基于案例驅(qū)動的高職Ｃ語言結(jié)構(gòu)化編程教學(xué)

石光華

摘要針對高職學(xué)生學(xué)習(xí)C語言結(jié)構(gòu)化編程的困難，作者對高職計算機專業(yè)的“C語言程序設(shè)計”課程，在教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、實訓(xùn)設(shè)計、網(wǎng)站建設(shè)和考核方式等諸多方面，進(jìn)行了大膽的改革和探索，建立了基于案例驅(qū)動的結(jié)構(gòu)化編程教學(xué)模式。本文具體論述了該模式的思想和方法。

關(guān)鍵詞高職教育C語言結(jié)構(gòu)化編程互聯(lián)網(wǎng)

如何提高高職計算機類專業(yè)學(xué)生非圖形模式下的結(jié)構(gòu)化編程能力，是高職計算機教育中的一個普遍問題。作者通過三年的努力，對“C語言程序設(shè)計”課程在教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、實訓(xùn)設(shè)計、網(wǎng)站建設(shè)和考核方式等諸多方面，進(jìn)行了大膽的改革和探索，將電子教材、電子教案、學(xué)習(xí)論壇、編程工具、學(xué)習(xí)資料等，整合成為學(xué)習(xí)網(wǎng)站，在教學(xué)過程中通過論壇發(fā)布程序不同版本，實施案例驅(qū)動，課后通過QQ群進(jìn)行輔導(dǎo)答疑，通過論壇、電子郵件進(jìn)行作業(yè)提交批改，建立了基于案例驅(qū)動的結(jié)構(gòu)化編程教學(xué)模式。本文具體論述了基于案例驅(qū)動的高職C語言結(jié)構(gòu)化編程教學(xué)的過程和方法。

1教學(xué)內(nèi)容

在課程設(shè)計上，針對高職計算機專業(yè)學(xué)制短，技能要求高的特點，提出了“一條線兩階段，三結(jié)構(gòu)四循環(huán)”的教學(xué)模式。

“一條線”是指在一年級的編程教學(xué)課中，貫徹C語言一條線。曾經(jīng)有一種觀點，認(rèn)為高職計算機專業(yè)的編程語言教學(xué)，直接從面向?qū)ο笳Z言開始學(xué)習(xí)，可以節(jié)約時間。但是，70％的企業(yè)依然要求學(xué)生具備面向過程的結(jié)構(gòu)化編程能力?？紤]到企業(yè)的需求，結(jié)合后續(xù)的課程安排，我們決定在一年級的課程安排上，貫徹C語言“一條線”，即在第一學(xué)期，開設(shè)“程序設(shè)計基礎(chǔ)”，第二學(xué)期，開設(shè)面向過程的“C語言程序設(shè)計”。

“兩階段指課程安排分為“程序設(shè)計基礎(chǔ)”和“C語言程序設(shè)計”兩個階段。“程序設(shè)計基礎(chǔ)”解決程序的基本結(jié)構(gòu)，重點在建立學(xué)生的結(jié)構(gòu)化程序的基本框架和概念；以C語言為基本語言，使學(xué)生能有實際操作的平臺，但準(zhǔn)確把握“把C語言作為偽語言”的原則，不讓學(xué)生陷入C語言多變的泥淖，而把注意力放在結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)上?！癈語言程序設(shè)計”放在解決C語言的使用上，把握“C語言”是編程工具而不是研究對象的原則，根據(jù)企業(yè)的編程規(guī)范，對“C語言”進(jìn)行簡化，重點是如何使用C語言解決一般復(fù)雜程度的結(jié)構(gòu)化編程問題。

“三結(jié)構(gòu)”是指在一年的學(xué)習(xí)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)三個成績管理軟件的編程，分別是基于一維數(shù)組、二維數(shù)組和動態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)組。從企業(yè)實際應(yīng)用來看，動態(tài)空間的使用，可以用動態(tài)數(shù)組解決。因此我們?nèi)サ袅随湵?，重點是讓學(xué)生寫出有工程實際意義的結(jié)構(gòu)化程序。

“四循環(huán)”是指編寫基于“三結(jié)構(gòu)”的每一個成績管理軟件過程中，教師發(fā)布四個以上的程序版本，引導(dǎo)學(xué)生改寫、增加函數(shù)，讓學(xué)生直觀地看到軟件的功能是如何一步一步構(gòu)建起來的。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的教學(xué)中，如何讓學(xué)生建立起結(jié)構(gòu)化程序的框架是很困難的。一個簡單的成績管理軟件，代碼就超過300行。對初學(xué)者來說，看懂超過100行的程序就需要很長時間，學(xué)生又如何能在短短的課堂時間里通過增加／改寫函數(shù)來增加功能呢?這也就是很多學(xué)生學(xué)完了C語言程序設(shè)計，依然不能編寫一個簡單的應(yīng)用程序的主要原因。我們發(fā)現(xiàn)通過論壇發(fā)布程序版本，利用工具軟件BeyondCompare，比較不同的程序版本之間的差異，可以讓學(xué)生直觀地看到軟件的功能是如何一步一步構(gòu)建起來的，如圖1所示。程序的第一個版本，就是一個主函數(shù)，不超過10行，只顯示程序的幾項功能菜單，學(xué)生很容易理解，然后通過發(fā)布第二個、第三個版本，每一個版本實現(xiàn)或改進(jìn)一個菜單的功能，直到最后版本。

通過圖1，我們可以看到程序功能的增加是由哪些代碼實現(xiàn)的，而通過不斷反復(fù)的比較，學(xué)生就可以掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的過程和方法。

在教學(xué)過程中，通過比較版本，讓學(xué)生直觀地看到復(fù)雜的程序功能是如何由簡單的函數(shù)一個一個構(gòu)成的。學(xué)生經(jīng)過“程序設(shè)計基礎(chǔ)”的課程設(shè)計，基本掌握主函數(shù)與模塊函數(shù)的作用和相互關(guān)系，可以看懂超過100行的C語言源程序，理解基于一維數(shù)組的成績管理系統(tǒng)；在“C語言程序設(shè)計”的課程設(shè)計中，學(xué)生對主函數(shù)與模塊函數(shù)的理解更加深入，可以看懂超過300行的C語言源程序，理解基于動態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)組的成績管理系統(tǒng)，掌握主函數(shù)的設(shè)計方法，并按照規(guī)范的格式寫出自己的函數(shù)?；叵肴昵?，因為沒有采用這種方法，只要是超過20行的程序，學(xué)生就普遍反映看不懂。由此可見，采用新的方法后，學(xué)生編程能力的提高十分明顯。

2教材建設(shè)

2004年9月清華大學(xué)出版社出版了作者主編的21世紀(jì)高職高專規(guī)劃教材《程序設(shè)計基礎(chǔ)》，教材主要在三個方面進(jìn)行了改革。

(1)強調(diào)把生活中的問題轉(zhuǎn)化為程序的能力，使學(xué)生真正能夠編寫實用的程序

在教材編寫思想上，重點放在培養(yǎng)學(xué)生把生活中的問題轉(zhuǎn)變成為程序并進(jìn)行處理的能力，強調(diào)轉(zhuǎn)變講授思路，推行引導(dǎo)學(xué)生首先想清楚“我要做什么?”，然后才教給學(xué)生“如何做”，最后上機進(jìn)行驗證的三步教學(xué)法。

在教材的編寫風(fēng)格上，對全書所有的例題進(jìn)行了通盤的考慮，在循環(huán)、數(shù)組、函數(shù)和結(jié)構(gòu)化設(shè)計等單元，所有的例子都有前后的聯(lián)系，強調(diào)內(nèi)容的前后銜接，特別注意工程規(guī)范的引入，在變量的命名、程序格式方面，均按工程要求進(jìn)行。在案例選擇上，全部采用工程實際和實際生活中的案例。

(2)提出了以“三大區(qū)域”為特色的c程序的基本框架

通過把一個基本的C程序從上到下分成預(yù)處理區(qū)、變量聲明區(qū)、執(zhí)行語句區(qū)“三大區(qū)域”為特色的C程序的基本框架，讓學(xué)生樹立正確的程序格式與規(guī)范。“三大區(qū)域”概念的提出，明確規(guī)定了程序的基本框架，讓學(xué)生從一開始就按固定的格式進(jìn)行編程，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。

(3)提出了使用函數(shù)的“三大步九要素”的基本方法，建立使用函數(shù)的清晰框架

我們提出的使用函數(shù)的“三大步九要素”的基本方法，在教學(xué)中取得了很好的效果。

所謂“三大步”，是指我們在使用自定義的函數(shù)時，對函數(shù)進(jìn)行聲明、定義和調(diào)用。三大步按順序進(jìn)行。

所謂“九要素”，是分別指函數(shù)聲明、定義、調(diào)用各有三要素共九點：函數(shù)聲明的三要素：返回值的類型、函數(shù)的名字、形式參數(shù)。函數(shù)定義的三要素：形式參數(shù)、功能、返回值。函數(shù)調(diào)用的三要素：名字、實際參數(shù)、返回值。通過對“九要素”的理解掌握，學(xué)生能夠建立起使用函數(shù)的清晰框架。

3實訓(xùn)設(shè)計

對高職學(xué)小的技能培養(yǎng)，實訓(xùn)是很重要的環(huán)節(jié)。我們采用了項目驅(qū)動的思想來設(shè)計實訓(xùn)項目，每一單元的實訓(xùn)，都是構(gòu)成最終程序的不同版本，在“程序設(shè)計基礎(chǔ)”頭發(fā)布程序版本8個，“C語言程序設(shè)計”共發(fā)布程序版本10個，構(gòu)成了實用的軟件框架，學(xué)生相當(dāng)于參與了一個中等復(fù)雜程度的軟件開發(fā)，積累了經(jīng)驗。在今后的實際工作中，完全可以以此為模板，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序的開發(fā)。

4網(wǎng)站建設(shè)

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)資源。2003年建立了“光華之窗”教學(xué)網(wǎng)站，在網(wǎng)站平臺上，將電子教材、電子教案、學(xué)習(xí)論壇，編程工具、學(xué)習(xí)資料等，整合成為學(xué)習(xí)網(wǎng)站，設(shè)計了“程序設(shè)計基礎(chǔ)”、“C語言程序設(shè)計”教學(xué)論壇，兩年來積累了完整的教學(xué)過程資料。可以說，網(wǎng)站的建設(shè)和運行，為課程的質(zhì)量提供了保證，避免了“課隨老師走”的問題。

5考核方式

高職C語言的考試應(yīng)該完全不同于傳統(tǒng)的等級考試。等級考試的川發(fā)點是以C語言為研究對象，多以c語言本身的復(fù)雜多變性為難點。我們認(rèn)為，使用C語言的能力才是重要的。我們采用形成性考核方式，參考學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，考核學(xué)生用程序解決實際問題的能力，取得了較好的效果。

通過在教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、實訓(xùn)設(shè)計、網(wǎng)站建設(shè)和考核方式等諸多方面的改革和探索，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，建立了基于案例驅(qū)動的結(jié)構(gòu)化編程教學(xué)模式。通過三屆學(xué)生的實際運用，普遍提高了學(xué)生的編程能力。如2003級學(xué)生黃小明編寫的“課堂警官”軟件，在全國第九屆“挑戰(zhàn)杯”上，作為全國高職院校的唯一參賽選手，和清華、北大等國內(nèi)外一流大學(xué)同臺競技，取得了三等獎的良好成績。