基于“卓越計劃”下的C語言程序設(shè)計實驗教改研究

彭治國 ，劉海浪，陳輝金

（桂林電子科技大學，a.教學實踐部；b.機電工程學院，廣西 桂林 541004）

1 當前C 語言教學中存在的問題

1.1 學生初學時普遍感到入門困難

由于C 語言具有邏輯性強、內(nèi)容抽象、語句使用靈活的特點，雖然學生們覺得相應(yīng)的語法知識并不難，聽老師分析講解例題時，也覺得很明白，但真正讓他們自己動手編程解決實際問題時，有相當一部分學生感到無從下手。

1.2 學習興趣不高

學生對課程的重要性認識不夠,沒有充分明確的學習目標，學習興趣不高。部分非計算機專業(yè)的學生覺得C 語言和自己的專業(yè)離得較遠，以后用不上，不想學，甚至出現(xiàn)懶惰、厭煩、消極的情緒，這也是實驗課上學生積極性不高應(yīng)付了事的重要原因。

1.3 形成學生“懂語法、會做題，但不會編程序”的怪圈

大多教材和理論課堂教學，重點放在了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目的經(jīng)驗。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 驗證性實驗比例過多，缺少總體應(yīng)用的項目

安排的實驗內(nèi)容一般都有60%以上的驗證性實驗，致使一部分學生程序出錯后，不是通過調(diào)試來改錯，而是逐行對照書上的內(nèi)容進行糾正，因此導(dǎo)致學生不會調(diào)試程序，沒有真正理解程序中的邏輯關(guān)系，從而也就很難學會編寫程序，更談不上開發(fā)一個完整的項目。

2 “卓越計劃”下對C 語言教學的新的要求

2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）啟動會，其指導(dǎo)思想是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(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，樹立主動服務(wù)國家戰(zhàn)略要求、主動服務(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)人才的新機制，著力提高學生服務(wù)國家和人民的社會責任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力。

在這種背景下，對卓越班的C 語言實驗環(huán)節(jié)的教學，提出了培養(yǎng)學生實際工程項目開發(fā)能力、創(chuàng)新能力、實踐動手能力以及提出問題解決問題和表達溝通能力，使學生在C 語言的實踐教學上，能達到企業(yè)滿意的高素質(zhì)人才的要求。

3 基于“卓越計劃”的實驗教學改革

3.1 改革的主要思想

選取合適的實際工程項目為背景，以項目開發(fā)為主線，強化項目開發(fā)實踐能力、設(shè)計能力與創(chuàng)新能力。提煉實驗內(nèi)容，使其少而精，在基于工程項目的內(nèi)容設(shè)置上，采用“循序漸進”的方法，如把一個大的綜合工程項目覆蓋到各個章節(jié)的實驗內(nèi)容中，使學生在實驗過程中清楚總體目標的前提下，思考怎么一步步去實現(xiàn)它。同時通過閱讀一個到二個完整的項目程序，增加學生的閱讀程序的能力，最后學生根據(jù)自己的專業(yè)特點，選擇一個自己感興趣的項目進行項目實訓。通過這樣的實驗安排，使學生感受到解決問題的快樂和成就感，提高學習的主動性，最終使學生具有工程項目開發(fā)能力。

另外，為了提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習創(chuàng)新能力，感受C 語言實際應(yīng)用的能力，我們在C 語言的實驗環(huán)節(jié)中，引入基于C51 單片機的智能小車控制對象，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。

3.2 改革的具體實施

（1）循序漸進，短期任務(wù)和長期任務(wù)相結(jié)合。在教學上采用項目案例，以項目為驅(qū)動，把項目相關(guān)的內(nèi)容分解到每個實驗單元中，采用循序漸進的方法，最終完成項目的開發(fā)。

在實驗內(nèi)容上也是選擇同學們比較熟悉的一些實際項目，比如俄羅斯方塊、貪吃蛇、五子棋等項目，作為學生的可選項目。學生選定一個自己感興趣的項目后，把它作為一個長期的任務(wù)，然后按不同的功能或知識點分開來，形成一個短期任務(wù)，在每章的實驗中體現(xiàn)出來，每次的實驗中可以完成項目的一部分，或是對以前完成的內(nèi)容用新學到的知識進行改進。

這樣，可以使得每次實驗中的內(nèi)容不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，是一個總體項目的內(nèi)容不斷增加和完善的過程。使學生的學習形成一種連貫性。在整個實驗的學習過程中，始終有個總的任務(wù)在驅(qū)動，而學生又是在一個又一個小的任務(wù)的驅(qū)動下，一次又一次的親身體驗邁向成功的喜悅。

（2）基于機器人的工程對象項目及組織編程競賽，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生實際動手與創(chuàng)新能力。對于即將從事工程師職業(yè)的學生而言，學習不僅是學習某一知識體系，比如單片機或者C 語言知識體系，而是應(yīng)該更近一步獲得如何利用這些知識去解決實際問題的能力，即創(chuàng)新與動手能力。

在實驗中，選擇了由秦志強編寫的工作創(chuàng)新實踐教材系列中的《C51 單片機應(yīng)用與C 語言程序設(shè)計》這本輔助教材，這是基于機器人工程對象的項目實踐教材。在其書中，提到工作導(dǎo)向的概念，這種概念不只是一個簡單的概念游戲，而是包含了實踐、歸納、推理和再實踐的深刻的哲理。本教材的主要特點是寓教于樂，興趣為先，采用機器人作為本項目實踐內(nèi)容，非常容易引起學生的興趣和學習熱情。機器人對象采用舵機作為控制和驅(qū)動電機，非常容易控制，便于老師和學生入門，重點是時序和邏輯上，而不是電機的復(fù)雜控制上。

3.3 實驗教學引入的內(nèi)容

在C 語言實驗教學中，引入了如下內(nèi)容：

（1）AT89S52 單片機知識及用C 語言開發(fā)單片機程序的開發(fā)流程。內(nèi)容涉及單片機的硬件知識、單片機的工作原理、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）輸入輸出語句實現(xiàn)單片機與PC 上位機的串口通信。

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

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

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

（6）C51 與LCD 顯示接口的編程。

多傳感器智能機器人在這些實驗項目中，對C語言的相關(guān)知識幾乎都涉及到，是C 語言基于具體對象的編程應(yīng)用，使學生在實踐過程中感受到學習的快樂，激發(fā)探究知識的欲望，以及實際解決問題的能力。同時通過單片機和C 語言的學習，為學生進一步學習ARM、Android 和linux 等高級嵌入式課程打下了堅實的基礎(chǔ)。

每年我們還組織C 語言程序設(shè)計大賽，通過開展編程競賽活動，提高了學生編程的興趣，激發(fā)了學生的競爭意識，調(diào)動了學習積極性，營造了積極向上的學習氛圍，以促進課堂教學和學生綜合能力的提高，同時加強實踐能力、軟件開發(fā)能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

4 創(chuàng)設(shè)互助學習環(huán)境,強化合作意識

協(xié)作學習，是當前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的教學組織形式和教學策略之一，其能充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學生的主體作用。在實驗教學過程中，把學生分成小組，有意識地組織學生開展協(xié)作學習，通過組內(nèi)的協(xié)作討論，相互交流信息，取長補短，共同完成任務(wù)。

通過協(xié)作學習，學生能夠相互啟發(fā)，相互促進，培養(yǎng)學生的合作意識，驅(qū)動學生更加強烈的創(chuàng)作欲望。在邊學邊實踐的過程中，學生始終處于主體地位，在教師的引導(dǎo)下，學生充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，不僅讓學生親身感受認知的過程，而且培養(yǎng)提高學生實際解決問題的能力和創(chuàng)新意識。實際上任務(wù)的完成，標志著學生實踐能力的提高，學生也能體驗到任務(wù)完成后的成就感，從而激發(fā)他們進一步學習的興趣和積極性。同時，還可以促進學生間良好的人際關(guān)系，進一步培養(yǎng)學生的協(xié)作精神。

5 增加課外實踐時數(shù),培養(yǎng)學生自學能力

自學能力是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生自學能力，是高校教育教學中的一個重要任務(wù)。由于實驗課時的限制，課內(nèi)學生所做的實驗，其內(nèi)容是不夠全面的。讓學生利用課外時間去完成，不僅可以彌補課內(nèi)實驗的不足，還可以充分挖掘?qū)W生的學習潛能，培養(yǎng)學生的自學能力，是課堂教學的有效補充和延伸。

課外實驗是在課堂之外進行的，所以實驗方案的設(shè)計、程序調(diào)試、結(jié)果分析以及實驗過程中遇到的各種問題，均需要學生自己獨立解決。因此，與課堂實驗相比，課外實驗更能發(fā)揮學生在學習活動中的積極主動性，更有利于培養(yǎng)學生的獨立工作能力，在發(fā)揮學生在學習活動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 教學資源的輔助教學方式

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

通過教學網(wǎng)站的應(yīng)用，在教與學的過程中，從以教為中心，走向以學為中心；從以教師為中心，走向以學生為中心，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學習過程的認知策略，使學生按需獲得知識與技能，最終達到或超越基本教學要求，獲得發(fā)展。

7 結(jié)束語

在國家“卓越計劃”下，對C 語言的實驗教學的改革迫在眉睫。實踐證明，本文中提到的改革方法，收到了比較好的效果。學生的學習興趣大大提高，在項目的開發(fā)過程中，提高了實踐動手能力和創(chuàng)新能力，是值得借鑒的改革方案。

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