跨学科融合视角下的C语言程序设计与电子工程专业结合教学探索.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 收稿日期：2024 年 01 月 15 日 作者简介：邱蓉（1992），女，汉族，福建南平人，本科，研究方向为程序设计。-167-跨学科融合视角下的 C 语言程序设计与电子工程专业结合教学探索 邱 蓉 泉州海洋职业学院，福建 泉州 362200 摘要：摘要：本文探讨了 C 语言程序设计与电子工程专业在跨学科融合教学中的结合探索。首先，介绍了 C 语言和电子工程的基本概念及其在现代科技中的重要性。随后，详细分析了 C 语言在嵌入式系统、微控制器编程等电子工程领域的广泛应用。在教学方法与工具方面，提出了项目驱动学习和问题解决方法，并探讨了支持跨学科融合教学的工具和技术。为促进学科交叉培养，本文设计了符合学科特点的课程模式，并探讨了如何促进学科间的交叉学习。评估与反馈机制方面，讨论了如何有效评估学生在 C 语言和电子工程方面的学习，并提供了及时的反馈机制。最后，本文对教学中可能面临的挑战进行了分析，并展望了跨学科融合教学的未来发展趋势。关键词：关键词：C 语言程序设计；电子工程专业；跨学科融合；学科交叉培养 中图分类号：中图分类号：TP312 0 引言 C 语言程序设计和电子工程专业作为计算机科学与工程领域的两个关键组成部分，各自在技术和应用层面都具有不可忽视的重要性。C 语言作为一门通用、高效的编程语言，广泛应用于软件开发、系统编程等多个领域。同时，电子工程专业涵盖了电路设计、嵌入式系统、通信等领域，对现代科技的发展至关重要。在当今科技飞速发展的背景下，将这两个领域进行有机结合，以满足日益复杂的技术需求，成为教育界和工业界共同关注的问题。C 语言作为一种结构化编程语言，以其直观、高效的特点，成为程序设计入门和底层系统开发的首选。电子工程专业则注重电路设计、嵌入式系统开发等实践性强的领域，直接涉及硬件和软件的协同工作。这两者的结合将为学生提供更全面、实际的知识体系，使他们能够更好地应对日益复杂的技术挑战。跨学科融合已经成为当代教育的热点，它超越传统学科边界，促使不同领域的知识相互交汇。在高等教育中，跨学科融合能够培养学生的综合素养，提高他们解决问题的能力。随着科技的不断进步，电子工程与计算机科学之间的融合变得更加紧密，而 C 语言作为计算机科学领域的支柱语言，自然而然成为融合的桥梁。本研究的首要目的在于深入研究 C 语言程序设计与电子工程专业的结合教学模式。通过探索有效的教学方法、工具和课程设计，旨在为学生提供更有针对性、实践性的学习体验。这不仅有助于提高学生的专业技能，同时也培养了解决实际问题的综合能力。跨学科教学不仅仅是知识的叠加，更是一种思维方式的融合。通过将 C 语言程序设计与电子工程相结合，鼓励学生跳出传统学科边界，培养他们的跨学科思维。这种培养方式有望培养学生在未来面对复杂问题时能够从多个学科角度出发，提出更全面、创新的解决方案。1 C 语言在电子工程中的应用 1.1 C 语言概述 C 语言作为一种通用的高级编程语言，诞生于 20世纪 70 年代初。由 Dennis Ritchie 在贝尔实验室开发，旨在为 Unix 操作系统提供底层支持。其后，C 语言的影响逐渐扩大，成为应用广泛的编程语言之一。其设计的简洁性和高效性为后续编程语言的发展奠定了基础。C 语言以其简洁、高效、可移植性强的特点而著称。其语法结构简单清晰，允许直接访问内存，提供了丰富的控制结构，使得程序员可以更灵活地进行编程。C语言的优势不仅在于其面向过程的编程范式，还在于其支持底层硬件操作，使得它成为嵌入式系统和电子工程中理想的编程语言。中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-168-1.2 电子工程领域中的 C 语言应用 1.2.1 嵌入式系统 嵌入式系统通常要求在有限的资源下实现高效的控制和功能。C 语言通过其直接的硬件访问能力，使得嵌入式系统的开发更加便捷。程序员可以充分利用 C语言的指针、位操作等特性，对底层硬件进行精细控制，实现对嵌入式设备的灵活操控。1.2.2 微控制器编程 微控制器广泛应用于各类电子设备中，包括家电、汽车控制系统等。C 语言以其简单而强大的特性，为微控制器编程提供了理想的工具。程序员可以借助 C 语言的结构化编程风格和直接硬件控制的能力，更容易地设计和维护复杂的嵌入式系统。1.2.3 其他相关领域 除了嵌入式系统和微控制器编程，C 语言在电子工程的其他领域也有广泛的应用。例如，在通信系统中，C 语言可用于实现协议栈；在数字信号处理中，C 语言支持高效的算法实现。C 语言的多样性和灵活性使得它成为电子工程师的重要工具，无论是进行硬件驱动开发还是进行复杂的系统设计。2 教学方法与工具 2.1 项目驱动学习 项目驱动学习是一种通过实际项目来促进学生学习的方法。在 C 语言和电子工程专业的结合教学中，通过设计具体的项目，学生能够将所学知识应用到实际情境中。例如，可以设计一个嵌入式系统项目，要求学生使用 C 语言编程控制某个设备的功能。这样的项目设计有助于学生深入理解编程语言在电子工程中的应用，并提升实际问题解决能力。项目驱动学习不仅能够提高学生的技术水平，还培养了团队合作和项目管理的能力。学生在团队中合作完成项目时，需要协调任务分工、解决合作中的问题，培养了沟通与协作技能。同时，项目管理的要素如进度安排、资源分配等也在实践中得以锻炼。这样的综合性培养有助于学生将来在工业界中更好地适应团队协作环境。2.2 问题解决方法 引入实际问题是激发学生学习兴趣和动力的有效途径。在教学中，可以通过引入真实的电子工程问题，如硬件故障、性能优化等，来激发学生的学术好奇心。通过让学生运用 C 语言编程技能解决这些实际问题，不仅使学习更有深度，同时也培养了学生的实际问题解决能力。案例分析是培养学生分析和解决问题的重要手段。通过分析已有的电子工程案例，学生可以了解到实际工程中C语言的应用，同时理解工程决策背后的原理。这不仅有助于学生将理论知识转化为实际应用，还培养了他们分析问题的能力和判断力。2.3 支持跨学科融合的工具与技术 2.3.1 软件工具 在 C 语言和电子工程专业结合的教学中，使用适当的软件工具是至关重要的。集成开发环境（IDE）如Keil、Code Composer Studio 等能够提供方便的编程和调试环境，使学生更专注于算法和程序设计。仿真软件如 Proteus 等可用于模拟电子电路，帮助学生在虚拟环境中测试他们的 C 语言程序。2.3.2 硬件设备 同时，为了加强实践经验，学生需要与硬件设备进行互动。使用微控制器开发板、传感器等硬件设备，让学生将编写的 C 语言程序直接应用于实际电子系统中。这样的实际操作有助于学生更深入地理解硬件和软件的协同工作，为未来的工程实践打下坚实基础。3 学科交叉培养 3.1 课程设计原则 3.1.1 C 语言基础课程 在学科交叉培养中，设计 C 语言基础课程至关重要。该课程应该涵盖 C 语言的基本语法、数据结构和算法等内容，旨在为学生提供扎实的编程基础。通过理论讲解和实践操作，学生将建立对 C 语言的深刻理解，并培养解决实际问题的编程能力。此课程作为电子工程专业学生的入门课程，为后续学科交叉提供坚实的基础。3.1.2 电子工程核心课程 电子工程核心课程应该贴近行业实际，强调将 C语言应用于电子工程实践中的技能。内容可以包括嵌入式系统设计、数字电路与系统、通信系统等方面，让学生深入了解 C 语言在硬件控制和电子系统开发中的具体应用。通过这一课程，学生将能够更好地理解 C语言与电子工程的紧密关系，形成综合性的学科观念。中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-169-3.2 学科交叉学习的促进方法 3.2.1 教师协同合作 为促进学科交叉学习，教师之间的协同合作至关重要。C 语言和电子工程专业的教师可以共同制定教学计划，确保 C 语言基础课程和电子工程核心课程之间的衔接度。通过定期的教师会议和资源共享，可以形成有机的教学体系，提供更丰富、全面的学科内容。此外，教师还可以共同指导学生完成项目，推动理论知识与实际操作的结合。3.2.2 学生导向学习 学生导向学习是培养学科交叉能力的有效途径。引导学生自主选择学科组合，鼓励他们根据兴趣和职业规划灵活选择课程。此外，通过开设跨学科的综合性项目，学生可以在团队中跨足不同领域，从而更好地理解学科之间的联系。这样的学生导向学习方式有助于激发学生的创造性思维，培养他们在跨学科环境中的合作和领导能力。4 评估与反馈机制 4.1 评估方法 4.1.1 项目评估 项目评估是学科交叉培养中的重要组成部分。通过对学生参与的项目进行全面评估，包括项目设计、实施过程以及最终成果，可以全面了解学生在 C 语言和电子工程结合学习中的表现。评估标准应该综合考虑项目的创新性、技术难度、团队合作等因素，以确保学生在实际项目中能够充分运用所学知识。4.1.2 学科知识评估 学科知识评估主要侧重于对学生对 C 语言和电子工程专业知识的掌握程度的考察。这包括理论知识的考察，如对 C 语言语法、算法的理解，以及对电子工程领域核心概念的熟练掌握。评估方法可以包括考试、作业、课堂参与等多个方面，以全面了解学生在学科知识方面的水平。4.2 反馈机制 及时反馈是评估的重要环节之一。教师应该及时回馈学生在项目和学科知识方面的表现，强调优点并指出改进的地方。通过及时反馈，学生可以更快地了解自己的学习情况，及时调整学习策略，保证学习效果的提升。此外，及时反馈还有助于教师更好地调整教学方法，满足学生的实际需求。为了促使学生主动参与学习和改进，建立有效的学生改进策略是必要的。教师可以引导学生进行自我评估，让他们深入思考自己在项目和学科知识方面的不足之处，并提出改进的计划。此外，通过小组讨论、同侪评价等方式，让学生之间互相分享经验和建议，形成共同学习的氛围。5 挑战与展望 5.1 教学挑战 教学中的一个显著挑战是 C 语言和电子工程两个学科的差异性。C 语言注重编程语法和算法，而电子工程更侧重于硬件设计和系统控制。因此，在教学中需要克服学科之间的差异，使学生能够有机地将两者结合起来。这可能涉及设计课程内容的平衡，确保既满足C语言的基础要求，又能深入电子工程的实际应用。学生在 C 语言和电子工程方面的背景可能各异，包括他们的编程经验、电子工程基础等。这种多样性可能导致在同一教学环境中学生的学习进度不一致。为了应对这一挑战，教师需要设计灵活的教学策略，以满足不同学生的学习需求。个性化的辅导和支持将有助于弥合学生之间的差异，确保每个学生都能够充分理解和掌握教学内容。5.2 未来展望 未来的教学模式可以通过不断优化来适应不断变化的教育环境和科技发展。引入更先进的教学技术，如在线学习平台、虚拟实验室等，可以提供更灵活的学习方式。项目驱动学习、实践性教学可以得到更深层次的整合，让学生在实际项目中更全面地应用 C 语言和电子工程知识。同时，个性化学习路径的设计和实施可以更好地满足学生多样化的学习需求，推动教学模式朝着更为个性化和有效的方向发展。未来跨学科融合教学将更为深入和广泛。可能会涌现出更多与工程、计算机科学等相关学科结合的新领域，形成更为综合性的课程体系。跨学科研究和跨学科项目将成为学术界和工业界的主流。同时，数字化技术的发展也将为跨学科融合教学提供更多支持，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用，可以创造更丰富、沉浸式的学习体验。社会对于综合能力强、具有跨学科知识的人才的需求将进一步推动跨学科融合教学的发展，使学生更好地适应未来科技创新和产业发展的需求。中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-170-6 结论 通过本研究，我们发现采用跨学科融合教学模式，将 C 语言与电子工程专业结合起来，对学生的学习效果具有显著的积极影响。项目驱动学习、问题解决方法等教学方法的有效性在学科交叉培养中得到验证。学生通过实际项目的设计和实施，更深入地理解了 C语言在电子工程中的应用，提高了实际问题解决能力。本研究也揭示了跨学科融合对学生的综合能力培养和跨学科思维的培养具有潜在的积极影响。学生在跨学科环境中更容易形成全面的学科观念，不仅能够熟练运用 C 语言进行编程，还能够将其应用于电子工程领域，促使他们在未来更好地适应不同领域的工作和研究。参考文献 1张亚红,陈辉,王也.产教融合背景下基于编程能力培养的“C 语言程序设计”教学改革探索J.西部素质教育,2022,8(11):79-81.2张白,高洋.新工科背景下的 C 语言教学改革研究J.教育现代化,2020,7(50):47-50.3符强,任风华,王雪松,等.编程专业科技人才培养初探以“C 语言程序设计”课程教改为例J.科技视界,2023(10):184-186.4张英.基于电子专业的 C 语言程序设计教学实践研究J.科学咨询(科技管理),2022,789(08):87-89.5Algaraibeh S M,Dousay T A,Jeffery C L.Integrated Learning Development Environment for Learning and Teaching C/C+Language to Novice ProgrammersJ.2020 IEEE Frontiers in Education Conference(FIE)IEEE,2020(2):1-3.