基于VR可视化编程的“C语言”教学改革
江苏财经职业技术学院干建松、彭敢主持完成了江苏省高等教育学会2022年江苏省高校“高质量公共课教学改革研究”专项课题“基于VR可视化编程的“C语言”教学改革”(课题编号:2022JDKT034),课题组主要成员:胡永祥、傅伟玉、陈娟。
《C 语言程序设计》主要在计算机软件、计算机网络、计算机应用、通信技术、智能电子、电子信息工程、多媒体以及核工程与核技术等专业中开设,是电子信息类、机械类等工科专业的重要专业基础课。
本校从2001至今,每年都开设《C语言程序设计》课程,我校经过苏式的章节段的传统教学法,后来成立学院后,又改革为项目教学,由于教学主导的教师并没有发生变化,学生经过比较复杂和痛苦的大师编程后,并没有对C语言的掌握有更好的推进,反而出现对C语言产生了畏惧心理,通过率和后期使用都不理想。
2011年,学院成立计算机技术与艺术设计系,为了更好学习和掌握C语言,计算机科学与技术专业和计算机维护专业(计算机应用技术前身)除了开设《C语言程序设计》课程外,在后续一学期 还开设了《C#程序设计》、《Java程序设计》等课程,反复的练习和理念的灌输,使得计算机专业学生编程思想和能力得到了一定提高。
2021年,依托我校建设中国高水平高职校的契机,秉承高质量发展理念,学院提出将C语言中的各个知识点进行重新规整,提出适用于高职院校学生的语言设计学习的方法。我们提出了先了解,再学习、再使用的三步走思想。即在开始时让学生初步了解C语言,用较短的时间完整学习一遍,达到能够适应专转本的要求,即指针以后的内容少学或不学,再结合《Flash动画设计与开发》、《虗拟现实设计与制作》等通过使用与C语言同根同源的EMCA语法的AcitonScript和C#语言,反过来促进学生深入和提升兴趣。然后在Java等课程中再次反复对运算、输入、输出和结构化设计模块化设计进行训练,再引入面向对象和可视化设计新理论。最后在第5学期再次通过设计等相关环节重新深化程序设计的细节。
通过这样的三步走方式,可以发现,学生在C语言的学习就不会从开始的时候陷入大量难懂的语法、语义和数据结构等细节。有了以上铺垫加上层层深入,最终进入复杂的数据结构以及指针、文件操作等学习,教学效果有明显提高。
本课题旨在可以实现快速学习的理论视频,节数不超过32学时 ,每次视频长度以5-10分钟为宜。
项目研究取得成果
成果1.《C语言学练做》多媒体课件1套。通过Flash制作和发布,无需安装,体积小且运行方便;(详见介绍)
成果2.通过课题研究,重新调整后的《C语言程序设计》课程新课程内容安排;
成果3.整理帮助学生快速学习、不少于32课时的教学视频1套,培养学生自学能力;(电子档)
成果4.整理《C语言程序设计》考试题以及考试答案(A、B和C考卷)1套;(详细内容见课题提交电子文档“课程考试题及答案”);
成果1 《C语言学练做》多媒体课件1套。通过Flash制作和发布,无需安装,体积小且运行方便
说明:
(1)可以独立运行、与C语言同属于ECMA规范的Flash ActionScript2.0编写的纯Flash多媒体课件一份。
本多媒体课件《“C语言程序设计”仿真教室》详细介绍了C语言程序设计的基础知识,具有以下功能和特点:
1.主要由“理论讲坛、实验仿真和课后精练”三个主要知识模块组成。
(1)“理论讲坛”模块。此部分配备 普通话 讲解理论知识,有效克服看书的单调和枯燥感,提高学习速度和效率。并且关键知识点处用动画讲解了包括C基础、数据类型、数据的输入与输出、结构化程序设计、数组、函数等8个章节的内容,讲解内容广而不杂、循序渐进,可以帮助C语言初学者尽快步入C语言学习的殿堂;本课件由Flash全程制作,重点和难点等知识点配备动画。比如流程图的动画制作,函数递归的著名事例:汉诺塔。
点击右侧章节按钮,如选择第5章“结构化程序设计”,按左侧的下方开始按钮开始播放,过程中可以点击声音调节按钮控制声音的音量,点击“播放”、“暂停”按钮控制进度,点击“快进”按钮快进10秒忽略当前内容继续播放或点击“快退”按钮后退10秒回放内容。当遇到内容比较复杂的幻灯片播放结束或幻灯片配备动画等情况时,幻灯片自动暂停。在播放过程中,可以随时点击右侧的其它章节按钮切换到其它章节继续学习,学习过的章节按钮呈红色显示,以区别于没有点击过的章节。
点击“返回”按钮返回到主界面。
(2)“实验仿真”模块。此部分实验内容详尽,囊括了几乎所有实验要点。
每个实验都配有实验说明、实验步骤等标准实验环节,并且每个上机源程序都配备了详细的解析,说明每个实验验证的知识点。
在仿真实验模块的使用中,输入者必须严格按照源程序输入。输入错误时有声音提示应该正确输入的字符,并且将正确输入的字符反黑显示。以帮助初学者快速掌握源程序的正确输入格式并快速建立正确输入源程序的习惯;
“实验仿真”模块具体使用方法和过程如下:
根据提示点击下方的“指导”按钮显示“实验一”内容可以浏览该实验内容点击下方的“向后翻”实验按钮显示实验二~七,选择基中的一个实验如实验二,拖动文本框右方的滚动条浏览整个实验步骤点击实验步骤中的某一个实验内容后的“源码练习”链接进入到源码练习界面,按文本和声音提示输入正确的C语言源程序。如果要练习其它实验内容,重复以上步骤即可反复练习。
点击“返回”按钮返回到主界面。
(3)“课后精练”模块。对应理论讲坛的八个知识章节。此习题模块精选了二级模拟试题和真实国家二级C语言真题,具有实战指导意义。
练习过程中,点击每一道题前的桔黄色灯泡,可以显示本题解题思路和解答提示。
选择题必须逐题作答,然后可以点击确定按钮查看答案。答完一题后才可以接着回答下一题。在答题过程中可以随时切换到其它章节进行测试。被点击过的章节按钮呈红色显示,以区别于没有被进入的章节。当返回测试过的章节时,会接着显示刚刚没做完题目序号开始出题,而不会出现做过的题目。
当测试者退出测试时,测试系统会给出此次测试的总题数和回答正确的题目数目统计。
“课后精练”模块具体使用方法和过程如下:
点击章节按钮选择ABCD选项单击点击确定按钮查看回答是否正确点击“下一题”显示下一题……点击其它章节,重复以上过程……点击返回主界面按钮,显示此次回答问题的正确统计。点击“返回”按钮返回到主界面。
2.. 平台无关和资源封装。本课件发布为免安装可执行文件的.exe文件,可以直接点击运行,只要windows操作系统都可以独立运行本文件。因资源的内部封闭,不会因为拷贝时遗漏文件而无法执行程序。
3.原创作品。除了背景音乐为网络下载外,其余绝大部分内容如讲解录音、实验内容、动画制作等都属原创。
本课件自2008年6月开始为期3个月的第一期制作,主要实现实验仿真模块, 2008年于《科技信息》发表“基于Flash的C语言虚拟实验室开发”,2009年于《电脑编程技巧与维护》发表“基于Flash AS3.0发声键盘程序的设计与实现”;2010年4月开始第二期的“理论讲坛”和“课后精练”两个模块。
成果2.通过课题研究,重新调整后的《C语言程序设计》课程新课程内容
本课程的任务是结合一般数值计算向学生介绍计算机程序设计的基本知识,使学生掌握C语言的基本内容及程序设计的基本方法与编程技巧,了解进行科学计算的一般思路,培养学生应用计算机解决和处理实际问题的思维方法与基本能力,为进一步学习和应用计算机打下基础。本课程学时总计32学时。
二、课程内容、基本要求与学时分配
㈠ C语言的基本概念
3学时
1.了解C语言的特点及发展
2.掌握程序的基本结构与书写格式
3.掌握头文件、数据说明、函数的开始和结束标志。
㈡ 数据类型及其运算
2学时
1.掌握数据类型(基本类型、构造类型、指针类型、空类型)及其定义方法。
2.掌握运算符的种类、运算优先级、结合性。
3.掌握不同类型数据间的转换与运算。
4.掌握表达式类型(赋值表达式、算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、条件表达式、逗号表达式)和求值规则。
㈢ 基本语句
2学时
1.掌握表达式语句、空语句、复合语句。
2.掌握数据的输入/输出和输入/输出函数。
3.掌握go to 语句和语句标号的使用。
㈣ 选择结构
2学时
1.掌握用if语句实现选择结构。
2.掌握用switch语句实现多分支选择结构。
㈤ 循环结构
4学时
1.掌握for循环结构。
2.掌握while和do while循环结构。
3.掌握continue、break、return语句。
4.掌握循环的嵌套。
㈥ 数组的定义和引用
4学时
1.掌握一维数组和多维数组的定义、初始化和引用。
2.掌握字符串与字符数组。
㈦函数
6学时
1.掌握库函数的正确调用。
2.掌握函数的定义方法。
3.掌握函数的类型和返回值。
4.掌握形式参数与实在参数的区别,参数值的传递。
5.掌握函数的一般调用和嵌套调用,学会递归调用。
6.掌握局部变量和全局变量。
7.掌握变量的存储类型(自动、静态、寄存器、外部),变量的作用域和生存期。
8.了解内部函数和外部函数。
㈧编译预处理
1学时
1.掌握编译预处理的概念和特点
2.了解带参数的宏定义及其使用,掌握不带参数的宏定义及其使用。
3.掌握“文件包含”的概念和使用。