高級語言程序設(shè)計教學重點與課程改革*

丁海燕

(云南大學信息學院，云南昆明650091)

C語言程序設(shè)計是一門邏輯性與實踐性很強的課程，尤其是指針學生普遍反映難學，學習者必須通過大量的編程練習，在實踐中掌握語言知識，培養(yǎng)程序設(shè)計的基本能力，并逐步理解和掌握程序設(shè)計的思想和方法。因此，C語言程序設(shè)計課程的教學重點是培養(yǎng)學生的實踐編程能力。在傳統(tǒng)的教學方法中，采用“點—線—面”的教學模式，即先介紹變量定義，再介紹指令的語法規(guī)則，最后例子講解。這種教學模式不利于將知識轉(zhuǎn)化為能力。筆者根據(jù)教學經(jīng)驗和體會，對該門課程的教學方法進行了創(chuàng)新，并取得了良好的教學效果。

一、教學重要性

C語言程序設(shè)計是信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)中一門必修的核心專業(yè)課程，它既可以實現(xiàn)高級語言的功能，又能夠通過指針直接訪問硬件，使用C語言既可以編寫功能強大的系統(tǒng)軟件，又可以編寫應(yīng)用軟件。C語言程序設(shè)計它也是諸如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、算法分析等課程的前導(dǎo)課程，C語言程序設(shè)計學習的好壞將直接影響后繼課程的學習，甚至影響整個專業(yè)的學習成績［1］。

二、教學現(xiàn)狀

計算機語言教學通常先講概念，講語法，講例子，然后上機做練習，教學死板不利于將知識轉(zhuǎn)化為能力。學生在學習C語言時，隨著大量難以理解和抽象的新概念、新名詞、新術(shù)語、新規(guī)則的介紹，枯燥乏味的例題分析后，學生會覺得學習C語言很枯燥，即使是上機也只會照著書本上的例子進行驗證，要獨立完成程序編寫常常感到無從下手。因此，要想講好此門課，需要加大教學與研究力度。根據(jù)教學情況，目前C語言教學主要存在的問題有以下幾方面:

(一)大一的新生對編程的邏輯思維不熟悉

作為計算機專業(yè)大一的必修課，C語言程序設(shè)計課時少，內(nèi)容多，邏輯思維嚴密，實踐性強，多數(shù)學生從高中進入大學，對老師依賴性較強，自學能力不足，此外對計算機專業(yè)的學習方法不適應(yīng)，對編程的邏輯思維方法還沒有形成，VC++上機操作不熟練，對編譯、調(diào)試過程中出現(xiàn)的專業(yè)英語不熟悉等各方面的因素，導(dǎo)致這門課程學生學習起來有一定困難，容易形成成績兩極分化的結(jié)果。因此更需要教師提高教學水平，激發(fā)學習興趣，使得枯燥難懂的編程變得生動有趣。

(二)過分強調(diào)語法，忽視算法

C語言的學習類似于外語，要先會詞、句，然后才能寫出段落，C語言也必須掌握常量、變量、運算符、順序、選擇、循環(huán)語句等，才能寫出程序來。但要寫出好的文章光有詞匯和語法是不夠的，還需要流暢的思路，編程也是如此，算法才是程序的靈魂。大多數(shù)C語言教材中通常先給出一般的語法格式，然后講解語法要點，再舉例說明。很多教師對語句語法進行深入的教學，而對算法教學卻偏少、不重視。加上應(yīng)試教育的選擇題、填空題題目側(cè)重于語法細節(jié)，與程序設(shè)計的實用性偏離甚遠，使學生產(chǎn)生了學習誤區(qū)，導(dǎo)致了學生會讀程序，但自己上機寫程序時有種無從下手的感覺。學習程序設(shè)計語言的真正目的是編程解決問題，必須大量練習編程題，在編程的過程中掌握語法。

(三)教學內(nèi)容與解決實際問題有差距

C語言的教學目的是要熟練掌握C語言的用法和培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思維方式，培養(yǎng)編程能力，因此理論聯(lián)系實際是教學改革的一個重點。在高校中普遍存在著注入式教學方法，學生為學習而學習，而忽視了學習的目的，C語言程序設(shè)計是一門理論性和實踐性都很強的課程。當前，在程序設(shè)計實踐常用的模式中，基本遵循著前幾十年延續(xù)下來的習慣做法，即教師布置與程序設(shè)計語言教材的知識點相符的任務(wù)，學生通過上機來驗證教材和講課的內(nèi)容以及自己所編的程序正確與否。這種做法與實際完全脫節(jié)［2］，學生只會解決書上的問題，如求最大、最小值、平均值、排序、交換數(shù)組元素位置等，而對于現(xiàn)實問題卻很茫然。很少有教師仔細斟酌實驗的內(nèi)容，以使其與實際聯(lián)系更緊密，導(dǎo)致學生學完了不理解學了C有什么用處。因此講解和練習要多引入日常生活中的實際問題:如計算器、小游戲、具備插入、查詢、刪除、保存等基本功能的學生管理信息系統(tǒng)等，通過這些編程問題使學生綜合應(yīng)用各章的知識，如循環(huán)、數(shù)組、函數(shù)、指針、文件，達到解決實際問題的編程能力。

三、教學重點

C語言是函數(shù)式的語言，因此C語言的重點一是函數(shù)、二是指針［1］。而數(shù)組與指針是密切聯(lián)系的，因此在C語言程序設(shè)計的教與學中一定要抓住數(shù)組、函數(shù)、指針這條主線，掌握數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲和變化，就有利于突出重點和突破難點。

與其他編程語言相比，C語言中數(shù)據(jù)類型和運算符眾多，指針概念抽象復(fù)雜，函數(shù)參數(shù)用法靈活，概念、語法規(guī)則和例子眾多，不易掌握。通常學生對單一的知識點能夠掌握，但對于知識點的聯(lián)系理解不深，難以形成完整的知識體系。因此C語言在講解時在介紹完數(shù)據(jù)類型、變量、常量、運算符、表達式和面向過程的三種基本程序設(shè)計結(jié)構(gòu)以后，要圍繞數(shù)組、函數(shù)、指針這一主線展開程序設(shè)計，這樣的話才能抓住C語言的重點，將紛繁的知識點形成清晰的脈絡(luò)。

我們知道，數(shù)組是相同數(shù)據(jù)類型的變量的集合，函數(shù)的作用是將程序模塊化，而函數(shù)的參數(shù)可以是普通變量，數(shù)組名和指針變量［3］。當在函數(shù)間傳遞數(shù)組和字符串時就可以用指針變量或數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)進行地址傳遞，這樣實參與形參就有四種組合，即:(1)實參、形參均為數(shù)組名;(2)實參為數(shù)組名，形參為指針變量;(3)實參為指針變量，形參為數(shù)組名;(4)實參、形參均為指針變量。數(shù)組、函數(shù)、指針通過這一主線就貫穿和聯(lián)系起來了，學生既懂得它們之間的區(qū)別也懂得它們之間的聯(lián)系，學習起來輕而易舉。例如編寫swap函數(shù)(指針法):交換數(shù)組a和數(shù)組b中的對應(yīng)元素并輸出a、b數(shù)組。該例子既用到了函數(shù)調(diào)用，又用到了數(shù)組，還用到了指針變量作函數(shù)參數(shù)，函數(shù)、指針、數(shù)組三個重要的知識點都聯(lián)系起來了。

四、課程改革

(一)案例教學，語法與算法結(jié)合

C語言程序設(shè)計課程是C語言與程序設(shè)計相結(jié)合的一門課程，這就要求教師在授課過程中，既要講解C語言的一些語法規(guī)則，又要重視程序設(shè)計。如果上課的老師不能準確把握，把重點簡單放在講述一些語法規(guī)則方面，往往會使學生喪失學習興趣，另一方面也沒有達到教學目的，有損教學質(zhì)量［4］。通過典型的例題既講了語法，又掌握了算法，可謂一舉兩得。如果按照章節(jié)的順序，往往是先講變量、運算符，才講順序、選擇和循環(huán)結(jié)構(gòu)，但孤立地講變量，常量，運算符學生往往學了就忘，理解不深，這時可以引入后面的實例。例如可用循環(huán)的例子for(i=1;i＜=n;i++)p=p*i;指出變量要先定義后使用，定義數(shù)據(jù)類型的作用是為變量分配相應(yīng)大小的內(nèi)存空間，p為n!其值可能會超過基本整型變量的表示范圍－32768～+32767，因此p要定義為長整型，++是自增運算符，它的作用是i=i+1，for循環(huán)的功能是完成累積，乘數(shù)i從1至n，每循環(huán)一次i增加1。通過具體的實例使學生理解語法不是孤立的規(guī)則，而是互相聯(lián)系，使得一個功能得以實現(xiàn)的不可缺的組成部分。

(二)總結(jié)歸納，深入本質(zhì)

在C語言中，指針是C語言中的重點和難點，概念抽象，學生不容易掌握。要啟發(fā)學生多進行對比，歸納總結(jié)，深入本質(zhì)，透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，培養(yǎng)和提高分析和解決問題的能力。例如，指針是地址，通過指針可以間接訪問它所指向的目標變量，但為什么要用指針?還要引導(dǎo)學生深入思考。函數(shù)之間傳遞數(shù)據(jù)要依靠參數(shù)，而且只能由實參向形參傳遞，有值傳遞和地址傳遞兩種方式。如果將數(shù)組名或指針變量作參數(shù)就是地址傳遞。在函數(shù)間不僅可以傳遞變量的值，變量的地址，還可傳遞數(shù)組，字符串等［3］。形參是局部變量，函數(shù)調(diào)用結(jié)束形參變量就釋放掉了，而函數(shù)返回值又只能有一個，那如何才能夠從調(diào)用函數(shù)帶回多個不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)呢?帶著這樣的問題，讓學生思考通過指針進行地址傳遞的作用，其好處就在于可以通過形參的指針變量間接訪問實參變量，達到了“雙向傳遞”的效果，這樣在函數(shù)調(diào)用時對形參變量的操作就等價于對實參變量的操作，理解了這一點就可以明白指針的重要性和好處了，學習也變得輕松和簡單了。例如交換兩個數(shù)的例子，用指針作形參。當函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，形參空間雖然釋放了，但在函數(shù)調(diào)用過程中通過形參對實參的影響卻留了下來［1］。

(三)以圖示方法形象化算法

在教學中只要抓住數(shù)據(jù)在內(nèi)存的存儲和變化這個關(guān)鍵點，結(jié)合適當?shù)膱D形教學，例如數(shù)組元素的內(nèi)存分配，指針操作數(shù)組元素時，指針的自增與自減運算，指針的交換，目標變量的交換，鏈表的創(chuàng)建、插入、刪除和輸出等，都可以畫出內(nèi)存單元的圖示來，一步一步地操作，循序漸進的學習，學生就容易理解和學好C語言了。例如用圖示法形象化上例中的swap函數(shù)交換兩個變量，如圖1所示:

圖1 調(diào)用swap函數(shù)交換a、b的值

(四)多種編程方法開闊思維

同一個問題，鼓勵學生用幾種不同的方法編程實現(xiàn)，并讓學生去分析它們的異同，從而加深對知識點的理解，掌握本質(zhì)的算法思想。例如求1到100的累加和，可以用while，for和do while循環(huán)三種方法實現(xiàn)，輸入字符串時可以用scanf，getchar，gets函數(shù)來實現(xiàn)，輸出字符串時可用printf，putchar，puts來函數(shù)實現(xiàn)，輸入、輸出數(shù)組元素時可以用下標法，也可以通過指針法等［5］。通過讓學生嘗試用不同的方法解決問題，一方面使學生對相近知識點的異同有了深刻的理解，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)事物之間內(nèi)在聯(lián)系的觀察能力，另一方面鍛煉了學生編程的能力，培養(yǎng)了學生主動學習，積極思考的學習習慣，并且能將所學知識融會貫通，可謂一舉兩得。

(五)加強上機實踐

程序設(shè)計課程，上機操作是必不可少的重要教學環(huán)節(jié)，程序調(diào)試能力的培養(yǎng)是重中之重，通過程序調(diào)試，學生可以查出自己編寫程序時容易犯的錯誤，而且更重要的是能培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的實際能力和創(chuàng)新意識［6］。實際上任務(wù)的完成標志著學生實踐能力的提高，學生也能體驗到任務(wù)完成后的成就感，從而激發(fā)他們進一步學習興趣和積極性。所以應(yīng)大力加強實踐教學和實訓(xùn)，不斷提高學生的動腦動手能力。教師要做好實踐設(shè)計，結(jié)合教材每一章都要有上機內(nèi)容，供學生練習，使學生上機目的明確，使之成為加強學生實踐能力、自學能力和創(chuàng)新思維的重要依托。期末考試盡可能采取客觀題在線考試與上機考試相結(jié)合的形式，使學生從根本上重視上機編程實踐。

［1］陳興無，段昌盛.《C語言程序設(shè)計》教學主線的研究與實踐［J］.恩施職業(yè)技術(shù)學院學報，2006，18(2):83－85.

［2］徐曉偉.《C語言程序設(shè)計》教學方法改革探析［J］.軟件導(dǎo)刊，2008，7(11):207－208.

［3］譚浩強.《C程序設(shè)計》［M］.北京:清華大學出版社，2005.

［4］董衛(wèi)紅.《C語言程序設(shè)計》的教學改革與實踐［J］.常州輕工職業(yè)技術(shù)學院學報，2007(1):53－56.

［5］李玲.《C語言程序設(shè)計教程》［M］.北京:人民郵電出版社，2005.

［6］廖秋香.C語言課程教學改革的幾點建議［J］.梧州學院學報，2008，18(3):95－96.