智能制造專業群C語言課程教學改革實踐體會

■衛曉娜

（山西水利職業技術學院，山西 太原 030027）

沒有強大的制造業，就沒有國家和民族的強盛，發展智能制造離不開人才支撐。“中國制造2025”這一強國戰略文件對職業教育人才培養提出新要求。作為與制造業密切相關的高職院校的機電一體化、電氣自動化、工業機器人等智能制造專業集群來說，必須要積極切實地進行課程教學改革，提高學生的素質與能力。“C語言程序設計”課程作為此類專業的必修課程，為智能制造專業群學生學習單片機、PLC、工業機器人編程等課程奠定了基礎，對這門課程進行教學方法的改革，提高其課程教學質量，對提高學生的能力和素質，培養制造業人才有著重要意義。

一、智能制造專業群的C語言課程改革目標分析

智能制造專業群的培養目標，是面向裝備制造業、通用設備制造業、電氣機械和器材制造業等培養可勝任各類數控設備、電氣設備和自動控制系統的操作、調試、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群學生所必須具備的一種基本能力。后續涉及編程的課程，如單片機、PLC、工業機器人編程等，雖然所用語言各有不同，但思路基本一致，學好一門編程語言后，再學習其他編程語言時可以舉一反三，快速達成知識遷移。

智能制造專業群開設C語言課程，重點是以應用為目的，培養學生利用C語言這一人機交流工具，實現對智能制造專業群電子電氣設備進行智能化調控的能力，同時培養學生邏輯思維能力和解決問題的能力。對算法設計要求相對簡單，且大多時候，硬件開發商已將常用功能編制為現成的函數模塊，學生只需在掌握相應電子電氣設備硬件工作流程的基礎上，學會根據實際需求調用函數，學會實現函數的團結協作，達成目標。

對于智能制造專業群，傳統的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科，出版的高職教材大多按照計算機專業教學標準編寫，教學內容上欠缺與智能制造專業群后續課程（如單片機、PLC、工業機器人編程等）的銜接，比如編程環境、專業結合度、課程學習目標等，不能更好地適應智能制造專業群的發展方向。第二，理論知識安排欠缺適度夠用的原則，突出不了職業教育重技能的宗旨；實操內容上，專業應用性欠缺，缺乏吸引力。第三，大多高職學生思維能力較弱，但普遍喜歡動手操作，傳統的教學方法單一，也沒有突出學生的主體地位，學生學習興趣不高，使得教學效果不佳。

因此，對智能制造專業群“C語言程序設計”課程進行教學改革，首先，為滿足銜接后續課程的需要，引入相應的實踐應用項目。同時，學生們能直觀看到應用程序控制硬件的不同結果，從而產生興趣與求知欲。其次，教學改革實施中嘗試融合多種教學策略及教學方法。通過分析學情，構建新的課程體系；完善課堂教學設計；認真撰寫教案；設計制作多媒體課件；積極利用網絡教學平臺和C語言編譯器APP軟件；搜集整理網絡資源，對教學內容進行拓展與補充；同時注重加強課堂思政的自然滲透，提升學生的整體素質，打造有溫度、重實用的工科課堂，以期達到本課程為智能制造專業群建設服務的目的。

二、智能制造專業群的C語言課程教學改革實施

（一）改革授課內容

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

授課內容安排上，選擇從單元1即開始認識函數，了解模塊化編程思想，并在后續單元中持續貫徹模塊化編程思想，強化函數的使用。授課內容圍繞C語言程序與函數、數據描述、數據操作、選擇結構、循環結構、數組、指針等7個模塊設置相應項目及任務。針對學生能力差異，設置基礎任務和拓展任務，供教學中自主選擇。

在項目案例選取上，根據每個單元涉及的C語言語法知識，除了在C語言集成開發環境編寫相應應用程序鞏固基礎知識外，注重考慮專業實用性及與后續課程的銜接，引導學生在“Keil C51”開發環境下編寫相應小程序。例如，在C語言程序與函數模塊中，分別在兩種開發環境下認識C語言的程序組成、函數與主函數的結構；在數據描述單元中，通過在Keil C51開發環境中編程，控制點亮不同LED燈，體會變量的概念；在選擇結構單元，通過獨立按鍵控制指示燈亮滅，進一步掌握if選擇結構的書寫格式及其執行過程；在循環結構單元，通過單片機控制蜂鳴器發出一段時間聲音、分任務實現LED流水燈等，進一步掌握while循環語句的書寫格式及其執行過程；通過綜合項目，提升學生的應用能力。單片機應用項目任務如表1所示。

表1 C語言單片機應用項目

通過控制單片機開發板中按鍵、LED指示燈、數碼管、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用，引導學生逐步了解學習C語言的目的，做到學以致用。

（二）改進教學方法

學生是教學活動的主體，主動學習、快樂學習是實現教學目標的有效途徑。良好的教學方法，營造出良好的課堂氣氛，使學生在愉快的學習感受中掌握知識，發展智力。不容忽視的是，良好的教學方法對學生人格的形成也具有重要作用。

1.分層設置任務，注重心態成長

教師需要對學生個體進行充分分析，接受學生之間的差異，分層設置項目任務。教學中應注重將心態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的學生，強化達成目標的成就感，激發學生進一步學習的熱情；在拓展項目中，引導學生不斷嘗試新的解決思路和方法，培養學生的工匠精神，培養敢于嘗試、勇于創新的優秀品質，教師應對學生的表現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，提升教學實效

在新課導入時，選擇具有啟發性的案例進行教學，案例選取具體形象的、學生熟知的事物或事件，啟發學生聯想，進行對照，化繁為簡，化難為易，使學生生動活潑、妙趣橫生地學習。例如，借助華羅庚的《統籌方法》和新冠肺炎核酸檢測的“群試”案例，啟發學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、某汽車發動機廠組織結構圖等體現的分而治之，各司其職，引出模塊化編程思想，進而引出函數概念。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行認真的整理和加工提煉，提高其通俗性、科學性。

在實操案例中，通過觀察實驗現象，提出問題，啟發學生思考，逐步引出下一教學內容，并引導學生做出嘗試與總結。例如，將設計LED流水燈這一項目，分解成逐步實現的三個任務及一個拓展任務。（1）先實現簡單的點亮一個LED燈，由此提出點亮任意一個LED如何實現，引發學生思考變量的作用、程序的順序結構；（2）由點亮LED燈，啟發學生思考如何實現LED燈的閃爍，引出循環結構知識，并鞏固有關函數及主函數的結構、作用和關系的教學知識點；（3）由一種循環語句的實現，引出其它循環語句知識，引發學生思考其他循環語句能否實現，如何實現；（4）在利用循環語句實現LED燈閃爍的基礎上，引發學生思考LED燈閃爍的延時時間可否控制，如何減少或增加頻次；閃爍的次數可否控制，如何實現。鼓勵學生大膽創新，設計出花樣流水燈。

當學生提出問題時或者是實操任務中程序編譯運行出現問題時，不直接解答或糾正，而是利用反詰啟發式，使學生在反問的啟發誘導下，開動腦筋，經過獨立思考，自覺糾正錯誤，找出正確的答案，還可配合學生互助分析的方式，協同解決，并在解決問題的過程中啟發學生不斷總結經驗，提高技能。

（三）思政元素沉浸

首先，落實好課程思政的關鍵在于教師。作為引導者，教師的言傳身教具有重要意義。“其身正，不令而行;其身不正，雖令不行”，教師應做到“身正為范”，多給學生傳遞正能量，多給學生鼓勵與贊賞。在日常行為規范中，通過自己的積極向上、寬容耐心，影響學生，潛移默化中培養學生樂觀向上、面對問題積極解決的品質。在課堂教學中，通過自己的激情狀態感染學生，帶動學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，融入到教學各個環節，在課堂講授、課外學習、案例與資源選取、實操任務設置、創新拓展等各場景各環節中，通過巧妙的設計，循序漸進地融入思政教育元素，形成潤物細無聲的教學效果。（1）融入課堂教學是思政元素沉浸的重點。例如，在初識C語言時，通過對C語言發展歷史的認知，拓展講述或引導學生收集一些全球科技發展中的真實故事與事件，如中美貿易戰、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，增強學生的責任感和使命感，激發學生樹愛國之心、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、大小寫區分、運算符和表達式的正確使用、各種輸入與輸出的格式設置等等小細節問題帶來的各種影響，培養學生細心嚴謹的工作作風、耐心的品質；通過規范編寫習慣的養成等培養學生較高的職業素養。在分支結構中融入成長道路中的各種選擇、如何選擇、選擇條件是什么，由此引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀；在循環結構中融入對待生活、工作的態度，培養不畏艱難、堅持不懈的精神。（2）融入實踐教學是思政元素沉浸的重要方面。對于培養學生的社會責任感，面對問題積極解決的態度、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、實施項目任務的過程中，引導學生做人如水、做事如山，增強其責任意識和創新意識，培養精益求精的工匠精神，培養艱苦奮斗、吃苦耐勞的優秀品質，培養抗壓能力，提高逆商等。在思政元素沉浸的具體實施中注意關注學生的切身感受，及時分析學生的思想變化，做好經驗總結，寫入教學反思，與時俱進，不斷完善，實現專業人才的德技兼修的育人成效。

（四）網絡教學平臺助力

伴隨著相關技術的發展，我國的在線教育日臻成熟，為教育教學重構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迅速開啟了史無前例的大規模在線實戰。在這樣的發展背景下，現有C語言教學應該也必須充分利用網絡學習平臺，將教案、PPT、微課、教學視頻、程序運行視頻、單片機實驗運行視頻、實際應用實例等資源上傳，一方面做好應對突發情況的教學需求，另一方面有利于學生課余時間隨時隨處學習；有利于師生同步和異步互動，答疑解惑，發表心得體會；有利于作業的布置、在線提交、批閱，簡捷準確。同時也助力了學情分析與教學管理，對于未來的教育教學意義重大。另外，學生可手機下載各種C語言編譯軟件APP，這樣的學習神器強力方便了學生隨時隨處編碼，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對于激發學生進行探究性學習、提高學生的創新能力有一定的幫助，對于自主學習能力的培養是一種正向激勵。

（五）課程考核機制優化

傳統課程考核是以筆試閉卷的形式進行考核，考試成績是唯一標準，其弊端是導致學生重理論輕實踐，為更全面地考核學生對C語言實際應用的掌握程度，在教學改革中加入了過程考核，學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用實操取代理論考試，過程考核又由出勤、課堂小結和實操小任務完成情況組成，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合，實現培養學生分析和解決問題的能力，最大限度提升學生的自信心，挖掘學生的創造力。

三、結語

C語言課程在智能制造專業集的教學改革實踐中，緊密結合相關專業的人才培養方案、課程體系，從課程標準、教學設計、教學策略及教學方法、思政融入、網絡教學資源的建設、考評機制等方面不斷探索。從機電一體化、電氣自動化、工業機器人三個專業學生的教學改革情況看，學生的學習積極性明顯提高，教學效果初見成效。在后續教學中，我們會根據現實情況，對教改措施進一步完善，形成一套適用于智能制造專業群的，有血有肉、有思想有靈魂的教學方案。