模塊化案例教學(xué)在“C語言程序設(shè)計”課程中的應(yīng)用

張 波 雷東升

摘要:本文針對計算機(jī)語言類課程中傳統(tǒng)按部就班的教學(xué)模式和以理論為主導(dǎo)的教學(xué)理念,提出在“C語言程序設(shè)計”課程中引入模塊化案例教學(xué),對教材內(nèi)容進(jìn)行整合,并強(qiáng)化實踐教學(xué)。模塊化案例教學(xué)采用啟發(fā)式教學(xué)不斷引出知識點,通過實踐環(huán)節(jié)強(qiáng)化知識點的運用;案例教學(xué)突出程序設(shè)計的方法、技巧和綜合運用。

關(guān)鍵詞:課程整合;模塊化案例教學(xué);啟發(fā)教學(xué);程序設(shè)計;解決問題能力

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

“C語言”是從事計算機(jī)軟、硬件開發(fā)和應(yīng)用人員必備的專業(yè)知識。C語言既具有高級語言的特點,又具有低級語言的功能,語法結(jié)構(gòu)簡潔精妙,便于描述算法,寫出的程序效率高,運用C語言可以編寫系統(tǒng)底層的內(nèi)核程序。C++、Java、C#、J#、perl等高級語言也是衍生自C語言,所以掌握了C語言,可以很容易掌握這些新型的語言去開發(fā)程序。因此在高等院校與計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)計劃中,“C語言程序設(shè)計”是一門必修的基礎(chǔ)課及核心課程,是一門理論性和實踐性均較強(qiáng)的課程。開設(shè)“C語言程序設(shè)計”課程主要培養(yǎng)學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本方法,建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蛟O(shè)計思想及較強(qiáng)的動手編寫及調(diào)試程序的能力,逐步培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。同時為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)及其他高級語言課程等后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的理論和實踐基礎(chǔ)。

在以往的教學(xué)過程中,大部分學(xué)生對學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計”存在畏難情緒,更不知如何運用C語言解決實際問題。教學(xué)效果不理想,給后續(xù)學(xué)習(xí)造成障礙。筆者在教學(xué)中調(diào)整了以往按部就班的教學(xué)模式和重理論輕實踐的教學(xué)理念,將模塊化案例教學(xué)引入“C語言程序設(shè)計”的課程中,進(jìn)行了教材整合和強(qiáng)化實踐教學(xué),并圍繞模塊化案例展開C語言教學(xué),以案例引出C語言的知識點。全部授課都以程序設(shè)計為目的,收到顯著的教學(xué)效果。

2課程進(jìn)行整合,建立模塊化案例教學(xué)

2.1傳統(tǒng)的教學(xué)模式以語言知識為主線

傳統(tǒng)的“C語言程序設(shè)計”課程教學(xué)模式采用以語言知識為主線,按照變量、數(shù)據(jù)類型、表達(dá)式、數(shù)據(jù)輸入/輸出、流程控制、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)、文件等順序進(jìn)行教學(xué),實訓(xùn)課多以驗證為主。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中每一知識點都是獨立聽記,不能將所學(xué)知識進(jìn)行綜合運用。因此,學(xué)生是邊學(xué)邊忘,學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容沒有前期知識支撐,學(xué)到5～6周就失去學(xué)習(xí)的興趣和信心,甚至有些學(xué)生放棄對該門課的學(xué)習(xí),到期末考試突擊復(fù)習(xí),不及格率比較高。

2.2課程整合以程序設(shè)計為主線

課程整合以程序設(shè)計為主線貫穿語言各知識點,就是將“C語言程序設(shè)計”課程內(nèi)容分解為四個模塊,即C語言基本程序設(shè)計模塊、函數(shù)模塊、指針模塊、文件模塊,每一模塊都以案例展開C語言的知識點教學(xué),講解C語言的理論知識為目的,上機(jī)實訓(xùn)以授課中的案例貫穿始終,即強(qiáng)化理論知識的掌握,便于后續(xù)知識的學(xué)習(xí),同時還要逐步培養(yǎng)學(xué)生編寫C程序的能力,緊緊圍繞這四個模塊的案例舉一反三展開程序設(shè)計的實訓(xùn)。

2.2.1基本程序設(shè)計模塊

利用“統(tǒng)計一名學(xué)生的三門課程平均成績”的程序,引導(dǎo)出變量、數(shù)據(jù)類型、表達(dá)式、數(shù)據(jù)輸入/輸出等C語言基本知識。這階段主要是引導(dǎo)學(xué)生掌握C語言程序的基本結(jié)構(gòu),編寫程序的基本方法,是學(xué)習(xí)C語言入門階段。如圖1所示。

2.2.2函數(shù)模塊

C程序是由若干函數(shù)構(gòu)成的,函數(shù)是C語言的核心知識。因此,在講函數(shù)知識及設(shè)計函數(shù)程序時,將前面講述的計算學(xué)生多門課程成績組合成較完整的C程序案例。如圖2所示。

通過這個案例講清C語言中變量的存儲類型的區(qū)別和功能,函數(shù)調(diào)用、參數(shù)傳遞的方式及要求,按值和按地址傳遞區(qū)別。在講函數(shù)調(diào)用時啟發(fā)學(xué)生逐步完成圖2各個程序模塊的組合。同時調(diào)動學(xué)生的積極性逐步擴(kuò)展圖2中的功能,將所學(xué)的知識進(jìn)行綜合應(yīng)用,并提出預(yù)處理和文件包含知識概念及運用。

2.2.3指針模塊

指針是C語言的重要功能,正確而靈活地運用指針,可以動態(tài)分配內(nèi)存和對物理地址直接進(jìn)行操作,方便地使用字符串和數(shù)組,有效地表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在函數(shù)調(diào)用時能獲得1個以上的函數(shù)值。指針內(nèi)容非常豐富,而且復(fù)雜,這部分是C語言的重點,也是學(xué)習(xí)的難點。按常規(guī)模式教學(xué),學(xué)生對指針知識理解難、運用更難,部分學(xué)生到此幾乎放棄學(xué)習(xí)。采用模塊案例教學(xué),學(xué)生首先了解指針的運用,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的欲望,然后逐步從指針案例中啟發(fā)引出知識點,邊學(xué)邊用,通過實例反復(fù)練習(xí),學(xué)生能較靈活運用指針知識編寫程序。指針模塊如圖3所示。

首先利用演示鏈表案例引導(dǎo)出動態(tài)分配內(nèi)存。然后演示用指針修改數(shù)組處理學(xué)生成績排序的程序案例,或者設(shè)計較簡單的對硬件操作的案例,讓學(xué)生了解指針知識運用之后,再由學(xué)生模仿將函數(shù)模塊中用數(shù)組存儲數(shù)據(jù)修改為用指針進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在知識引申的過程中,逐步提出字符串指針、指針數(shù)組及指針數(shù)組做main()函數(shù)的參數(shù)的運用。

2.2.4文件模塊

主要講述輸入輸出函數(shù),將內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)輸出到外存上,仍然利用案例分析文件的概念及文件的運用。

3圍繞案例展開教學(xué)

在基本程序設(shè)計模塊中,以計算1名學(xué)生三科成績的平均成績這個程序開始引導(dǎo)C語言基本知識。程序如下:

#include

main()

{ int scor1,scor2,scor3;

float grade, total;

total = 0.0;

printf(“Enter grades: ");

scanf("scor1=%d ,scor2=%d ,scor3=%d", &scor1, &scor2, &scor3);

total= scor1 + scor2 + scor3;

grade=total/3;

printf(“Grade average is %.2f ", grade);

getch();

}

3.1案例啟發(fā)教學(xué),使學(xué)生輕松聽課

在案例教學(xué)過程中,要求學(xué)生熟記模塊中程序。例如:第一次課熟記“統(tǒng)計1名學(xué)生三科成績”這個程序。然后調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,引導(dǎo)學(xué)生積極思考和參與,一起分析程序中語句的含義,在分析語句的過程中,采用啟發(fā)式的循序漸進(jìn)、由淺到深、由易到難,逐步提出新問題,引出C程序中新知識,用新知識解決新問題,再舉一反三寫出對應(yīng)不同問題的C語言程序。例如:提出判斷并輸出學(xué)生三科成績的最高分和最低分引出分支結(jié)構(gòu)。提出若是8門課,進(jìn)行總成績統(tǒng)計的簡便方法,由此引導(dǎo)出循環(huán)結(jié)構(gòu)。根據(jù)對成績升序或降序排序引導(dǎo)出一維數(shù)組,再計算多個學(xué)生中每個學(xué)生多科成績引導(dǎo)出二維數(shù)組等,根據(jù)引導(dǎo)的知識逐步擴(kuò)展和加深知識的運用。

保證學(xué)生動腦、用心聽課。教師在講解每個基本知識的過程中不要面面俱到,對常用的編程知識細(xì)講熟練,不常用的知識略講或用表格統(tǒng)解,有些基礎(chǔ)知識是隨著編程逐步引出或者以后應(yīng)用時在自學(xué),保證學(xué)生聽課不疲勞。聽得懂、跟得上、興趣濃,興趣是學(xué)習(xí)的動力,動力會產(chǎn)生效果。同時要求學(xué)生強(qiáng)化記憶判斷最高分、成績排序等程序,以便于后續(xù)課由用戶建立的若干個自定義函數(shù)構(gòu)成較完整的程序。在分析函數(shù)案例過程中,講清數(shù)據(jù)存儲類型的區(qū)別及參數(shù)的使用等知識。授課過程如圖4所示,每節(jié)課結(jié)束前教師與學(xué)生共同總結(jié)本節(jié)課的重點知識,便于課后復(fù)習(xí)。

3.2培養(yǎng)閱讀程序的能力

讀程序是學(xué)習(xí)C語言入門最快,也是最好的方法。教師在講述程序中各語句含義的時候,首先培養(yǎng)學(xué)生閱讀程序的能力。在閱讀程序的同時注重培養(yǎng)學(xué)生掌握C程序的結(jié)構(gòu)。例如:編寫程序首先根據(jù)表達(dá)式確定變量及變量的數(shù)據(jù)類型,然后給變量賦值(直接賦值或通過鍵盤接受值),再進(jìn)行運算,最后輸出計算后的結(jié)果等。要求學(xué)生不放過每一章中提到的所有例題,仔細(xì)研讀程序,直到每一行都理解了?？炊畡e人是如何解決問題的,學(xué)習(xí)解決問題的方法和程序設(shè)計技巧,掌握程序結(jié)構(gòu)。為了使學(xué)生盡快掌握編程思想和基本結(jié)構(gòu),教師課后給學(xué)生布置一些設(shè)計C程序作業(yè),由學(xué)生根據(jù)自身能力,閱讀程序、修改程序、給程序補(bǔ)充語句以及寫出程序運行結(jié)果,強(qiáng)化訓(xùn)練。

3.3培養(yǎng)學(xué)生編寫程序能力,掌握分析問題算法

3.3.1模仿編寫程序

“C語言程序設(shè)計”是一門實踐性很強(qiáng)的課程,“紙上談兵”光學(xué)不練是學(xué)不好C語言的。在閱讀程序的過程中,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會模仿編寫程序,如果沒有深刻地理解C語言的語句及掌握編寫程序的基本方法,模仿編寫程序也是一句空話。在模擬編寫程序時,如果寫不出來,回過頭來再繼續(xù)研究例題,想想自己為什么寫不出來,然后再去寫這段程序,反反復(fù)復(fù),直到熟練為止,在模仿編程的過程中培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的編程風(fēng)格。

3.3.2分析算法

利用C語言編程解決實際問題,所需要的不僅僅是C語言語句,還需要相關(guān)的專業(yè)知識及算法。例如,如果你不知道計算π的公式,即使C語言學(xué)得再好也無法編寫計算π的近似值的程序。如果不知道判斷閏年的條件,就無法計算某年是否為閏年。所以在程序設(shè)計過程中,必須注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題及找到解決問題的最優(yōu)算法,這是設(shè)計程序的重要條件。

3.4強(qiáng)化編程能力的訓(xùn)練,樹立編程信心

教師在全部的授課過程中,時時鼓勵學(xué)生能學(xué)好C語言。因此教師在提供豐富多樣的實驗題目時,注重學(xué)生的差異,讓學(xué)生根據(jù)自身水平和興趣,選擇自己能理解的訓(xùn)練題目。讓每一個學(xué)生都能享受編寫程序獲得成功的喜悅,以促進(jìn)學(xué)生堅定學(xué)習(xí)的信心和激情。同時教師鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計”的過程中,閱讀一本C語言方面參考書,經(jīng)常上一些好的C語言論壇進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流,開闊自己的視野。教師也經(jīng)常組織學(xué)生進(jìn)行師生間、學(xué)生間的學(xué)習(xí)交流活動,對實訓(xùn)題目采取自測、在線判題等活動。這些多種交流學(xué)習(xí)方式,其目的是充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和求知欲望,使學(xué)生在交流中得到學(xué)習(xí)、思考,取長補(bǔ)短獲取編程的技巧。成績考核以筆試、實訓(xùn)、交流等多種形式,每一環(huán)節(jié)著重考核學(xué)生綜合運用所學(xué)知識編寫程序、解決實際問題的能力。

4圍繞模塊案例開展實訓(xùn)教學(xué)

在“C語言程序設(shè)計”的實訓(xùn)教學(xué)中,通過上機(jī)調(diào)試模塊中的案例強(qiáng)化學(xué)生對所學(xué)知識的運用及深化理解,不僅培養(yǎng)學(xué)生編寫程序、調(diào)試程序的專業(yè)技能,同時注重對學(xué)生的人際技能方面的培養(yǎng)。

4.1培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能

4.1.1調(diào)試基本程序設(shè)計模塊

初學(xué)者首先掌握C語言編程軟件的使用及調(diào)試程序的基本方法,修改程序中出現(xiàn)的語句、語法、程序流程等錯誤,積累調(diào)試程序的經(jīng)驗。在調(diào)試程序的過程中,逐步培養(yǎng)學(xué)生主動思考、分析、探索、發(fā)現(xiàn)出錯的原因,并且能獨立加以解決。再通過修改已經(jīng)運行程序的某些語句,查看程序發(fā)生的變化及分析結(jié)果變化的原因,加深對新學(xué)知識點的理解。實現(xiàn)“輸入”程序加深知識的記憶,“修改”程序加深對知識的理解。記憶和理解相輔相成,相互促進(jìn)編程能力的提高。

4.1.2培養(yǎng)綜合實訓(xùn)能力

當(dāng)學(xué)生掌握了基本調(diào)試程序方法之后,對函數(shù)模塊、指針模塊、文件模塊案例進(jìn)行調(diào)試,提高學(xué)生調(diào)試綜合程序的能力,修改程序中出現(xiàn)的邏輯結(jié)構(gòu)、流程錯誤。綜合實訓(xùn)可以根據(jù)函數(shù)模塊案例建立學(xué)習(xí)小組,每個自定義函數(shù)分配給小組中不同學(xué)生獨立編寫程序、調(diào)試、運行,逐步養(yǎng)成獨立分析問題,運用知識解決問題的能力和自學(xué)能力。然后將小組中每個人編寫的程序綜合在一起,進(jìn)行綜合調(diào)試、運行。調(diào)動學(xué)生求知欲望及運用知識的能力,鼓勵學(xué)生樹立創(chuàng)新意識,增加程序的功能,利用開放的實訓(xùn)環(huán)境進(jìn)行自主調(diào)試,培養(yǎng)學(xué)生自我發(fā)展的意識。

4.1.3撰寫實驗報告

實驗報告是對實訓(xùn)的總結(jié)和知識的鞏固,總結(jié)實訓(xùn)中調(diào)試程序的經(jīng)驗、收獲、不足和需要解決的問題,便于后續(xù)實訓(xùn)課的操作。實驗報告也是師生交流的最好手段,老師掌握每個學(xué)生實訓(xùn)過程中的問題、想法、效果等,可以調(diào)整授課進(jìn)度和方法,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

4.2注重學(xué)生人際技能培養(yǎng)

當(dāng)今企業(yè)用人原則是構(gòu)建在以智力因素為基礎(chǔ)的非智力因素上,看重員工的心智模式建設(shè)及工作中表現(xiàn)出的協(xié)同合作精神、誠實可信性、抗壓抗挫折能力。因此在綜合編程實訓(xùn)中,培養(yǎng)學(xué)生與人交流溝通的能力,在編寫程序過程中遇到問題能在一起討論、研究、共同解決,養(yǎng)成良好的團(tuán)隊合作精神、責(zé)任意識,以適應(yīng)市場用人的需要。

5結(jié)語

我們通過對“C語言程序課程”整合,圍繞模塊化案例進(jìn)行教學(xué),強(qiáng)化實訓(xùn)能力培養(yǎng),教學(xué)效果顯著。第一,學(xué)生主體作用充分發(fā)揮,動腦分析、主動提出問題;第二,學(xué)生能靈活運用所學(xué)理論知識,不僅編程入門快,而且解決實際問題及調(diào)試程序能力增強(qiáng);第三,養(yǎng)成良好的自學(xué)和交流的學(xué)習(xí)風(fēng)氣,探索精神、競爭意識得到發(fā)展;第四,增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力及創(chuàng)新精神;第五,提高自信心,在抗壓和抗挫折能力方面得到提高。模塊化案例教學(xué)給教師增加很大工作量,需要教師在教學(xué)中不斷研究、探討,以提高學(xué)生解決實際問題的編程能力。