基于“卓越计划”下的C语言程序设计实验教改研究

彭治国 ，刘海浪，陈辉金

（桂林电子科技大学，a.教学实践部；b.机电工程学院，广西 桂林 541004）

1 当前C 语言教学中存在的问题

1.1 学生初学时普遍感到入门困难

由于C 语言具有逻辑性强、内容抽象、语句使用灵活的特点，虽然学生们觉得相应的语法知识并不难，听老师分析讲解例题时，也觉得很明白，但真正让他们自己动手编程解决实际问题时，有相当一部分学生感到无从下手。

1.2 学习兴趣不高

学生对课程的重要性认识不够,没有充分明确的学习目标，学习兴趣不高。部分非计算机专业的学生觉得C 语言和自己的专业离得较远，以后用不上，不想学，甚至出现懒惰、厌烦、消极的情绪，这也是实验课上学生积极性不高应付了事的重要原因。

1.3 形成学生“懂语法、会做题，但不会编程序”的怪圈

大多教材和理论课堂教学，重点放在了C 语言的“语法研究”上，甚至很多理论课老师本身就缺少工程项目的经验。而课程考核的考试内容，大多也都无法逃脱“语法”的束缚。

1.4 验证性实验比例过多，缺少总体应用的项目

安排的实验内容一般都有60%以上的验证性实验，致使一部分学生程序出错后，不是通过调试来改错，而是逐行对照书上的内容进行纠正，因此导致学生不会调试程序，没有真正理解程序中的逻辑关系，从而也就很难学会编写程序，更谈不上开发一个完整的项目。

2 “卓越计划”下对C 语言教学的新的要求

2010年6月23日，教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）启动会，其指导思想是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的精神，树立全面发展和多样化的人才观念，树立主动服务国家战略要求、主动服务行业企业需求的观念。改革和创新工程教育人才培养模式，创立高校与行业企业联合培养人才的新机制，着力提高学生服务国家和人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。

在这种背景下，对卓越班的C 语言实验环节的教学，提出了培养学生实际工程项目开发能力、创新能力、实践动手能力以及提出问题解决问题和表达沟通能力，使学生在C 语言的实践教学上，能达到企业满意的高素质人才的要求。

3 基于“卓越计划”的实验教学改革

3.1 改革的主要思想

选取合适的实际工程项目为背景，以项目开发为主线，强化项目开发实践能力、设计能力与创新能力。提炼实验内容，使其少而精，在基于工程项目的内容设置上，采用“循序渐进”的方法，如把一个大的综合工程项目覆盖到各个章节的实验内容中，使学生在实验过程中清楚总体目标的前提下，思考怎么一步步去实现它。同时通过阅读一个到二个完整的项目程序，增加学生的阅读程序的能力，最后学生根据自己的专业特点，选择一个自己感兴趣的项目进行项目实训。通过这样的实验安排，使学生感受到解决问题的快乐和成就感，提高学习的主动性，最终使学生具有工程项目开发能力。

另外，为了提高学生的学习兴趣，激发学生的学习创新能力，感受C 语言实际应用的能力，我们在C 语言的实验环节中，引入基于C51 单片机的智能小车控制对象，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。

3.2 改革的具体实施

（1）循序渐进，短期任务和长期任务相结合。在教学上采用项目案例，以项目为驱动，把项目相关的内容分解到每个实验单元中，采用循序渐进的方法，最终完成项目的开发。

在实验内容上也是选择同学们比较熟悉的一些实际项目，比如俄罗斯方块、贪吃蛇、五子棋等项目，作为学生的可选项目。学生选定一个自己感兴趣的项目后，把它作为一个长期的任务，然后按不同的功能或知识点分开来，形成一个短期任务，在每章的实验中体现出来，每次的实验中可以完成项目的一部分，或是对以前完成的内容用新学到的知识进行改进。

这样，可以使得每次实验中的内容不是孤立的，而是相互联系的，是一个总体项目的内容不断增加和完善的过程。使学生的学习形成一种连贯性。在整个实验的学习过程中，始终有个总的任务在驱动，而学生又是在一个又一个小的任务的驱动下，一次又一次的亲身体验迈向成功的喜悦。

（2）基于机器人的工程对象项目及组织编程竞赛，激发学生学习兴趣，培养学生实际动手与创新能力。对于即将从事工程师职业的学生而言，学习不仅是学习某一知识体系，比如单片机或者C 语言知识体系，而是应该更近一步获得如何利用这些知识去解决实际问题的能力，即创新与动手能力。

在实验中，选择了由秦志强编写的工作创新实践教材系列中的《C51 单片机应用与C 语言程序设计》这本辅助教材，这是基于机器人工程对象的项目实践教材。在其书中，提到工作导向的概念，这种概念不只是一个简单的概念游戏，而是包含了实践、归纳、推理和再实践的深刻的哲理。本教材的主要特点是寓教于乐，兴趣为先，采用机器人作为本项目实践内容，非常容易引起学生的兴趣和学习热情。机器人对象采用舵机作为控制和驱动电机，非常容易控制，便于老师和学生入门，重点是时序和逻辑上，而不是电机的复杂控制上。

3.3 实验教学引入的内容

在C 语言实验教学中，引入了如下内容：

（1）AT89S52 单片机知识及用C 语言开发单片机程序的开发流程。内容涉及单片机的硬件知识、单片机的工作原理、及开发工具的使用如Keil 集成开发环境、ISP 系统在线编程、串口调试助手软件的使用。

（2）输入输出语句实现单片机与PC 上位机的串口通信。

（3）C51 单片机I/0 与伺服电机的控制，控制小车前后左右、原地转绕轴旋转，加速、减速、匀速等运动。

（4）用胡须作为触觉和红外线实现导航功能，实现障碍物的检测与避让。

（5）C51 定时器与机器人的距离检测，引入中断及中断处理知识以及机器人巡迹功能。

（6）C51 与LCD 显示接口的编程。

多传感器智能机器人在这些实验项目中，对C语言的相关知识几乎都涉及到，是C 语言基于具体对象的编程应用，使学生在实践过程中感受到学习的快乐，激发探究知识的欲望，以及实际解决问题的能力。同时通过单片机和C 语言的学习，为学生进一步学习ARM、Android 和linux 等高级嵌入式课程打下了坚实的基础。

每年我们还组织C 语言程序设计大赛，通过开展编程竞赛活动，提高了学生编程的兴趣，激发了学生的竞争意识，调动了学习积极性，营造了积极向上的学习氛围，以促进课堂教学和学生综合能力的提高，同时加强实践能力、软件开发能力和创新精神的培养。

4 创设互助学习环境,强化合作意识

协作学习，是当前在世界范围内被广泛使用的教学组织形式和教学策略之一，其能充分体现教师的主导地位和学生的主体作用。在实验教学过程中，把学生分成小组，有意识地组织学生开展协作学习，通过组内的协作讨论，相互交流信息，取长补短，共同完成任务。

通过协作学习，学生能够相互启发，相互促进，培养学生的合作意识，驱动学生更加强烈的创作欲望。在边学边实践的过程中，学生始终处于主体地位，在教师的引导下，学生充分发挥主动性和创造性，不仅让学生亲身感受认知的过程，而且培养提高学生实际解决问题的能力和创新意识。实际上任务的完成，标志着学生实践能力的提高，学生也能体验到任务完成后的成就感，从而激发他们进一步学习的兴趣和积极性。同时，还可以促进学生间良好的人际关系，进一步培养学生的协作精神。

5 增加课外实践时数,培养学生自学能力

自学能力是创新的基础，培养学生自学能力，是高校教育教学中的一个重要任务。由于实验课时的限制，课内学生所做的实验，其内容是不够全面的。让学生利用课外时间去完成，不仅可以弥补课内实验的不足，还可以充分挖掘学生的学习潜能，培养学生的自学能力，是课堂教学的有效补充和延伸。

课外实验是在课堂之外进行的，所以实验方案的设计、程序调试、结果分析以及实验过程中遇到的各种问题，均需要学生自己独立解决。因此，与课堂实验相比，课外实验更能发挥学生在学习活动中的积极主动性，更有利于培养学生的独立工作能力，在发挥学生在学习活动中的主体作用和教师的主导作用等方面，均有不可替代的重要作用。

6 教学资源的辅助教学方式

以网络作为一种多媒体资源发布平台，将各种教学资源如CAI 课件、授课视频、课程资料等发布于教学网站上，并建立C 语言学习QQ 群号，教师和学生可以随时随地共享这些资源和相互交流。因而极大地延伸了教学空间，为学生提供自主学习的有效方式和可选资源，弥补课堂教学的不足。

通过教学网站的应用，在教与学的过程中，从以教为中心，走向以学为中心；从以教师为中心，走向以学生为中心，充分发挥学生的主观能动性和创造性，培养学习过程的认知策略，使学生按需获得知识与技能，最终达到或超越基本教学要求，获得发展。

7 结束语

在国家“卓越计划”下，对C 语言的实验教学的改革迫在眉睫。实践证明，本文中提到的改革方法，收到了比较好的效果。学生的学习兴趣大大提高，在项目的开发过程中，提高了实践动手能力和创新能力，是值得借鉴的改革方案。

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