Ｃ程序設(shè)計(jì)教學(xué)中趣味性的挖掘

摘要：C程序設(shè)計(jì)課程中概念繁雜，例題繁多，不少學(xué)生死記硬背。針對(duì)這種情況，本文從激發(fā)興趣、創(chuàng)造成績(jī)?nèi)胧?，給出了4個(gè)教學(xué)示例的組織過(guò)程，特點(diǎn)是起點(diǎn)簡(jiǎn)單，步驟間逐步添加知識(shí)點(diǎn)，步步有成果，基本覆蓋了c程序設(shè)計(jì)課程的核心內(nèi)容，能起到通過(guò)趣味促進(jìn)實(shí)踐、激發(fā)創(chuàng)造力的作用。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；教學(xué)組織；相似性；抽象；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

C程序設(shè)計(jì)課程一般開(kāi)設(shè)在大一上學(xué)期，大多數(shù)學(xué)生處在從中學(xué)學(xué)習(xí)方法向大學(xué)學(xué)習(xí)方法的過(guò)渡期，他們知道這門(mén)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的第一塊基石，卻常常以死記硬背的方法應(yīng)付，更無(wú)法找到課程的趣味。對(duì)初學(xué)者而言，C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的概念繁雜，例題繁多，教材內(nèi)容給讀者的系統(tǒng)感不強(qiáng)。可實(shí)際教學(xué)中，理論課時(shí)和上機(jī)課時(shí)常顯不足，教師忙于完成教學(xué)內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系常被淡化。如何在增加課時(shí)的前提下，提高教學(xué)效率，是一個(gè)值得關(guān)注的教學(xué)課題。

學(xué)習(xí)的第一動(dòng)力是興趣，筆者在多年的C程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，感到最無(wú)奈的是學(xué)生缺乏對(duì)課程的興趣。編程類課程的趣味性，一在于其中知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，二在于成果有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。教師的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)是通過(guò)教材內(nèi)容的重組織，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘課程興趣點(diǎn)，帶動(dòng)課程難點(diǎn)的學(xué)習(xí)。雖然教學(xué)示例俯手皆拾，但示例的選擇、組合卻可以匠心獨(dú)到。

示例的組織不僅應(yīng)自然顯示出同類問(wèn)題、方法的代碼相似性，更應(yīng)展現(xiàn)出層次遞進(jìn)的抽象思維過(guò)程；示例的組織應(yīng)讓每一步都有新意，但難度變化不應(yīng)過(guò)大，還應(yīng)讓每一步都有成果，成果是興趣的激發(fā)點(diǎn)；示例的組織還應(yīng)既便于教師連續(xù)講解，也便于暫停數(shù)次，讓學(xué)生自我探索實(shí)踐。筆者在課程教學(xué)中有意摸索、積累了若干此類示例，在此拋磚引玉。

2數(shù)值程序的趣味

在講解循環(huán)結(jié)構(gòu)和函數(shù)時(shí)，數(shù)制轉(zhuǎn)換程序常常作為示例，但這么一個(gè)涉及到計(jì)算機(jī)專業(yè)最基本概念的程序若只被提及一次，實(shí)在太可惜了?？梢栽噷⒃撌纠纸鉃橐韵?個(gè)步驟。

第1階段，講解將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的程序，這個(gè)程序以main函數(shù)的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生體會(huì)到循環(huán)的流程和調(diào)試的成果。這是本例的最基本目標(biāo)。

第2階段，改造代碼為函數(shù)A1，函數(shù)有一個(gè)參數(shù)x，實(shí)現(xiàn)將任意十進(jìn)制數(shù)x轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的功能。這提升了程序的結(jié)構(gòu)。

第3階段，擴(kuò)展函數(shù)A1為函數(shù)A2，在函數(shù)接口中增加參數(shù)m、n，實(shí)現(xiàn)將m進(jìn)制數(shù)x轉(zhuǎn)換為n進(jìn)制數(shù)的功能。函數(shù)在具體代碼的基礎(chǔ)上，抽象程度有所提高。

第4階段，設(shè)計(jì)main函數(shù)，反復(fù)調(diào)用函數(shù)A2，計(jì)算1至100所有十進(jìn)制數(shù)的二、三、…、九進(jìn)制的表示，并將結(jié)果輸出到某文本文件中。

第5階段，將結(jié)果文件內(nèi)容，粘貼到Excel文件中，排版成一張精美的各進(jìn)制的數(shù)字對(duì)照表。

以上每個(gè)階段所涉及的技術(shù)都屬于基本技能，但以一條主線帶動(dòng)學(xué)生，逐步深入，步步都有成果。與Excel聯(lián)合應(yīng)用，更使學(xué)生開(kāi)闊了學(xué)習(xí)和實(shí)踐的視野。

3類型變換程序的趣味

在講解字符串處理時(shí)，類型轉(zhuǎn)換是基本例題。如將數(shù)值轉(zhuǎn)換數(shù)字串，將數(shù)字串轉(zhuǎn)換為數(shù)值等。結(jié)合數(shù)制概念，可將問(wèn)題多樣化。雖然教學(xué)意圖是開(kāi)闊學(xué)生思路，卻常常使學(xué)生感到程序繁雜無(wú)序。實(shí)際上，合適的示例組合可促進(jìn)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、領(lǐng)悟其中的規(guī)則。可以試將這些示例組成以下6個(gè)步驟。

第1階段，講解函數(shù)B1，函數(shù)有參數(shù)s，實(shí)現(xiàn)將lO進(jìn)制數(shù)字串s轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制整數(shù)的功能。

第2階段，擴(kuò)展函數(shù)B1功能，在接口中增加參數(shù)k，實(shí)現(xiàn)將k進(jìn)制數(shù)字串轉(zhuǎn)換為k進(jìn)制的整數(shù)的功能。通過(guò)代碼的抽象，強(qiáng)化了對(duì)核心代碼的認(rèn)識(shí)，也降低了編程難度。

第3階段，講解函數(shù)B2，函數(shù)有參數(shù)x，實(shí)現(xiàn)將10進(jìn)制整數(shù)x轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)字串的功能。

第4階段，擴(kuò)展函數(shù)B2功能，在接口中增加參數(shù)k，實(shí)現(xiàn)將k進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為k進(jìn)制數(shù)字串的功能。

第5階段，設(shè)計(jì)函數(shù)B3，函數(shù)有參數(shù)s、m、t、n，調(diào)用Bl函數(shù)，將m進(jìn)制數(shù)字串s轉(zhuǎn)換為m進(jìn)制整數(shù)；調(diào)用上節(jié)中的A2函數(shù)，將m進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為n進(jìn)制整數(shù)；調(diào)用B2函數(shù)，將n進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為n進(jìn)制數(shù)字串。

第6階段，設(shè)計(jì)main函數(shù)，反復(fù)調(diào)用函數(shù)B3，計(jì)算十進(jìn)制數(shù)字串“001”至“100”對(duì)應(yīng)的二、三、…、九進(jìn)制數(shù)字串；將結(jié)果輸出到文本文件；將文件內(nèi)容粘貼到Excel文件中，排版成一張與上節(jié)相同的各進(jìn)制數(shù)字串對(duì)照表。

以上6個(gè)階段，以易于掌握的函數(shù)入手，通過(guò)增加函數(shù)參數(shù)提高函數(shù)的抽象性，增強(qiáng)函數(shù)的功能，第2、4階段的成果都有一定的應(yīng)用價(jià)值，第5、6階段培養(yǎng)了函數(shù)組合調(diào)用的能力。

4加密、解密程序的趣味

在字符串編程的練習(xí)中，對(duì)稱加密、解密算法是一個(gè)有趣的話題，可以充分利用它引導(dǎo)學(xué)生做更深入的實(shí)踐?？梢栽噷⒋耸纠纸鉃橐韵?個(gè)步驟。

第l階段，講解加密函數(shù)C1，函數(shù)有參數(shù)s、k，對(duì)存于字符數(shù)組s的明文采用密鑰k進(jìn)行對(duì)稱加密。這一短小精干的程序可以讓學(xué)生體驗(yàn)字符串操作的一般方法。

第2階段，擴(kuò)展函數(shù)C1，在接口中增加參數(shù)n、f2，實(shí)現(xiàn)讀取n指定的明文文件，將其中的每行字符串用密鑰k加密，生成密文文件f2；設(shè)計(jì)main函數(shù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的加密程序。

第3階段，講解解密函數(shù)C2，函數(shù)有參數(shù)s、k，對(duì)存于字符數(shù)組s的密文采用密鑰k進(jìn)行對(duì)稱解密。

第4階段，擴(kuò)展函數(shù)C2，在接口中增加參數(shù)f1、f2，實(shí)現(xiàn)讀取n指定的密文文件，將其中的每行字符串用密鑰k解密，生成明文文件位；設(shè)計(jì)main函數(shù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的解密程序。

第5階段，使用main(int argo，char*argv)函數(shù)的接口參數(shù)，將加密、解密程序合二為一，具體執(zhí)行時(shí)，使用命令行參數(shù)識(shí)別加密或解密功能。如命令行參數(shù)是“-e a1．txta2．txt 5”表示對(duì)a1．txt使用密鑰5加密，結(jié)果密文存于a2．txt；如命令行參數(shù)是“-d a2．txt a3．txt 5”表示對(duì)a2．txt使用密鑰5解密，結(jié)果明文存于a3．txt。

第6階段，對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，還可以鼓勵(lì)他們進(jìn)一步探索，在沒(méi)有密鑰情形下如何猜測(cè)某個(gè)密文文件的密鑰進(jìn)行解密。這種探索性的實(shí)踐會(huì)帶給學(xué)生更廣闊的編程視野。

在以上6個(gè)階段中，C1和C2函數(shù)非常相似，對(duì)這種相似性的留意不僅能強(qiáng)化編程中的概念，更能提高編程、調(diào)試的效率。最終的軟件成果已經(jīng)具備商業(yè)軟件的雛形，學(xué)生們會(huì)更加興奮。

5打印字符圖案的趣味

在學(xué)習(xí)循環(huán)、分支結(jié)構(gòu)時(shí)，用字符打印特定的幾何圖案是最簡(jiǎn)的示例?？上н@個(gè)示例的思路沒(méi)有繼續(xù)延伸，只是局限在打印完全規(guī)則的圖案?？梢栽噷⒋耸纠纸鉃橐韵?個(gè)步驟。

第1階段，講解一個(gè)打印固定規(guī)則圖案的函數(shù)Dl，實(shí)現(xiàn)用某種字符打印一個(gè)固定形狀的三角形。

第2階段，擴(kuò)展函數(shù)DI，在接口中增加參數(shù)base、angle、scale，base是圖案打印基點(diǎn)，angle是圖案旋轉(zhuǎn)角度(0或90或180或270)，scale是圖案的大小比例的參數(shù)，值可以是1或2或3等正整數(shù)。

第3階段，按照函數(shù)D1的形式，引導(dǎo)學(xué)生編程更多的打印規(guī)則圖案的函數(shù)：建立函數(shù)的調(diào)度管理函數(shù)D2；

第4階段，利用二維數(shù)組存儲(chǔ)圖案數(shù)據(jù)，數(shù)組元素為1或0，表示在相應(yīng)位置上打印或不打印字符。二維數(shù)組相當(dāng)于任意字符圖案的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)函數(shù)D3，參數(shù)是一個(gè)二維數(shù)組，實(shí)現(xiàn)打印任意不規(guī)則圖案的功能。

第5階段，擴(kuò)展函數(shù)D3，在接口中增加參數(shù)base、angle、scale，意義同第2階段，函數(shù)的功能也類似第2階段。

第6階段，調(diào)試函數(shù)D3的圖案數(shù)據(jù)，建立起對(duì)任意圖案的數(shù)據(jù)增加、修改、調(diào)用等管理函數(shù)D4．

第7階段，設(shè)計(jì)函數(shù)D5，以菜單形式組織函數(shù)D2、D4，實(shí)現(xiàn)規(guī)則圖案和任意圖案的多種形式的打印。此時(shí)程序的結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較復(fù)雜了。這個(gè)示例不僅充分鍛煉了編程技術(shù)，更為將來(lái)學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)做了鋪墊。

6結(jié)束語(yǔ)

本文給出了數(shù)值程序、類型變換程序、加密／解密程序、打印字符圖案等4個(gè)教學(xué)示例的組織過(guò)程，每個(gè)示例的起點(diǎn)簡(jiǎn)單，每個(gè)步驟涉及的新知識(shí)較少，思維跳躍小，但每個(gè)步驟的收獲喜人，最終涉及到了除指針、結(jié)構(gòu)之外的所有c語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)示例可以一次講解，也可以分步驟多次講解，或空缺一二步驟，讓學(xué)生實(shí)踐完成，尤其能起到通過(guò)懸念、興趣促進(jìn)實(shí)踐、激發(fā)創(chuàng)造力的作用。