，如何實現(xiàn)。鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，設(shè)計出花樣流水燈。

當(dāng)學(xué)生提出問題時或者是實操任務(wù)中程序編譯運行出現(xiàn)問題時，不直接解答或糾正，而是利用反詰啟發(fā)式，使學(xué)生在反問的啟發(fā)誘導(dǎo)下，開動腦筋，經(jīng)過獨立思考，自覺糾正錯誤，找出正確的答案，還可配合學(xué)生互助分析的方式，協(xié)同解決，并在解決問題的過程中啟發(fā)學(xué)生不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高技能。

（三）思政元素沉浸

首先，落實好課程思政的關(guān)鍵在于教師。作為引導(dǎo)者，教師的言傳身教具有重要意義?！捌渖碚?，不令而行;其身不正，雖令不行”，教師應(yīng)做到“身正為范”，多給學(xué)生傳遞正能量，多給學(xué)生鼓勵與贊賞。在日常行為規(guī)范中，通過自己的積極向上、寬容耐心，影響學(xué)生，潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生樂觀向上、面對問題積極解決的品質(zhì)。在課堂教學(xué)中，通過自己的激情狀態(tài)感染學(xué)生，帶動學(xué)生上課的興趣和積極性。

其次，要將思政元素貫穿整個課程體系，融入到教學(xué)各個環(huán)節(jié)，在課堂講授、課外學(xué)習(xí)、案例與資源選取、實操任務(wù)設(shè)置、創(chuàng)新拓展等各場景各環(huán)節(jié)中，通過巧妙的設(shè)計，循序漸進(jìn)地融入思政教育元素，形成潤物細(xì)無聲的教學(xué)效果。（1）融入課堂教學(xué)是思政元素沉浸的重點。例如，在初識C語言時，通過對C語言發(fā)展歷史的認(rèn)知，拓展講述或引導(dǎo)學(xué)生收集一些全球科技發(fā)展中的真實故事與事件，如中美貿(mào)易戰(zhàn)、中興事件、華為事件等，樹立科技興則民族興、科技強則國家強的信念，增強學(xué)生的責(zé)任感和使命感，激發(fā)學(xué)生樹愛國之心、行報國之志。在程序編譯運行中的錯誤排查中體會類型定義、變量名一致性、大小寫區(qū)分、運算符和表達(dá)式的正確使用、各種輸入與輸出的格式設(shè)置等等小細(xì)節(jié)問題帶來的各種影響，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、耐心的品質(zhì)；通過規(guī)范編寫習(xí)慣的養(yǎng)成等培養(yǎng)學(xué)生較高的職業(yè)素養(yǎng)。在分支結(jié)構(gòu)中融入成長道路中的各種選擇、如何選擇、選擇條件是什么，由此引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀；在循環(huán)結(jié)構(gòu)中融入對待生活、工作的態(tài)度，培養(yǎng)不畏艱難、堅持不懈的精神。（2）融入實踐教學(xué)是思政元素沉浸的重要方面。對于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，面對問題積極解決的態(tài)度、勇于探索的精神、善于解決的能力，具有不可替代的重要作用。在解決問題、實施項目任務(wù)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生做人如水、做事如山，增強其責(zé)任意識和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)精益求精的工匠精神，培養(yǎng)艱苦奮斗、吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)，培養(yǎng)抗壓能力，提高逆商等。在思政元素沉浸的具體實施中注意關(guān)注學(xué)生的切身感受，及時分析學(xué)生的思想變化，做好經(jīng)驗總結(jié)，寫入教學(xué)反思，與時俱進(jìn)，不斷完善，實現(xiàn)專業(yè)人才的德技兼修的育人成效。

（四）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺助力

伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，我國的在線教育日臻成熟，為教育教學(xué)重構(gòu)帶來了前所未有的契機，而2020年突如其來的新冠肺炎疫情，則是一臺加速器，迫使我們的教育教學(xué)迅速開啟了史無前例的大規(guī)模在線實戰(zhàn)。在這樣的發(fā)展背景下，現(xiàn)有C語言教學(xué)應(yīng)該也必須充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，將教案、PPT、微課、教學(xué)視頻、程序運行視頻、單片機實驗運行視頻、實際應(yīng)用實例等資源上傳，一方面做好應(yīng)對突發(fā)情況的教學(xué)需求，另一方面有利于學(xué)生課余時間隨時隨處學(xué)習(xí)；有利于師生同步和異步互動，答疑解惑，發(fā)表心得體會；有利于作業(yè)的布置、在線提交、批閱，簡捷準(zhǔn)確。同時也助力了學(xué)情分析與教學(xué)管理，對于未來的教育教學(xué)意義重大。另外，學(xué)生可手機下載各種C語言編譯軟件APP，這樣的學(xué)習(xí)神器強力方便了學(xué)生隨時隨處編碼，驗證一些小程序。

線下和線上深度融合、相得益彰的全新混合式教學(xué)對于激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力有一定的幫助，對于自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是一種正向激勵。

（五）課程考核機制優(yōu)化

傳統(tǒng)課程考核是以筆試閉卷的形式進(jìn)行考核，考試成績是唯一標(biāo)準(zhǔn)，其弊端是導(dǎo)致學(xué)生重理論輕實踐，為更全面地考核學(xué)生對C語言實際應(yīng)用的掌握程度，在教學(xué)改革中加入了過程考核，學(xué)生最終成績由期末考核和過程考核兩部分組成，分別占50%。其中期末考核用綜合應(yīng)用實操取代理論考試，過程考核又由出勤、課堂小結(jié)和實操小任務(wù)完成情況組成，分別占20%、10%和20%，通過這種綜合考核方式，將理論知識和動手能力有效結(jié)合，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，最大限度提升學(xué)生的自信心，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力。

三、結(jié)語

C語言課程在智能制造專業(yè)集的教學(xué)改革實踐中，緊密結(jié)合相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、課程體系，從課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)策略及教學(xué)方法、思政融入、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)、考評機制等方面不斷探索。從機電一體化、電氣自動化、工業(yè)機器人三個專業(yè)學(xué)生的教學(xué)改革情況看，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，教學(xué)效果初見成效。在后續(xù)教學(xué)中，我們會根據(jù)現(xiàn)實情況，對教改措施進(jìn)一步完善，形成一套適用于智能制造專業(yè)群的，有血有肉、有思想有靈魂的教學(xué)方案。