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一种以游戏进阶为激励的C语言教学方法

更新时间:2009-03-28

C语言因其具有丰富的功能、清晰的语义表达、灵活的结构、广泛的应用、执行的高效率、良好的可移植性等特点,使其成为使用时间最长、使用人数最多的编程语言之一[1].我国高校计算机专业大都以《C语言程序设计》作为学习高级语言程序设计的首选课程.通过对该课程的学习,让学生掌握程序设计语言的基本知识,培养程序设计的基本技能,初步积累编程经验,为今后的软件开发打下基础.

本文模拟网络游戏的激励方式,提出了一种适用于C语言课程的教学方式,通过精心设计的进阶编程作业以及课程考核方式,提高学生对C语言课程学习的主动性和积极性,从而提高学习效率.教学实践证明,该方法有效地提高了课程的教学质量和学生的学习热情.

实验室利用Axis PTZ相机,通过图像检测Rovio的像素重心,然后由坐标变换函数转化为摄像头姿态(pan,tilt)。通过支持向量机算法间接实现(pan,tilt)和固定坐标系(x,y)的转换。具体定位步骤如下:

1 C语言教学的现状与分析

计算机专业的大部分课程与其他专业的课程相比具有更强的实践性和应用性,其中C语言程序设计就是一个典型的代表.该课程中最重要的教学目的是培养学生的实际编程能力,而非掌握语法内容的细枝末节.这需要在学习基本语法和编程模式的基础上,通过大量的上机操作来实现.在传统的教学模式中,教师通过讲授各个语法点和编程范例进行教学,学生通过相应的作业及实验完成教学内容.由于课程知识本身的枯燥性,学生的学习热情并不高,作业及实验成绩虽然对期末考核有影响,但是占比并不大,因此学生通常会把精力更多地放在知识点的掌握上以应付期末的笔试,而实际编程能力却没有得到足够的锻炼.因此采用传统的教学模式,很难达到理想的教学效果.

目前C语言教学方式的改革已经有了相当多的研究成果.文献[2]将案例教学法融入C语言教学中,在培养学生的思维能力以及编程能力方面均取得了显著的成效.文献[3]在案例教学的基础上结合了项目驱动法,在教学过程中以一个或多个项目为主线来展开教学,把相关的知识点融入到项目的各个环节中,层层推进项目.通过对问题的深化或功能的扩充,来拓宽知识的深度和广度,从而达到学习知识、培养能力的目的.文献[4]将合作学习理论引入到了C语言教学中,通过文献分析法、问卷调查法、访谈法,结合具体的教学实践,研究了合作学习理论在C语言教学中的应用.还有许多文献将近年来最新的翻转课堂、微课等教学模式引入到C语言教学当中,如文献[5-8]等.这些教学方式的改革都获得了一定的成效,但仅限于课堂教学中的质量提高,大部分的教学方式并没有充分利用到课堂之外的时间以及学生自主学习的积极性.

模型包括4个独立舱室,每个舱室包括2台发电机,发电机编号G1~G8,各发电机通过发电机保护断路器分别与11 kV中压主汇流排连接(编号BUS1~BUS4);主汇流排可通过母联开关(编号CB1~CB4)相连;主汇流排通过11 kV/0.71 kV变压器(编号T1~T4)为推进电机供电,推进电机编号M1~M4;主汇流排通过11 kV/0.69 kV变压器(T5~T8)与690 V辅助配电盘(编号BUS5~BUS8)连接,为推进系统辅助负载和其他负载等日常负荷(编号L1~L4)供电,BUS5~BUS8之间无电气连接。

本文从大部分学生最感兴趣的网络游戏中得到启发,通过分析网络游戏对人们产生吸引的根本原因,设计出了一种类似于网络游戏的C语言教学方法.该方法模拟网络游戏对玩家的激励方式,通过设置不同层次和难度的实验作业以及实验分数比重较大的课程考核方式,从不同角度提高学生对程序设计的主动性和积极性,并激励学生利用课余时间查找资料、自主钻研,从而提高课程教学的整体质量.

2 基于游戏进阶激励的C语言课程教学设计

2.1 游戏进阶激励法的构想

电子游戏从早期的单机版,发展到现在的网络版、手机版,已经渗透到了每个人的休闲娱乐生活中.游戏之所以会在广大人群中有如此大的吸引力,归根结底是在于游戏可以满足人们的成就感.马斯洛在《人类激励理论》中指出,人类的最高级需求是自我实现的需求,即充分地发挥自己的潜能,成为所期望的人物[9],也就是能够实现最大程度的自我价值,能够体验最大的成就感.但并非人人都能够实现自己所期望的成就感,尤其是大学生群体.许多大学生在从中学到大学的转变过程中没有掌握正确的学习方法,学业上产生了挫败感,又不知道该如何利用丰富的课余时间,不知不觉中,就渐渐将精力转移到了网络游戏中.如果教师能在课程中设置适当的激励机制,使得学生在课程中体验到如同网络游戏中的成就感,就能够在很大程度上吸引学生,再加上学业要求的成绩需要,就可以将很大一批学生的精力调整回学业上.

杆子婶也在一旁帮腔,一个妮儿是喂两个妮儿也是喂,不就是多张嘴吗?咱杨湾,现在缺啥?缺的是人!再说了,人家瞿医生大老远跑来帮你,你就不能帮帮人家?以后有了救济,我跟你杆子叔说说,多给你们分一点。

2.2 游戏进阶激励法的作业设计

在挑选作业题时,教师可以布置一些涉及到未教过知识的作业.学生经过自己的思考后,在听教师评讲作业时可以对这些未学知识有更深刻的体会.这个方式的效果类似于以往教学中提倡的先预习后讲课的效果.但是先预习后讲课这种形式的实现率并不高,因为预习这样的要求对于学生而言没有压力,属于可有可无的任务,但如果是作业,就必须按时完成,所以这种形式的效果会比预习要好.作业设置的另一个技巧是看起来很难,但其实并没有那么难.完成这样的作业会让学生产生较大的成就感.

这种教学方法首先要求教师能够精心挑选具有挑战性的作业,并且按照学习程度进阶布置.所谓有挑战性的作业,至少要具备以下3个基本要素:(1)需要学生通过查找相关资料才能完成,仅靠课堂所学和以往的知识无法完成.这样在一定程度上可以培养学生的自学能力.(2)需要学生努力思考才能完成,这样可以训练学生的思维能力.(3)需要学生动手实验,上机调试才能完成.C语言课程培养的是实际编程能力,因此设置的作业也必须是编程实战作业.

为此,将传统病床和轮椅有机结合,设计了多功能护理型轮椅组合床[4-10].增加了水平电动伸缩杆,通过遥控器控制水平电动伸缩杆,可以实现病床与轮椅分离,方便病人外出.通过遥控器控制水平电动伸缩杆和电动千斤顶装置,可以使床面转过一定角度,辅助病人翻身,有效避免褥疮等并发症的产生.通过手动控制扭簧装置可以辅助使用者实现角度可调的坐卧姿势.

游戏之所以吸引人,是因为游戏任务是有趣的,或者角色是具有一定的魅力,再或者是游戏具有一定的剧情.课程作业无法模仿游戏中角色扮演的功能,但可以设置成具有一定的故事剧情.许多国际大学生程序设计竞赛(ACM)训练题都是先讲一个背景故事,然后再提出一个相关的问题.

通常网络游戏是通过完成任务或者消灭怪兽等方式来推进的,玩家每完成一项任务就可以提升相应的等级,即所谓的游戏进阶.在课程的各个环节中,只有作业具备游戏的这种特点.因此,教师可以通过将课程作业模拟成游戏任务的方式来设置激励,让学生在完成作业的同时感觉到类似于网络游戏中的升级体验.这就是本文提出的游戏进阶激励法.

[2]胡 枫.《C语言程序设计》的案例式教学的设计[J].青海师范大学学报(自然科学版),2010,26(4):48-51.

2.3 游戏进阶激励法的课程考核

网络游戏练级的另一个特点是,前期进阶相当快,而后期进阶越来越难.因此,教师可以在作业给分时,将及格线放低.只要学生进行了思考和努力,就可以拿到及格,鼓励学生尽量独立思考,从而完成作业.而在60分到100分的这个部分,得分则越来越难,这样可以吸引学生在取得基本分数之后按自己的能力再继续赢得分数.

因为作业精心设置,且完成作业具有一定的工作量,所以教师可以设置作业在期末综合考评成绩中占50%以上的比例.这种设置也类似于游戏中的进阶方式,前期的任务积累都为游戏的最终成功做出了贡献.

可这湿漉漉的雨下个没完没了。叶晓晓也渐渐觉得冷了,她的头发和裙子刚才汗湿了,现在凉凉地贴在背上,极不舒服。她想了想,反正夏天也看不见,不如去冲个澡吧。想着,她随便抓了件睡衣,就去卫生间冲了个澡。

在作业的后期管理中,教师可以使用课程管理系统,方便作业的在线布置、限时收缴、在线批改、成绩统计等.对于C语言课程作业,还可以使用一些自动评分系统进行打分,减轻教师的工作量,例如北航计算机学院开发的自动评分系统(http://course.sei.buaa.edu.cn).

在恶意攻击者的业务探测阶段,一般通过手工交易尝试出业务功能的薄弱环节,如:报文字段的篡改、相同内容多次重复请求、异常访问业务资源等,探测方法多种多样。如果根据已知风险事件设定专家规则,在短时间内可有效识别,但是当攻击手法发生改变时,规则无法自适应调整,准确性就会降低,导致对于未知的恶意行为无法提前感知。

在所有的游戏中都禁止外挂及其他作弊行为,这关键的一点也必须借鉴到游戏进阶激励法中.如果学生可以通过抄袭完成作业并取得分数,那么之前所有的设置都没有意义了.因此,游戏进阶激励法必须像网络游戏一样,用一切可能的手段禁止作弊.目前有许多软件可以判断源代码是否存在雷同现象.一旦发现学生作业的抄袭现象,教师必须严厉惩罚,例如当次作业0分,还可以采用连坐方式,将之前的作业成绩全部清0.但如果只有惩罚没有补救措施,可能会造成许多学生被惩罚后直接放弃这门课程.因此,可以设置期末考试卷面分数达到80分以上,恢复之前清零的成绩,给学生一次改过自新迎头赶上的机会.

表1中的数据体现了A、B两班学生在期初、期中和期末3个阶段中的实验题得分情况.A班学生采用的是实验大纲中的实验,难度较低,主要为简单的应用型编程题,并且有一大部分为程序填空题,只要求填写部分语句,因此A班学生的实验题得分较高.B班的学生采用的是另外挑选的实验题,综合性强,并且都需要写出完整的程序代码,因此B班学生的实验题得分相对较低.但随着A班实验题难度的不断加大,从期初到期末学生的实验题得分逐渐降低,而B班学生的实验题得分变化较小.

3 教学效果的对比与分析

笔者在教学过程中选择了2个授课班级进行了游戏进阶激励法的教学效果的对比与分析.其中A班采用传统的教学方法进行授课,实验教学以及平时的编程作业采用的是实验大纲中的系列实验,难度较小,期末考核采用的是传统的三七模式(30%的平时成绩+70%的期末笔试成绩);B班采用游戏进阶激励法,作业为精心挑选的每章一道的进阶实验题,期末考核采用的是五五模式(50%的作业成绩+50%的期末笔试成绩),且期末的试卷为正常设计,兼顾理论知识和基本编程能力的考核,且应用题具有一定的区分性.

从学期初的反映来看,A班学生觉得学习较为轻松,课堂上的知识点也基本能够理解,可以完成课后的简单作业;而B班学生普遍反映学习任务太重,而且作业难度大.到了学期中,A班约2/3的学生仍然可以较好地掌握所教授的理论知识,但剩余1/3的学生已经觉得跟不上教学进度,许多知识点在似懂非懂的过程中严重影响了编程能力的进步;与此同时,B班2/3的学生适应了每章一道的编程作业,但也有少数学生觉得力不从心,已经放弃了这门课程,还有部分学生继续在艰难的适应过程中.到了期末复习阶段,A班的学生照例抱书复习各个知识点,而B班的大部分学生反映复习起来较为轻松,因为他们已经在平时的作业练习中将应该掌握的知识点熟记于心.

以上就是在网络游戏的启发下构建的游戏进阶激励教学法.该方法的实质是通过精心设置的作业和相关课程考核方式的设置激发学生的学习热情和积极性,使学生在同样的成就体验中放弃游戏而选择学习.

 

表1 A、B两班期初、期中、期末实验题完成情况的质量分析

  

对比班级 期初3次实验题平均分 期中4次实验题平均分 期末3次实验题平均分A班 85.7 81.2 76.8 B班 75.4 72.8 73.6

参考文献:

 

表2 A、B两班期末试卷分析

  

班级 试卷数/份 总平均分 选择题(30%)平均分编程题(20%)平均分A班 48 64.7 22.3 13.5 7.3 13.1 8.5 B班 45 77.2 23.1 14.8 8.1 15.4 15.8填空题(20%)平均分判断题(10%)平均分应用题(20%)平均分

综上比较,以游戏进阶为激励的教学方法可以实实在在地提高学生的动手能力和编程水平,且各种语法及理论知识也在练习中得到了良好的巩固,教学质量较好.

4 结论

C语言程序设计作为计算机专业的编程类入门课程,不仅影响后续相关课程的学习,而且影响到学生对学习编程的兴趣,是非常重要的一门课程.本文从网络游戏中受到启发,提出了一种游戏进阶激励教学法.该方法主要通过设置有挑战性的作业,合理安排整个学期的作业难度,适当修改作业的给分方式,调整作业成绩在学期综合成绩中的比例,以及严格控制作弊情况等方式,通过作业的练习,在平时的学习过程中吸引学生的学习兴趣,锻炼学生的实际编程能力,从而提高整个C语言课程教学的质量和效果,为学生的素质能力培养打下扎实的基础.

从表2的数据分析来看,A班学生的卷面分数平均值在65分左右,失分主要在应用题和编程题,且大部分学生不能完成稍有难度的编程题;B班的学生卷面分数平均值在77分左右.B班的学生不仅理论部分得分整体较A班学生的高,而且大部分学生都可以完成最后几道有难度的编程题.期末的教学评价证明,B班的学生对该课程的学习热情更高,对教学方法的认同率更高.

[1]张素芹,吴连生.独立学院“C语言程序设计”教学改革实践[J].计算机教育,2010(14):21-23.

根据以上的原则,教师可以挑选10个左右的实验题,作为整个学期的作业.目前在各种C语言的实验书以及ACM真题中可以找到大量的实验题.在难度的设置上,选择了先“难”后“易”的方式.这里所谓的“难”,不是作业的绝对难度,而是相对难度.第一次作业相对于学生当时的能力来说,“难”度是相当大的.但是这种“难”度并不是实验题真正的难度,而是对于初学者来说看似很难,但通过课堂学习和自主学习探索之后就可以很容易地完成.快到期末的作业所谓的“易”,也不是真正的低难度,而是与学生当时的能力相比基本匹配.学期初的时间相对较多,设置“难”的作业有助于学生熟悉这种积极思维的作业方式,后期的作业相对较“易”是为了给学生更大的成就感和信心,也可以让学生在临近期末拿出更多的时间复习其他的课程.

二是通过自建门户网站推广。使用这种方式可以方便网民快速了解景区概况和动态信息,丰富的景区介绍和信息的及时更新可以提升景区形象,但需要一定的经济投入和技术支持。

[3]叶健华,黎 峰.“项目驱动+案例教学”模式在C语言教学中的应用[J].济南职业学院学报,2009(3):18-20.

[4]辛 秀.高职院校C语言合作学习的教学实践与反思[D].大连:辽宁师范大学,2012.

[5]相方莉.“微课”翻转课堂在高职C语言教学中的应用研究[J].中国教育信息化,2014(20):8-10.

果蔬运输系统网络结构主要由3部分构成,感知网络、通信网络(包括移动通信网络和互联网Internet)和网管中心,如图3所示。

[6]孟小燕.《C语言程序设计》中微课的应用研究[J].电脑知识与技术,2016,12(23):108-110.

[7]骆焦煌.微课在高校C语言程序设计教学中的应用研究[J].洛阳师范学院学报,2017,36(8):95-96.

[8]刘翠翠.基于翻转课堂的《C语言程序设计》教学改革探索[J].软件导刊(教育技术),2017,16(8):23-25.

[9]马斯洛.人类激励理论[M].北京:科学普及出版社,1943.

多年与山洪灾害斗争的实践使我们认识到,山洪灾害防御的重心在基层,特别是点多面广的乡村,故从方案设计开始就按照“纵向到底、横向到边、户户皆知、人人明白”的总体思路,把群测群防体系建设和普及山洪灾害防御知识作为项目的重点,对每个受威胁的村配置自动和传统方式相结合的监测预警群测群防体系,成立村级山洪灾害防御指挥所,编制简单实用的防御预案,将村、组、户责任层层落实到位;在人口数量较少的村配置报警雨量器和传统的人工预警设备,实行联户叫醒制度。同时,通过广泛宣传,强化群众的防灾减灾意识,提高防御山洪灾害的能力。

 
缪丰羽
《宁德师范学院学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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