C語言課程引入教育機器人的教學探究
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【摘要】《C語言程序設計》課程是旨在培養(yǎng)學生進行邏輯思維的能力，掌握運用C語言編程來解決工作中實際問題的方法和步驟，為提高職業(yè)能力和拓展職業(yè)空間打下堅實基礎。然而學生普遍反映的C語言課程枯燥無味、授課內容單調，發(fā)現學生結課后編程能力弱，無法將所學知識應用于工作領域。為了使C語言教學更具有吸引力，探索基于教育機器人平臺的實驗教學法，通過機器人工程項目的搭建，提高學生的學習興趣和自主學習、創(chuàng)新實踐等能力。
【關鍵詞】C語言程序設計；教育機器人；教學改革
1引言
C語言是一門通用計算機語言，廣泛用于系統(tǒng)與應用軟件的開發(fā)，具有高效、靈活、功能豐富、表達能力強和較高移植性等優(yōu)點[1]，是近些年來使用最廣泛的編程語言，是眾多高校理工科學生的必修課，也通常作為程序設計的入門課程，為后續(xù)的程序設計課程打基礎。課程的主要培養(yǎng)目標為學習C語言的基礎語法，理解并掌握計算機編程思想，能運用C語言解決一些實際問題，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力[2]。因此，C語言課程的學習效果對學生以后的程序設計具有重要意義，而在C語言教學實踐中發(fā)現存在諸多問題。1）課程本身的難度較大。在C語言學習中，有不少學生感覺學習難度較大。涉及的概念和語法規(guī)則繁多，使用靈活，容易出錯，并且理論性較強，實踐性較低，而且知識點細化煩瑣，不易理解。學生在學習時會感到比較困難，不同程度產生畏懼心理，由此影響學習主動性和學習效果。2）學生邏輯思維能力較差。C語言對數學知識和邏輯思維能力以及動手實踐能力的要求比較高。而高職計算機專業(yè)學生普遍數學基礎薄弱，通過研究各類C語言程序設計教材，發(fā)現大部分教材中的實例與解決數學問題有關，學生對此興趣不大。3）實驗教學形式單一，應用價值不高。傳統(tǒng)“C程序設計”實驗教學形式單一，主要以上機為主。實驗教材上的實驗項目和實驗內容相對比較固定，主要是解決數學問題，與實際聯系不大，學生積極性不強。
2C語言程序設計實驗教學改革的措施
針對以上問題，我們把教育機器人引入到C語言程序設計實驗教學過程中來，學生邊學習C語言邊慢慢融入機器人工程項目中，現學現用，使得學生更快速理解C語言的語法結構并靈活運用。
2.1硬件平臺的選取
教育機器人是由生產廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生綜合能力為目標的機器人成品、套裝或散件，結合了機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、控制、人工智能和造型技術等眾多的先進技術研發(fā)的教育機器人平臺。我們選擇的平臺是機器時代科技有限公司開發(fā)的“探索者創(chuàng)新平臺”，簡稱“探索者”。其采用標準通用的結構件、傳感器和控制器；快速驗證設計方案，簡單易用的初始程序；開源的資料庫，實現了無上限的升級功能。適合于各類的開發(fā)創(chuàng)新，可設計出各類型智能機器人。
2.2設計教學實驗項目
通過豐富的、有趣的項目實例，將CDIO的項目式教學方法理念融入到C語言程序設計課程中[3]，讓學生能動手制作并思考設計如何讓自己做的機器人的動作達到自己的理想狀態(tài)，使得被動學習轉入主動學習狀態(tài)。在動手并思考的過程中學生是一個開發(fā)程序的算法階段，算法完成后再根據想法流程編寫出程序再運行測試就是一個完整的C程序開發(fā)過程。因此在設計教學方案時，應以提高學生興趣為出發(fā)點，大膽創(chuàng)新教學內容，激發(fā)學生的求知欲[4]。實驗項目應按難易程度分并逐步進行，相對較容易的實驗內容放在軟件平臺上進行[5]，使學生掌握基本語法、基本知識點、錯誤查找方法、軟件調試方法等基本知識，并養(yǎng)成良好的編程風格，例如制作調試“電風扇”“攪拌機”。以“迎賓機器人”“起重機”經典控制項目為對象，掌握基本的硬件編程、調試方法，實現機器人自動運行，并根據需求設置參數等，使學生掌握基本的硬件編程方法。后期可以鼓勵學生，添加各種傳感器、模塊套件等硬件設施，獨立設計方案實現不同功能。通過這些環(huán)節(jié)的訓練，可以培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
2.3教育機器人引入到實驗教學中的具體做法
2.3.1分組實驗教學。以小組為單位，組織課堂教學，讓學生習慣于合作學習、增強團隊合作精神。在教學中把學生每5至7人為一小組，使學生在主動參與的同時，小組內和小組間都可以互相交流和討論，提出各自的觀點，選擇最優(yōu)方案。通過交流和討論可以加深學生對問題的理解。學生在做項目的過程中攜手合作，彌補相互間的不足，遇到問題大家一起討論解決，這讓學生體會到團隊合作的重要性，做到共同進步。該階段的主要目的是系統(tǒng)掌握課本知識，同學們在平時的學習過程中，由于知識點都是離散的，通過該實驗教學階段，可以讓同學們查漏補缺。2.3.2開放性實驗教學每個學期都開展開放性實驗，開放性實驗共計20學時，每周2學時。在開放性實驗中完全由學生自主學習，教師指導。學生根據教育機器人平臺，自主選擇開放性實驗題目，然后搭建機器人模型、設計算法、編寫程序、調試程序，可以培養(yǎng)學生的自主學習能力、解決問題的能力和創(chuàng)新思維。每一階段可以對學生作品做開放展示，由學生團隊來講解分析。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和團隊合作能力等綜合能力。2.3.3成績考核方法成績考核方式，不再以筆試成績和實驗報告為評判成績的唯一標準，而是采用新的核算方法，具體做法是筆試50%，實驗報告20%，實驗演示30%。對于未提交實驗報告或者未完成實驗演示的次數達到三分之一同學，最終的實驗成績?yōu)?分。改革后的實驗成績核算辦法，既調動了學生學習積極性，提高了他們對實驗課的重視程度，又保證了實驗進度和難度的加深。實踐證明，經過課改實踐，發(fā)現許多學生對C語言這門課程產生了濃厚的興趣，并且編程能力也有了實質性的提高?？偠灾珻語言教學改革的目的就是激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的編程能力，最終可以達到教學目的才是成功的改革。
參考文獻
[1]譚浩強.C程序設計[M].北京:清華大學出版社,2010.
[2]程立倩.C語言程序設計案例教程[M].北京郵電大學出版社,ISBN:9787563530007.
[3]郭慧敏,詹玲超.將C語言趣味化教學進行到底:提高C語言課程教學效果方法之我見[J].電腦知識與技術,2010,6(28):803.
[4]彭建盛,李笑梅,韋慶進C語言程序設計課程中引入機器人工程項目的教學實踐[J].廣西教育,2017(11):149.
作者：葛書榮 荊榮麗 單位：安康職業(yè)技術學院
