黃鑫

（北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 100000）

隨著中國(guó)教育的改革和現(xiàn)代職業(yè)教育的不斷發(fā)展，現(xiàn)代教育從目前的以教師為中心，以課本為中心，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以社會(huì)化學(xué)習(xí)為中心。本課題是對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式的一種探究。通過(guò)教學(xué)輔助系統(tǒng)使學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)變得更有興趣，解決實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及實(shí)際需求，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，利用流程圖和C語(yǔ)言交互式編程嵌入到現(xiàn)有機(jī)器人設(shè)備中，實(shí)時(shí)得出效果，為C語(yǔ)言學(xué)習(xí)提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)嵌入式C語(yǔ)言的應(yīng)用，提供了有力的支撐。因此，研究與開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言教學(xué)輔助系統(tǒng)，涉及到很多技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于嵌入式機(jī)器人涵蓋了嵌入式技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，教學(xué)輔助系統(tǒng)涉及交互式技術(shù)，具有流程圖編程系統(tǒng)，需要用到流程圖繪制方法，流程圖的繪制可以用到多種軟件進(jìn)行，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所選擇的是面向?qū)ο蟮腣isual Basic編程語(yǔ)言，而針對(duì)與機(jī)器人應(yīng)用狀況，需要生成的代碼能成為機(jī)器人的運(yùn)行指令。這對(duì)于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)C語(yǔ)言具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。C語(yǔ)言教學(xué)輔助系統(tǒng)可以成為學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的輔助工具，增加學(xué)生學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度。

一、流程圖

C語(yǔ)言教學(xué)輔助為流程圖編程界面，采用流程圖進(jìn)行編程需要進(jìn)行流程圖的相關(guān)設(shè)計(jì)，流程圖開(kāi)發(fā)采用的語(yǔ)言可以是Visual Basic。Visual Basic能夠開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的各類應(yīng)用程序工具，Visual Basic是結(jié)構(gòu)化高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其語(yǔ)言簡(jiǎn)單，它具有可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)，增加了可視化編程語(yǔ)言的功能，在計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)領(lǐng)域非常重要。

C語(yǔ)言教學(xué)輔助系統(tǒng)主要是進(jìn)行流程圖的編程，因而流程圖設(shè)計(jì)技術(shù)在本課題中起到舉足輕重的作用?？梢杂昧鞒虉D是對(duì)程序算法、流程進(jìn)行表示，流程圖在程序開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中使用較多。

可以通過(guò)程序流程圖用圖形來(lái)展示軟件過(guò)程設(shè)計(jì)的表示方法，也可稱為程序框圖，它是軟件開(kāi)發(fā)者最常用的表示流程的工具，其獨(dú)立于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)計(jì)算機(jī)程序的算法，用程序流程圖可以使學(xué)習(xí)者更加直觀和清晰的進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，更普遍地用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中。

我們利用流程圖中的幾何圖形來(lái)表示不同的操作，用線條來(lái)表示程序算法或流程的執(zhí)行過(guò)程。通過(guò)簡(jiǎn)單、直觀、清晰的流程圖可以很容易地表示程序的算法或流程。

二、交互式技術(shù)

教學(xué)輔助系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，已經(jīng)深入到職業(yè)教育教學(xué)之中，教學(xué)輔助系統(tǒng)成為越來(lái)越多高職院校課程建設(shè)的重點(diǎn)。教學(xué)輔助系統(tǒng)使我們重新思考構(gòu)建更符合現(xiàn)代教育要求的新的教學(xué)模式，并能夠探索新的教育思想和教與學(xué)的理論，而交互式的研究是很重要的一部分。為了使整個(gè)系統(tǒng)更為形象生動(dòng)，可視化效果和學(xué)習(xí)效果更好，使用了流程圖和C語(yǔ)言交互式編程，此系統(tǒng)用到了交互式技術(shù)的應(yīng)用。

交互技術(shù)與用戶接口在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中缺一不可。用戶接口是人與計(jì)算機(jī)交互的界面，它負(fù)責(zé)給用戶提供簡(jiǎn)單、方便、美觀的操作界面。人－機(jī)交互方式由以前的問(wèn)答方式和菜單交互方式發(fā)展到現(xiàn)在普遍使用的圖形交互方式，人－機(jī)交互方式是目前較流行的人－機(jī)交互環(huán)境。在各種應(yīng)用程序中，通?？梢杂蓤D形軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶接口，用戶接口的實(shí)現(xiàn)主要有子程序庫(kù)、專用語(yǔ)言和交互式命令三種形式。

（一）子程序庫(kù)

子程序庫(kù)主要是選擇適合的高級(jí)編程語(yǔ)言作為主體語(yǔ)言，用主體語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)展一系列的過(guò)程與函數(shù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的圖形設(shè)計(jì)和處理。應(yīng)用程序主要有兩部分：一是主體語(yǔ)言的程序；二是擴(kuò)展的過(guò)程或函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句。

我們可以更多的利用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言自身所具有的特點(diǎn)和功能，用子程序庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)用戶接口，可以使用戶在自己編寫(xiě)的程序代碼中方便地加入子程序庫(kù)中的函數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶所期望生成的圖形和交互處理。但用這種方法實(shí)現(xiàn)的用戶界面，需要進(jìn)行不斷地編寫(xiě)、調(diào)試和修改源程序。

（二）專用語(yǔ)言

專門(mén)用來(lái)進(jìn)行圖形處理的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是圖形專用語(yǔ)言，它有兩種常見(jiàn)的形式：一是解釋執(zhí)行程序的每一條語(yǔ)句。二是編譯型語(yǔ)言，它需要經(jīng)過(guò)編譯、裝配鏈接后生成可執(zhí)行代碼。

（三）交互命令

人和計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序之間通過(guò)傳遞信息的方式進(jìn)行交互，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，交互技術(shù)和用戶接口技術(shù)已從應(yīng)用程序中獨(dú)立出來(lái)。目前，許多面向?qū)ο蟮某绦蛘Z(yǔ)言都提供了對(duì)交互式技術(shù)的支持。交互技術(shù)是用戶使用相關(guān)的交互設(shè)備，把信息輸入到計(jì)算機(jī)的不同方式。用戶接口主要用來(lái)確定用戶與計(jì)算機(jī)之間怎樣進(jìn)行信息的交換，通過(guò)何種方式與圖形系統(tǒng)進(jìn)行連接并通訊，又通過(guò)哪種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)具體功能操作。交互任務(wù)是用戶輸入到計(jì)算機(jī)的一個(gè)單元信息，是圖形系統(tǒng)所要完成的目標(biāo)。

交互技術(shù)在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中普遍使用，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也稱為交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。選擇、定位、文字輸入和數(shù)值輸入是交互式圖形系統(tǒng)的最基本任務(wù)。常用的交互技術(shù)有：窗口、菜單、選擇、拖拽、文本輸入、定量輸入、定向、定值、定位、拾取、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

此系統(tǒng)的交互是通過(guò)底層函數(shù)對(duì)流程圖圖標(biāo)進(jìn)行鏈接，能將其轉(zhuǎn)換成高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的源程序，這樣流程圖交互顯示出C語(yǔ)言的源代碼。

三、嵌入式機(jī)器人應(yīng)用

隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)的認(rèn)識(shí)，機(jī)器人技術(shù)已滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)方面領(lǐng)域。人們根據(jù)這些應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)，為機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用開(kāi)拓了更加廣闊的發(fā)展空間，創(chuàng)造出了各種具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的機(jī)器人。機(jī)器人應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)在現(xiàn)階段還處于發(fā)展階段，機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)已被加入國(guó)家十二五規(guī)劃項(xiàng)目，特別是仿生機(jī)器人項(xiàng)目的研究是國(guó)家重點(diǎn)需要突破的項(xiàng)目。

人們對(duì)機(jī)器人的興趣與日俱增，它是一個(gè)非常好的實(shí)踐教學(xué)的載體。機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地用于幾乎所有高校教學(xué)之中，學(xué)科遍及計(jì)算機(jī)科學(xué)/計(jì)算機(jī)工程、信息技術(shù)、控制論、電氣工程、機(jī)械工程及機(jī)電一體化。和傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，使用機(jī)器人作為教學(xué)工具有以下優(yōu)勢(shì)：機(jī)器人是一個(gè)真切存在、獨(dú)立的硬件實(shí)物。相比于軟件，學(xué)生能夠更好地將機(jī)器人和自己所學(xué)的知識(shí)對(duì)應(yīng)起來(lái)。機(jī)器人的工程任務(wù)相當(dāng)?shù)膶?shí)際，在學(xué)生看來(lái)，這種“直觀明確”比較更為直接，通過(guò)機(jī)器人編程還能更加吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和注意力。

機(jī)器人是人類創(chuàng)新能力和創(chuàng)新成果的載體，是永無(wú)止境的研究課題。機(jī)器人教育為創(chuàng)新教育提供了廣闊的發(fā)展空間，為培養(yǎng)學(xué)生特長(zhǎng)和開(kāi)發(fā)學(xué)生潛能提供了更好的條件。近些年，國(guó)家已經(jīng)對(duì)機(jī)器人研究的資金投入不斷加大，使機(jī)器人在國(guó)內(nèi)領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速。目前，主要的研究單位包括中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、北京航空航天大學(xué)和清華大學(xué)等。在現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展中，根據(jù)教育創(chuàng)新的要求，嵌入式機(jī)器人的應(yīng)用可以更好地結(jié)合學(xué)生自身的特點(diǎn)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，能夠獨(dú)立分析與解決問(wèn)題，不斷提高學(xué)習(xí)知識(shí)的深度和廣度，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

機(jī)器人是一個(gè)非常好的實(shí)踐教學(xué)載體，把機(jī)器人引入到C語(yǔ)言的教學(xué)中，可以更加直觀明確地把機(jī)器人和所學(xué)的知識(shí)對(duì)應(yīng)起來(lái)，機(jī)器人的編程訓(xùn)練也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，改變C語(yǔ)言學(xué)習(xí)的抽象性、枯燥性，讓學(xué)生更利于理解和接受，使學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言學(xué)習(xí)更有樂(lè)趣，降低C語(yǔ)言學(xué)習(xí)的難度，可以讓學(xué)生更深刻的學(xué)好C語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，從而提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)興趣。