葉思掀++葉月圓

摘 要：C語言是信息技術(shù)類職業(yè)教育師范專業(yè)的基礎(chǔ)課程，而當(dāng)前該專業(yè)的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻采用與其他信息類專業(yè)相同的教學(xué)方法，無法體現(xiàn)職業(yè)教育的特點(diǎn)以及滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的要求。本課題以“理論、虛擬、實(shí)踐”三位一體的職業(yè)教育新模式為基礎(chǔ)構(gòu)建適應(yīng)職教師范專業(yè)教學(xué)要求的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，讓知識的講解與具體實(shí)踐應(yīng)用在時空上無差別化地緊密結(jié)合，做到理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不分家。每堂C語言教學(xué)課既是理論教學(xué)課，又是實(shí)驗(yàn)教學(xué)課，更是教學(xué)觀摩課。同時，以任務(wù)為導(dǎo)向的教學(xué)模式，又為學(xué)生構(gòu)建職業(yè)教育思維提供幫助。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 職教師范專業(yè)；職業(yè)教育；C語言

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）17-0045-03

一、引言

隨著《教育部關(guān)于加快推進(jìn)職業(yè)教育信息化發(fā)展的意見》的發(fā)布，信息技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用又提升到了新的高度，各大職業(yè)院校對具備較高信息素養(yǎng)的教師人才的需求也格外顯著。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)教學(xué)的一個重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力的主要手段。[1]然而，對于職教師范這樣一個特殊背景的專業(yè)，該專業(yè)的目的是培養(yǎng)一批能在職業(yè)學(xué)校從事教學(xué)活動的具有“教育+專業(yè)技能”背景的人才， 然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展上還存在一些問題無法滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的要求。

高等教育與職業(yè)教育對C語言教學(xué)要求的不同，導(dǎo)致缺少從職教視角出發(fā)構(gòu)建在高等教育體系下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，而職教視角正是本專業(yè)學(xué)生必須建立的專業(yè)素養(yǎng)。高等教育的實(shí)踐環(huán)節(jié)是以驗(yàn)證理論的真實(shí)性、正確性為目的，實(shí)踐工具往往是在計(jì)算機(jī)上從事仿真實(shí)驗(yàn)。目前開展的職教師范專業(yè)C語言教學(xué)模式理論教學(xué)與機(jī)房上機(jī)操練兩個獨(dú)立的模塊，存在的問題是先教理論后機(jī)房實(shí)踐，教學(xué)與實(shí)踐中間存在分割，學(xué)生在這個時間差里面很容易將理論知識忘記，理論知識難以延伸到實(shí)踐操作過程中，實(shí)踐課程里教師又得將理論再復(fù)習(xí)一遍，浪費(fèi)了實(shí)踐課程時間，學(xué)習(xí)效果不佳。職業(yè)教育偏向于技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用實(shí)踐，因此職教師范專業(yè)C語言教學(xué)還需要具備在生活中的應(yīng)用能力，然而當(dāng)前其教學(xué)卻采用與其他信息類專業(yè)相同的教學(xué)方法，無法體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)。同時目前沒有專門針對職業(yè)教育師資培養(yǎng)的C語言教材和實(shí)踐載體，使專業(yè)知識應(yīng)用與教師技能培養(yǎng)各自獨(dú)立缺少銜接。因此構(gòu)建一套面向職教師范專業(yè)的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，來提高學(xué)生的理論、仿真實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)踐能力，具有非常大的應(yīng)用意義。

二、理虛實(shí)一體構(gòu)建職教師范專業(yè)C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路

職教師范專業(yè)C語言教學(xué)資源構(gòu)建在一定程度上要借鑒職業(yè)院校C語言開展的經(jīng)驗(yàn)。理實(shí)一體教學(xué)模式普遍應(yīng)用于職業(yè)教育開展，“理實(shí)一體化”教學(xué)是一種突破傳統(tǒng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相分離機(jī)制的指導(dǎo)思想，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中理論和實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，[2]其教學(xué)過程要有一定的項(xiàng)目作為載體，并以學(xué)生為主體，教師充分發(fā)揮其主導(dǎo)作用，師生雙方共同完成某種教學(xué)任務(wù)。[3]其基本內(nèi)涵是充分利用現(xiàn)代化教育信息技術(shù)，將理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行融合；將授課、聽講與實(shí)踐操作等教學(xué)形式無縫結(jié)合；[4]將教室與實(shí)驗(yàn)室等講學(xué)環(huán)境進(jìn)行有機(jī)的整合；對知識、技能與綜合素質(zhì)等進(jìn)行集中訓(xùn)練；由此形成知識傳遞、技能鍛煉、綜合素質(zhì)培養(yǎng)一體化教學(xué)模式。[5]職教師范專業(yè)C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)職業(yè)院校專業(yè)教師，在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)以理實(shí)一體的教學(xué)方式來培養(yǎng)其專業(yè)應(yīng)用能力。

理實(shí)一體在職業(yè)學(xué)校教學(xué)的開展上得到了充分肯定。理論教學(xué)是高等教育強(qiáng)項(xiàng)，實(shí)踐與測試裝備是開展理實(shí)一體教學(xué)必不可少的部分，C語言專業(yè)知識點(diǎn)應(yīng)用的多樣性也必將使實(shí)踐設(shè)備的需求多樣化。職業(yè)教育理實(shí)一體教學(xué)的開展是一個專門為該專業(yè)建立的在理實(shí)一體實(shí)訓(xùn)教室進(jìn)行教與學(xué)的活動。該實(shí)驗(yàn)室與高等教育的機(jī)房不同，除了計(jì)算機(jī)還具備其他實(shí)踐平臺，如機(jī)器人、微型計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)板、開源計(jì)算機(jī)樹莓派等。若將職業(yè)教育的實(shí)踐環(huán)節(jié)搬運(yùn)到高等教育的課堂上來，必然對職教師范專業(yè)職業(yè)能力應(yīng)用的提升有很大幫助。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，目前虛擬技術(shù)已經(jīng)在生活中普遍應(yīng)用，其中不乏虛擬儀器。虛擬儀器技術(shù)是指通過計(jì)算機(jī)軟件來擴(kuò)展硬件功能的一種儀器設(shè)計(jì)思路，最先是由NI（即美國國家儀器公司）于1986年提出，這是對傳統(tǒng)儀器的一次革命和創(chuàng)新，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和功能化模塊硬件深層次結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器充分利用了計(jì)算機(jī)高性能運(yùn)算能力、大容量存儲以及豐富的圖形化顯示等智能化功能，將傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)處理和圖像顯示功能獨(dú)立于硬件之外，利用軟件來擴(kuò)展硬件的功能。[6] “軟件即儀器”是虛擬儀器的核心思想。[7]因此利用虛擬儀器技術(shù)具有簡化硬件投入的特點(diǎn)，在普通教室內(nèi)以極少的資金投入就能開展理實(shí)一體教學(xué)，同時可以解決傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備受制于硬件設(shè)施、無法實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展和資源的共享、教學(xué)設(shè)備的更新難以跟上技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域更新的問題。

三、職教師范專業(yè)教學(xué)要求的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例開發(fā)

針對面向職教師范類專業(yè)C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，本課題以“理論、虛擬、實(shí)踐”三位一體的職業(yè)教育新模式為基礎(chǔ)，構(gòu)建適應(yīng)職教師范專業(yè)教學(xué)要求的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。主要思路如圖1所示：采用職業(yè)學(xué)校機(jī)器人技能大賽使用設(shè)備作為載體，以程序語言控制機(jī)器人動作的方式開展C語言的實(shí)踐應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“理實(shí)一體化”的結(jié)合；開發(fā)動畫資源作為教學(xué)資源的補(bǔ)充，更為直觀地監(jiān)測C程序在機(jī)器人控制中參數(shù)變化以及工作原理，開發(fā)虛擬儀器代替實(shí)體設(shè)備，以免學(xué)生因缺乏對示波器等電子設(shè)備的操作技能而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，實(shí)現(xiàn)“理虛一體化”的結(jié)合；改造機(jī)器人設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將設(shè)備接入局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)課件、虛擬儀器設(shè)備、機(jī)器人實(shí)體設(shè)備三者之間的數(shù)據(jù)交互和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)“理虛實(shí)一體化”的教學(xué)要求。該思路采用軟件、硬件相結(jié)合的方式，以任務(wù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)對C語言課程知識點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)踐。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本課題擬從以下三點(diǎn)開展構(gòu)建：

1.以教學(xué)機(jī)器人為載體，構(gòu)建C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件資源endprint

教學(xué)機(jī)器人（見圖2）在教學(xué)環(huán)節(jié)中可作為驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容、增強(qiáng)課程教學(xué)效果并且?guī)椭鷮W(xué)生深入直觀掌握課程內(nèi)容的輔助工具。本課題以教學(xué)機(jī)器人為教學(xué)輔助載體，設(shè)計(jì)符合教學(xué)需求的機(jī)器人，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心，帶動課堂效果，同時按照可插拔組件方式組織硬件功能模塊，硬件驅(qū)動程序則由C語言進(jìn)行編寫。學(xué)生可以通過調(diào)用函數(shù)庫來獲得對應(yīng)功能模塊的控制。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與教學(xué)課件和虛擬仿真資源的交互，本課通過改造現(xiàn)有機(jī)器人設(shè)備，以RM04 Wifi模組為核心并結(jié)合周邊輔助原器件實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議與COM傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)透傳，為教學(xué)媒體課件的數(shù)據(jù)與機(jī)器人控制模塊交互提供一條局域網(wǎng)、機(jī)器人不同通訊協(xié)議之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與局域網(wǎng)數(shù)據(jù)互聯(lián)。同時，增加邏輯控制單元，實(shí)現(xiàn)通訊模塊所接收數(shù)據(jù)的解析、機(jī)器人活動的控制以及封裝反饋與教學(xué)課件的數(shù)據(jù)并傳遞至通訊模塊。

2.傳統(tǒng)課件結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，構(gòu)建C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的控件（見圖3）資源

課件部分以PowerPoint為載體，專門開發(fā)基于PowerPoint的并能與服務(wù)器通信的虛擬仿真資源插件。插件利用Flash構(gòu)建，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，以HTTP協(xié)議作為通信協(xié)議，通過與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換，達(dá)到與機(jī)器人套件交互的功能。服務(wù)器部分以Javaweb作為開發(fā)平臺，采用TCP/IP協(xié)議以及socket通信方式與硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，突破了數(shù)據(jù)線連接的物理限制，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程訪問的功能，并采用HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了WebService的功能（為PPT插件提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）。采用此種模式構(gòu)建課件資源，既保留了傳統(tǒng)教學(xué)工具（PPT）的使用習(xí)慣，又保證了跨系統(tǒng)平臺的教學(xué)應(yīng)用，減少了虛擬仿真資源的開發(fā)成本，更為關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用的無縫銜接，方便C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和學(xué)生教學(xué)技能的培養(yǎng)。

3.結(jié)合課程核心知識構(gòu)建基于任務(wù)驅(qū)動的C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程資源（見圖4）

通過對現(xiàn)有C語言教材知識點(diǎn)的梳理，將最適合與實(shí)踐相結(jié)合的知識點(diǎn)進(jìn)行提取、組織并整合。知識點(diǎn)按工作任務(wù)導(dǎo)向原則進(jìn)行劃分，每個知識點(diǎn)與相應(yīng)的技能點(diǎn)對接，知識點(diǎn)與對應(yīng)機(jī)器人操作組成一個實(shí)踐環(huán)節(jié)。同時，結(jié)合師范類專業(yè)的特點(diǎn)，特別增設(shè)C語言與機(jī)器人操作教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)以職教思維構(gòu)建C語言知識體系、以實(shí)踐操作促進(jìn)教學(xué)能力的職業(yè)師資培養(yǎng)目標(biāo)。

四、結(jié)語

本課題研究，是對職教師范類C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次探索，其涉及的職業(yè)教育視角的引入、實(shí)驗(yàn)技能與教學(xué)技能的結(jié)合、理虛實(shí)一體化教學(xué)思路的應(yīng)用，都契合職教師范專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，能夠?yàn)樵搶I(yè)其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的改革提供借鑒和幫助。同時，研究解決的關(guān)鍵技術(shù)，也為如何整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，如何以最少的經(jīng)濟(jì)代價獲得最佳的虛擬仿真資源提供支持。“十一五”、“十二五”教育部、財政部實(shí)施職業(yè)院校教師素質(zhì)提高計(jì)劃，以建設(shè)高素質(zhì)專業(yè)化“雙師型”教師隊(duì)伍為目標(biāo)。本課題的實(shí)施，也正符合了國家對職業(yè)教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，具有一定的社會效益。

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（編輯：王天鵬）endprint