智能制造专业群C语言课程教学改革实践体会

■卫晓娜

（山西水利职业技术学院，山西 太原 030027）

没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛，发展智能制造离不开人才支撑。“中国制造2025”这一强国战略文件对职业教育人才培养提出新要求。作为与制造业密切相关的高职院校的机电一体化、电气自动化、工业机器人等智能制造专业集群来说，必须要积极切实地进行课程教学改革，提高学生的素质与能力。“C语言程序设计”课程作为此类专业的必修课程，为智能制造专业群学生学习单片机、PLC、工业机器人编程等课程奠定了基础，对这门课程进行教学方法的改革，提高其课程教学质量，对提高学生的能力和素质，培养制造业人才有着重要意义。

智能制造专业群的培养目标，是面向装备制造业、通用设备制造业、电气机械和器材制造业等培养可胜任各类数控设备、电气设备和自动控制系统的操作、调试、运维、管理等工作岗位的技能人才。编程能力是高职智能制造专业群学生所必须具备的一种基本能力。后续涉及编程的课程，如单片机、PLC、工业机器人编程等，虽然所用语言各有不同，但思路基本一致，学好一门编程语言后，再学习其他编程语言时可以举一反三，快速达成知识迁移。

智能制造专业群开设C语言课程，重点是以应用为目的，培养学生利用C语言这一人机交流工具，实现对智能制造专业群电子电气设备进行智能化调控的能力，同时培养学生逻辑思维能力和解决问题的能力。对算法设计要求相对简单，且大多时候，硬件开发商已将常用功能编制为现成的函数模块，学生只需在掌握相应电子电气设备硬件工作流程的基础上，学会根据实际需求调用函数，学会实现函数的团结协作，达成目标。

对于智能制造专业群，传统的C语言课程存在一些问题：第一，C语言课程本身属于计算机学科，出版的高职教材大多按照计算机专业教学标准编写，教学内容上欠缺与智能制造专业群后续课程（如单片机、PLC、工业机器人编程等）的衔接，比如编程环境、专业结合度、课程学习目标等，不能更好地适应智能制造专业群的发展方向。第二，理论知识安排欠缺适度够用的原则，突出不了职业教育重技能的宗旨；
实操内容上，专业应用性欠缺，缺乏吸引力。第三，大多高职学生思维能力较弱，但普遍喜欢动手操作，传统的教学方法单一，也没有突出学生的主体地位，学生学习兴趣不高，使得教学效果不佳。

因此，对智能制造专业群“C语言程序设计”课程进行教学改革，首先，为满足衔接后续课程的需要，引入相应的实践应用项目。同时，学生们能直观看到应用程序控制硬件的不同结果，从而产生兴趣与求知欲。其次，教学改革实施中尝试融合多种教学策略及教学方法。通过分析学情，构建新的课程体系；
完善课堂教学设计；
认真撰写教案；
设计制作多媒体课件；
积极利用网络教学平台和C语言编译器APP软件；
搜集整理网络资源，对教学内容进行拓展与补充；
同时注重加强课堂思政的自然渗透，提升学生的整体素质，打造有温度、重实用的工科课堂，以期达到本课程为智能制造专业群建设服务的目的。

（一）改革授课内容

C语言课程开发环境选取上，除了熟练利用常见的C/C++集成开发环境,掌握C语言的基础知识、相关语法和算法等，还要熟悉智能制造专业群常用编程环境“Keil C51”软件的使用及其与单片机硬件调试平台(如单片机开发板等）的连接、程序调试。

授课内容安排上，选择从单元1即开始认识函数，了解模块化编程思想，并在后续单元中持续贯彻模块化编程思想，强化函数的使用。授课内容围绕C语言程序与函数、数据描述、数据操作、选择结构、循环结构、数组、指针等7个模块设置相应项目及任务。针对学生能力差异，设置基础任务和拓展任务，供教学中自主选择。

在项目案例选取上，根据每个单元涉及的C语言语法知识，除了在C语言集成开发环境编写相应应用程序巩固基础知识外，注重考虑专业实用性及与后续课程的衔接，引导学生在“Keil C51”开发环境下编写相应小程序。例如，在C语言程序与函数模块中，分别在两种开发环境下认识C语言的程序组成、函数与主函数的结构；
在数据描述单元中，通过在Keil C51开发环境中编程，控制点亮不同LED灯，体会变量的概念；
在选择结构单元，通过独立按键控制指示灯亮灭，进一步掌握if选择结构的书写格式及其执行过程；
在循环结构单元，通过单片机控制蜂鸣器发出一段时间声音、分任务实现LED流水灯等，进一步掌握while循环语句的书写格式及其执行过程；
通过综合项目，提升学生的应用能力。单片机应用项目任务如表1所示。

表1 C语言单片机应用项目

通过控制单片机开发板中按键、LED指示灯、数码管、蜂鸣器、电机等，直观验证C语言程序运行效果，深入地理解和体会C语言语法知识的实际应用，引导学生逐步了解学习C语言的目的，做到学以致用。

（二）改进教学方法

学生是教学活动的主体，主动学习、快乐学习是实现教学目标的有效途径。良好的教学方法，营造出良好的课堂气氛，使学生在愉快的学习感受中掌握知识，发展智力。不容忽视的是，良好的教学方法对学生人格的形成也具有重要作用。

1.分层设置任务，注重心态成长

教师需要对学生个体进行充分分析，接受学生之间的差异，分层设置项目任务。教学中应注重将心态的成长理念渗透到课堂的点点滴滴。对完成了基本项目任务的学生，强化达成目标的成就感，激发学生进一步学习的热情；
在拓展项目中，引导学生不断尝试新的解决思路和方法，培养学生的工匠精神，培养敢于尝试、勇于创新的优秀品质，教师应对学生的表现随时给予积极的正面的反馈，注重赏识其主动性与探索精神，而非称赞其智力。

2.案例融和启发，提升教学实效

在新课导入时，选择具有启发性的案例进行教学，案例选取具体形象的、学生熟知的事物或事件，启发学生联想，进行对照，化繁为简，化难为易，使学生生动活泼、妙趣横生地学习。例如，借助华罗庚的《统筹方法》和新冠肺炎核酸检测的“群试”案例，启发学生思考解决问题的方法和步骤，引出算法的概念及特性。借助生活中的顾客点餐后的后厨工作安排、某汽车发动机厂组织结构图等体现的分而治之，各司其职，引出模块化编程思想，进而引出函数概念。越是深奥、抽象的道理，越需要借助比喻。教师需要对所选事物或事件进行认真的整理和加工提炼，提高其通俗性、科学性。

在实操案例中，通过观察实验现象，提出问题，启发学生思考，逐步引出下一教学内容，并引导学生做出尝试与总结。例如，将设计LED流水灯这一项目，分解成逐步实现的三个任务及一个拓展任务。（1）先实现简单的点亮一个LED灯，由此提出点亮任意一个LED如何实现，引发学生思考变量的作用、程序的顺序结构；
（2）由点亮LED灯，启发学生思考如何实现LED灯的闪烁，引出循环结构知识，并巩固有关函数及主函数的结构、作用和关系的教学知识点；
（3）由一种循环语句的实现，引出其它循环语句知识，引发学生思考其他循环语句能否实现，如何实现；
（4）在利用循环语句实现LED灯闪烁的基础上，引发学生思考LED灯闪烁的延时时间可否控制，如何减少或增加频次；
闪烁的次数可否控制，如何实现。鼓励学生大胆创新，设计出花样流水灯。

当学生提出问题时或者是实操任务中程序编译运行出现问题时，不直接解答或纠正，而是利用反诘启发式，使学生在反问的启发诱导下，开动脑筋，经过独立思考，自觉纠正错误，找出正确的答案，还可配合学生互助分析的方式，协同解决，并在解决问题的过程中启发学生不断总结经验，提高技能。

（三）思政元素沉浸

首先，落实好课程思政的关键在于教师。作为引导者，教师的言传身教具有重要意义。“其身正，不令而行;其身不正，虽令不行”，教师应做到“身正为范”，多给学生传递正能量，多给学生鼓励与赞赏。在日常行为规范中，通过自己的积极向上、宽容耐心，影响学生，潜移默化中培养学生乐观向上、面对问题积极解决的品质。在课堂教学中，通过自己的激情状态感染学生，带动学生上课的兴趣和积极性。

其次，要将思政元素贯穿整个课程体系，融入到教学各个环节，在课堂讲授、课外学习、案例与资源选取、实操任务设置、创新拓展等各场景各环节中，通过巧妙的设计，循序渐进地融入思政教育元素，形成润物细无声的教学效果。（1）融入课堂教学是思政元素沉浸的重点。例如，在初识C语言时，通过对C语言发展历史的认知，拓展讲述或引导学生收集一些全球科技发展中的真实故事与事件，如中美贸易战、中兴事件、华为事件等，树立科技兴则民族兴、科技强则国家强的信念，增强学生的责任感和使命感，激发学生树爱国之心、行报国之志。在程序编译运行中的错误排查中体会类型定义、变量名一致性、大小写区分、运算符和表达式的正确使用、各种输入与输出的格式设置等等小细节问题带来的各种影响，培养学生细心严谨的工作作风、耐心的品质；
通过规范编写习惯的养成等培养学生较高的职业素养。在分支结构中融入成长道路中的各种选择、如何选择、选择条件是什么，由此引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观；
在循环结构中融入对待生活、工作的态度，培养不畏艰难、坚持不懈的精神。（2）融入实践教学是思政元素沉浸的重要方面。对于培养学生的社会责任感，面对问题积极解决的态度、勇于探索的精神、善于解决的能力，具有不可替代的重要作用。在解决问题、实施项目任务的过程中，引导学生做人如水、做事如山，增强其责任意识和创新意识，培养精益求精的工匠精神，培养艰苦奋斗、吃苦耐劳的优秀品质，培养抗压能力，提高逆商等。在思政元素沉浸的具体实施中注意关注学生的切身感受，及时分析学生的思想变化，做好经验总结，写入教学反思，与时俱进，不断完善，实现专业人才的德技兼修的育人成效。

（四）网络教学平台助力

伴随着相关技术的发展，我国的在线教育日臻成熟，为教育教学重构带来了前所未有的契机，而2020年突如其来的新冠肺炎疫情，则是一台加速器，迫使我们的教育教学迅速开启了史无前例的大规模在线实战。在这样的发展背景下，现有C语言教学应该也必须充分利用网络学习平台，将教案、PPT、微课、教学视频、程序运行视频、单片机实验运行视频、实际应用实例等资源上传，一方面做好应对突发情况的教学需求，另一方面有利于学生课余时间随时随处学习；
有利于师生同步和异步互动，答疑解惑，发表心得体会；
有利于作业的布置、在线提交、批阅，简捷准确。同时也助力了学情分析与教学管理，对于未来的教育教学意义重大。另外，学生可手机下载各种C语言编译软件APP，这样的学习神器强力方便了学生随时随处编码，验证一些小程序。

线下和线上深度融合、相得益彰的全新混合式教学对于激发学生进行探究性学习、提高学生的创新能力有一定的帮助，对于自主学习能力的培养是一种正向激励。

（五）课程考核机制优化

传统课程考核是以笔试闭卷的形式进行考核，考试成绩是唯一标准，其弊端是导致学生重理论轻实践，为更全面地考核学生对C语言实际应用的掌握程度，在教学改革中加入了过程考核，学生最终成绩由期末考核和过程考核两部分组成，分别占50%。其中期末考核用综合应用实操取代理论考试，过程考核又由出勤、课堂小结和实操小任务完成情况组成，分别占20%、10%和20%，通过这种综合考核方式，将理论知识和动手能力有效结合，实现培养学生分析和解决问题的能力，最大限度提升学生的自信心，挖掘学生的创造力。

C语言课程在智能制造专业集的教学改革实践中，紧密结合相关专业的人才培养方案、课程体系，从课程标准、教学设计、教学策略及教学方法、思政融入、网络教学资源的建设、考评机制等方面不断探索。从机电一体化、电气自动化、工业机器人三个专业学生的教学改革情况看，学生的学习积极性明显提高，教学效果初见成效。在后续教学中，我们会根据现实情况，对教改措施进一步完善，形成一套适用于智能制造专业群的，有血有肉、有思想有灵魂的教学方案。