【关键词】 C语言课程；机器人载体；实践教学
【课题项目】 本文系石家庄学院教学改革研究项目课题“《C语言程序设计》实践教学引入机器人载体的改革与实践”的研究成果。
中图分类号： Ｇ64 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2019）09-022-02
《C语言程序设计》是一门基础的程序设计入门课程，是重要的专业基础课程。在《C语言程序设计》课程的实践教学过程中发现，根据教材中大部分数值计算的例子来教学，不能很好地激发学生的学习积极性，也不便于学生理解和灵活运用知识，存在很多问题。如何生动、有趣、可操作地设计《C语言程序设计》课程，已成为提高应用型高校学生程序设计能力的关键手段。传统的《C语言程序设计》的编程平台为Turbo C或Visual C++。然而，这些方法不够直观，导致学生停留在语法知识的验证里，知识点脱节。将机器人载体应用到实践教学中可以提高学生对编程语言的整体认识和应用能力，因此本文研究了机器人载体在C语言程序设计实践教学中的应用。通过机器人模型的建立和选择以及各种传感器的实现，结合C语言编程课程，提高学生的学习兴趣和学习效率。
一、可行性分析
目前，国内有多家公司生产各种创新的机器人套件，配件丰富，功能强大。使用这些组件，可以轻松灵活地构建各种机器人。此外，这些创新的套件提供了良好的GUI语言和开放的接口，硬件结构紧凑、简洁实用，软件采用c语言编写，同时提供字符界面和图形界面编程。图形界面采用C语言的逻辑，但是模块化的结构，便于学生理解程序的思路。还封装了传感器的原理级编程和一些图形函数，只留出接口供使用，学生能快速掌握各种传感器的功能和使用方法，方便学生做创造性的编程。
将机器人载体引入《C语言程序设计》的实践教学中，可以增强教学过程的直观性和趣味性，改变计算机语言学习的抽象和枯燥。使学生在好奇和探索的状态下创造性地学习程序设计。大学生是最具探索欲望和动手能力的阶段。通过机器人载体的结合学习，可以快速提高学生对程序设计语言的整体认识，提高实践能力。此外，展览和比赛都可以保持学生的兴趣和积极性。
二、 C语言实践教学中引入机器人载体应注意的几个问题
根据在实践教学中引入机器人载体的教学改革摸索中的经验，总结出改革需要注意的几个问题：
1. 采用合适案例和教学方法提高学生学习积极性
传统的教学主要采用数值型的学习案例，知识点散乱且容易出语法错误，不容易让学生体会到编程带来的乐趣。“兴趣是最好的老师”，学生对自己感兴趣的内容最愿意钻研并且深入学习。机器人载体可以使编程的结果直接体现出来，而且是边动手边编程。有时候一个动作不够完美，可能就会想各种办法来解决。编程变得更为直观。因此要注意采用合适的案例，使用恰当的教学方法，启发式为主，引导学生的学习，提高他们的学习积极性。
2. 理论和实践相结合
《C语言程序设计》是大一新生接触的第一门程序设计语言，它也是后继课程最重要的基础。但是传统的程序设计课程中，变量、程序语句都是抽象的符号，采用的案例也大都是数值型案例，学生容易困顿在数学公式的推导和繁琐的语法错误中。这些抽象的内容和枯燥的案例对学生学习兴趣的打击是致命的。一些学生在一个学期后要求转专业，表示自己不喜欢编程。应用型本科院校要注重学生实践能力的提高，而扎实的基础知识是这些高楼最重要的基石。抽象和枯燥降低了很多学生对程序设计的热情。
然而机器人载体的引入，使得知识从抽象变得具体、生动和直观，程序的语句及语句的执行都会体现到具体的事物上，对学生学习兴趣的提高是非常明显的。但是机器人案例的实际操作中又不能只顾得解决怎么做的问题，还要理论结合实际，除了在图形化界面中理解编程逻辑外，还要在C 语言代码环境中理解为什么的问题。
3.由浅入深，螺旋迭代
知识的学习是由浅入深的，知识的体系也是完整的。机器人载体在程序设计实践教学中可以采用反复式的螺旋迭代的方式进行，一个完整的小案例就可以让机器人动起来，然后又一个稍微复杂的完整的案例让机器人有序地动起来，然后又一个复杂的完整的案例让机器人有目的的动起来。如此螺旋式迭代，让旧知识的巩固和新知识的学习完美结合，而且每一个案例都是完整的，都是可操作的，都是有成果的。这种方式可以让学生体会到由浅入深的知识脉络，也可以在每一个环节都带着强烈的好奇和探究的欲望。
最初，以机器人作为程序的载体，将程序的设计、执行和运行结果的学习过程形成闭环反馈，促进学生对程序设计的初步理解和掌握。然后机器人丰富的可扩展功能给了学生充分发挥和创造的空间，学生在探索过程中会脑洞大开，从而自主地、积极地去学习相关的知识，找寻问题的答案，完成更为复杂和功能强大的机器人。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆做中学，边学边做，边做边学，这个过程是有趣的、主动的，是学习的最佳状态。
三、实验教学计划与实验项目的设计与制定
设计和制定的实验项目要结合《C语言程序设计》的教学大纲，将大纲要求的知识点，如顺序结构、分支结构、循环结构、函数等合理地安排到机器人实验项目中来。使学生既能掌握知识也能提高实践能力。
(1)以顺序结构为主的项目设计。首先理解机器人的结构，直流电机的工作方式，组装初最典型的机器人构造，电机供电后，完成指定动作。使学生对一个完整的程序有初步的了解，并且懂得顺序结构为主的瀑布式程序设计的设计方式。此时，可以采用机器人走八字的图纸，让学生完成八字的地图，体会编程就是很多指令的自动完成，使学生对机构设计、软件编制以及优化有一定的认识。
(2)以分支和循环结构为主的项目设计。在初级项目中机器人没有感官，只能按照既定的路线和指令完成既定的动作。在这一个阶段中，添加传感器的使用，让机器人有各种感官。例如超声波传感器、碰撞传感器、红外传感器、光电传感器等，让机器人完成避障、防跌落等动作，使用分支结构和循环结构完成程序的设计。可以使用走迷宫等项目案例完成阶段性的学习。同时通过学习典型传感器，掌握完整的智能控制系统的编程和应用方法，为其他传感器和功能模块的应用奠定基础。
(3)在前两个阶段的基础上增加各种扩展传感器、创新模块套件及执行机构，学生熟练应用不同传感器，独立设计方案以及试验环境来实现不同功能，增强学生解决实际问题的能力。这个阶段可以鼓励学生提出项目设想，并完成设计。教师充当引导者的角色。
(4)复杂机器人控制。简单的机器人设计和传感器模块的学习，已经让学生对知识的灵活运用有了很好的认识。这个阶段可以使用复杂的机器人结构，让学生编写更为复杂的控制程序。例如蜘蛛机器人的，这里可以根据程度，采用四足的蜘蛛机器人或者六足、八足的蜘蛛机器人。
四、实践教学改革具体方案
1.根据课程教学目标细化教学内容
《C语言程序设计》是很多专业的基础课。但是不同专业的学生培养方案不同，课程的教学目标也不同。例如，计算机科学与技术专业的学生培养方向偏硬件，课程设计要涉及更多硬件的部分；软件工程专业的课程以培养程序设计的应用能力为目标，围绕软件工程的相关任务选择和组织课程内容，在完成项目的过程中掌握程序设计的基本方法和理论知识。不同专业的教学内容和教学计划不同，要细化。教学计划中的每一个知识点与实际项目的应用相对应，内容适当删除，注重知识点的实际应用。
2.项目驱动式教学
传统的教材以以“语法”为核心，以知识点为核心，一个知识点一个知识点的讲。机器人载体的《C语言程序》实践教学应以项目为核心，以螺旋式迭代的方式，从小的项目慢慢过渡到大的项目，在完整的项目中体现知识点，把项目中所需的教学内容隐含在任务中，在做项目的同时，完成理论的学习。学生也更能理解知识的应用的具体情况。在教学过程中，强调学生在项目中的主动地位，完成提出问题、分析问题和解决问题的过程，让学生在实践教学和任务完成中掌握程序设计的技巧，充分调动学生的主观能动性、学习主动性，挖掘学生的创造潜能。
本文将机器人载体引入《C语言程序设计》实践教学，加强教学过程的直观性，趣味性，程序设计知识的运用是由易到难，从局部到整体，每一个语句都是把程序和机器人的行为动作和功能联系在一起，让学生能学习和理解程序设计的完整过程，体会程序设计的执行过程。将机器人载体引入《C语言程序设计》实践教学改变了计算机语言学习的抽象性和枯燥性，有利于激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性。
参考文献
[1]互联网“+”时代C语言教学中翻转课堂的研究——以陕西邮电职业技术学院为例[J]. 高亚玲,丁洁. 中外企业家. 2019(10)
[2]周本海.基于计算思维的C语言实践教学研究[J].考试周刊,2015(12):100.
[3]李短并.工业机器人通用图形化编程软件的设计与实现［D］．浙江大学，2016.
[4]余群兵,陈宏君,金震,等．可编程保护测控功能通用性设计与实现［J］．计算机系统应用，2016(25):87-89.
[5]葛耿育.地方高校C语言教学中的问题探讨及解决方法[J].电脑知识与技术. 2017(32)
[6]王俐.基于项目训练的C语言教学探讨[J].电脑与电信. 2018(04)
作者简介:
张静（1980- ），女，石家庄学院计算机科学与工程学院，副教授，主要从事计算机教学与应用研究；董伟（1980- ），男，石家庄学院计算机科学与工程学院，讲师，主要从事计算机教学与应用研究。
论文作者:张静 张惠涛 董伟 宋宏伟
论文发表刊物:《科学教育前沿》2019年09期
论文发表时间:2019/12/2
标签：机器人论文; 学生论文; 载体论文; 项目论文; 程序设计论文; 语言程序设计论文; 知识点论文; 《科学教育前沿》2019年09期论文;