机械设计制造及其自动化专业程序设计课程教学改革探析
鄢然
（重庆理工大学 机械工程学院，重庆）
摘 要： 计算机程序设计已经成为非计算机专业理工科学生的学习程序设计的首选课程。课程一般基于C语言进行教学，且教学内容及方式基本固定，未考虑学生的专业特点、工作需求等因素。本文结合机械设计制造及其自动化专业的专业特点，对计算机程序设计课程在教学内容及教学方法上进行了改革尝试，以真正做到根据学科需要因材施教。
关键词： 程序设计；机械设计制造及其自动化；教学内容；分层教学；任务驱动
一 引言
众所周知，计算机编程技术在各行各业都发挥着不容忽视的作用。计算机程序设计课程在许多高校已经成为非计算机专业理工科学生必修的计算机基础课。当前，在教学实践过程中，该课程的讲授往往由计算机学院统一安排进行。因此，虽然学科专业各不相同，但该课程的讲述主要以C语言为主线，由点到面，由浅入深的讲述每个语法知识点。这种一刀切的教学模式由于不考虑专业差异，容易出现以下问题：其一，教学内容未与所学专业建立联系，学生对将来是否还会用到C语言产生怀疑，学习目的不明确，积极性也不高；其二，知识点繁多且具有一定难度，对于非计算机专业学生而言难以把握；其三，C语言作为一门通用的计算机编程语言，功能强大，但是许多工科专业学生在后续的科研工作中，更多的是利用C语言涉及的编程思想，采用的却是另外的与学科专业更为相关的其他编程语言，单纯的C语言教学已不能为以后的学习工作打下更为坚持的基础。因此，传统的计算机程序设计教学模式已不能适应各学科不同的专业技术背景和特点，必须结合专业特点，调整教学内容并改革教学方法。
二 课程改革探讨
（一）结合专业特点调整教学内容
最有效的教学活动应该是以学生为中心，根据学生的特点和需要做到因材施教[1]。不同专业的学生对于计算机能力的要求不尽相同，如果在实际教学过程中，不考虑专业特点和今后的科研或工作需要，采用一成不变的模式注定是行不通的，因此计算机程序设计课程的内容设置应该以专业需要为基本出发点，结合专业特点灵活安排教学内容。
机械设计制造及其自动化专业包含机械制造和机械制造两个方向，根据该专业研究生的研究领域和毕业生的就业方向，计算机编程主要用于数据处理和有限元分析。因此，科学计算语言的学习更有利于学生将来的科研工作。而以往全校统一讲授程序设计课程时，一般将课程安排在大一下学期，且教学内容全部为C语言。这样，学生在大三、大四接触到专业课时，又必须重新自学一些其他的科学计算语言，而距离学习C语言已经过去一段时间，相关的编程概念又要重新回顾，势必需要更多的学习时间。因此，针对上述问题，重庆理工大学机械设计制造及其自动化专业教研组对教学大纲进行了调整，增加了数值分析matlab课程（12学时课程，12学时上机）。尽管科学计算语言更适合于本专业学生的学习，但由于C语言是学习其他编程语言的基础，C语言涉及的各种编程方法可为其他任何编程语言提供借鉴，起到触类旁通的作用，因此程序设计课程的主体内容依然为C语言(32学时)，但融入Matlab语言应用(24学时)。具体说来，C语言教学中，在注重基本概念理解的同时，对于机械设计制造及其自动化专业运用较少的位运算等知识点，尽量用较少的篇幅概括；而对于函数、数组、指针等内容以及堆栈、链表等基本的数据结构，则需要详细阐述；在此基础上，对Matlab语言(数据处理)进行介绍，要求学生能够运用这两种计算语言开发简单的程序，从而为今后更好的学习专业课打下基础。
1．教师由单能型向多能型转变。随着移动时代的到来，教育教学领域有了更大的改变，对教师提出了更高的要求。教师除了具备专业知识、职业技能和素养外，还应掌握现代教育技术和计算机应用等，成为多技能型的教师。教师应该以学生为主，根据学生个性差异安排不同的学习听读内容，鼓励学生做感兴趣的事情。充分利用大学生爱玩手机的心理，让学生利用手机学习功能练习听读英语。［4］
（二）丰富教学方法
兴趣是最好的老师。为了使初学者尽快掌握计算机知识，要特别培养学生的学习兴趣[2]。大量的语法规则定义、格式约束往往使学生感到枯燥无味，而丰富的教学方法和手段是提高学生学习兴趣的重要途径。
1.分层教学
《金蛇狂舞》原曲具有A、B两个主题。由笔者编创的钢琴四手联弹《金蛇狂舞》收录在《奇妙的调性2—钢琴四手联弹12首》一书中，在沿用了原曲的曲调及结构的框架下进行了编创。为更强化钢琴的演奏技巧，运用了八度、轮指、托卡塔及卡农等技法，并在钢琴上模仿琵琶、二胡、古筝、锣鼓等民族乐器的音响效果。
在课程开始前，每个学生基础不同。部分学生通过自学，已经通过了计算机二级考试，而有些同学还从未接触过编程。因此，在课程开展前夕，借助于一些简单的小测试，将学生划分为两个层次。在课堂教学中，首先重视并带领第二梯队的学生的学习，而对基础好的同学则采用引导策略，鼓励他们自学，对有关科学计算语言的内容要求有更深入的理解和运用。通过分层教学推进教学过程的进行，使不同层次的学生均在原来的基础上不断进步，基础好的学生能拔尖提高，基础差的学生能基本达到教学大纲规定的要求。
首先，传统的板书教学模式很难实现对较复杂的程序设计实例的讲解[3]，而对于多媒体教学而言则非常容易实现。借助于动画功能可一步步演示程序的运行过程，直观的画面可使学生更易掌握和接受程序设计的思路和技巧，而且可活跃课堂气氛从而提高教学质量。
2.多媒体的充分运用
激励机制是通过特定的方法与管理体系，将员工对其组织和工作的承诺最大化的过程。是管理者用来满足和限制员工各种需求所采用激励的理论和方法。通过改变员工的心理状态，进而使员工为实现组织预期的目标付出努力。激励措施一般分为以下几类：第一，根据不同的内容，将其分为精神激励和物质激励。第二，根据不同的性质，将其分为正向激励和负向激励。第三，根据不同的激励方式，将其分为内部和外部两种激励机制。
同时，多媒体教学的另外一个优势是可通过多媒体教学系统直接为学生展示程序编制过程，将理论教学与上机操作有机结合起来。在讲授程序的同时，可将程序直接提交至编译环境运行，并有意设置一些学生常犯的错误，如scanf(“%f”，&a)语句故意漏掉前面的地址符号“&”等等，然后引导学生一起找错，提高学生调试程序的能力；针对同一个程序讲授完一种解法后，鼓励学生寻求其它解法。推选一名学生在计算机上现场编程，其余学生在座位上实现，均要求在规定的时间内完成。之后，由学生自己纠错，这样不仅可有效提高学生的编程能力，也能极大的活跃课堂气氛，提高教学效果。
重庆国民政府军事委员会蒋委员长电令第六战区，在适当的时候，组织有效的反攻，相机收复宜昌等军事重镇。第六战区长官部把收复宜昌的任务，立即下达给驻守石牌的江防军第十军第十一师。
3.任务驱动机制
任务驱动教学法就是借助于典型任务来驱动学生，展开教学活动[4]。为了较好地学习程序设计，学生必须编写大量的程序代码，采用任务驱动机制可有效刺激学生编制代码的主动性。在教学实践过程中，针对所讲述内容，有意为学生分配包含简单和较难的程序设计任务作为课外作业，简单题目为必做，较难题目为选做，此举一方面更好的贯彻了分层化的教学思想，另一方面也促使基础好的同学带动基础稍差的同学更上一层楼。同时，由于将任务驱动教学模式自始至终贯穿于整个教学进程，学生在程序案例编制中温习并巩固了课堂知识，有利于打下坚实的基本功。
（三）重视上机实践
事实上，实验教学是计算机程序设计最重要的环节，学生只有自己通过计算机阅读或编写程序，才能对程序设计有深入的理解。但事实上，实验教学学时明显不足，而且也不容易受到学生重视。为此，首先将上机成绩作为一项考核依据，占总成绩的20%，以引起学生对上机实践的重视。其次，针对实验课中只有一名老师无法及时答疑的问题，积极吸纳研究生作为助教参与上机教学。对一些基础扎实能够很快完成上机实验的同学，鼓励他们也参与指导其他存在疑问的同学。另外，对于一些较为大型的程序设计题目，建议学生自由分组，但分组需同时包含第一、第二两个层次的学生。这些复杂的程序设计题目在上机课前就分配给各个小组，由小组成员一起来完成，从而培养他们的团队协作能力，同时也能够使基础好的同学带领基础薄弱的同学共同进步。
三 结语
《计算机程序设计》是非计算机专业理工科学生学习程序设计的首先课程。对于不同专业的学生，程序设计教学内容应该结合专业特点各有侧重。重庆大学机械设计制造及其自动化业通过调整该课程的教学大纲，增加Matlab课程，在以C语言为主体的前提下，融入与专业相关的Matlab语言，一方面使学生明白该课程的功用，提高他们的学习兴趣，另一方面也为今后专业课的学习以及科研工作做好铺垫。
参考文献
[1] 马丽. 《C语言程序设计》教学方法思考[J]. 现代计算机，2009(10): 94-96.
[2] 刘小燕. “C语言程序设计”教学方法探析[J]. 计算机教育，2010(6): 94-96.
[3] 王文生，张付云，宋桂娟. C语言教学中多媒体与板书设计的有机结合[J]. 计算机教育， 2010(2): 138-140.
[4] 戴青云，陈江恒，王树辉. 任务驱动在“C语言程序设计”实践教学中的应用[J]. 黑龙江科技信息， 2010(2): 294.
本文引用格式： 鄢然.机械设计制造及其自动化专业程序设计课程教学改革探析[J]. 教育现代化，2019，6(59):82-83.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.59.030
作者简介： 鄢然，男，重庆人，重庆理工大学机械工程学院，讲师。
标签：程序设计论文; 机械设计制造及其自动化论文; 教学内容论文; 分层教学论文; 任务驱动论文; 重庆理工大学机械工程学院论文;