基于easyX動畫案例開發(fā)導向的C語言程序設(shè)計課程 教學方法研究

宋雅娟，邊 晶

(1.蘇州市職業(yè)大學 計算機工程學院，江蘇 蘇州 215104；2.長春大學 計算機科學技術(shù)學院，長春 130022)

C語言是計算機基礎(chǔ)性程序設(shè)計語言，它的發(fā)展貫穿了計算機發(fā)展的歷程，它蘊含了程序設(shè)計的基本思想，是理工科高等院校的一門基礎(chǔ)課程[1]。一直以來，C語言教學都是圍繞語法知識這個主線展開，按照順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的順序來學習程序結(jié)構(gòu)，這種線性教學模式可以循序漸進地把教學內(nèi)容傳授給學生，但是很難鍛煉學生的整體編程思維。學生長期反復地學習基礎(chǔ)知識和經(jīng)典算法，雖然可以讀懂和編寫簡單的程序，但很難形成對編程的興趣，也沒有自主思維和實踐創(chuàng)新的意識[2]。王洋在《Java就該這樣學》一書中提出一種以玩游戲的方法來玩代碼的思路，借助Java的圖形類庫引導學生設(shè)計自己的小動畫，小游戲[3]。標準的C是沒有圖形庫的，圖形庫都是第三方的擴展，比如TC2.0的graphics.h等等。但目前C語言的教學實踐環(huán)境主要是在VC環(huán)境下進行，而VC下制作圖形程序需要使用MFC或者OPENGL，增加了學習的難度。如果能找到在VC環(huán)境下制作圖形程序的一種方便的庫，設(shè)計適合的案例引導學生掌握圖形程序設(shè)計方法，把原來的語法知識融入案例的開發(fā)過程中，同時鼓勵學生開放想象力自行設(shè)計自己的動畫，必能激發(fā)學生學習C語言編程的興趣，提高自主思維和實踐創(chuàng)新的意識。easyX圖形庫正是這樣的一種工具，它融合了VC方便的開發(fā)平臺和TC簡單的繪圖功能，可以幫助C語言初學者快速上手圖形和游戲編程[4]。easyX可以從網(wǎng)上下載，安裝簡單。本文以easyX開發(fā)的一個簡單案例為線索來設(shè)計C語言程序設(shè)計課程的教學方法。

1 easyX庫簡介

easyX是針對C++的圖形庫，可以幫助C語言初學者快速上手圖形和游戲編程。比如，可以用VC + easyX很快地用幾何圖形畫一個房子，或者一輛移動的小車，可以編寫俄羅斯方塊、貪吃蛇、黑白棋等小游戲，可以練習圖形學的各種算法等等[4]。

easyX圖形庫主要提供了用于繪制圖形的常用函數(shù)庫及相應(yīng)的頭文件。使用easyX非常簡單，只要下載文件夾，將其lib文件夾和include文件夾內(nèi)容分別拷貝到Visual C++的include和lib文件中即可。

在使用easyX提供的函數(shù)前需要使用initgraph(640, 480)對屏幕進行初始化，設(shè)置顯示屏幕的大小，結(jié)束后使用closegraph()函數(shù)關(guān)閉。

easyX主要提供了顏色設(shè)置、繪制圖形、輸出文本等函數(shù)。其中前景顏色設(shè)置函數(shù)為setcolor，如果要將前景色設(shè)置為紅色，可使用預定義顏色setcolor(RED)或使用RGB顏色setcolor(0xff0000)。填充色設(shè)置函數(shù)為setfillcolor。可以結(jié)合畫筆程序?qū)φ誩asyX提供的庫函數(shù)幫助學生理解函數(shù)的意義和用法。畫筆程序提供的畫圖工具如圖1所示。

下面列出幾個常用于繪制圖形的函數(shù)：

(1)void circle(int x,int y,radius)：以指定的x,y坐標為圓心、radius為半徑畫圓，對應(yīng)于畫筆程序里的畫空心圓的工具。

(2)void fillellipse(int left,int top,int right,int bottom)：以left,top為橢圓外切矩形左上角坐標、right,bottom為右下角坐標繪制具有指定填充色的橢圓。

(3)void rectangle(int left,int top,int right,int bottom)：以left,top為矩形左上角坐標、right,bottom為右下角坐標繪制具有矩形。

(4)void moveto(int x,int y)：將光標移動到坐標x,y 處。

(5)void lineto(int x,int y)：從光標所在處畫一條直線到坐標x,y處，對應(yīng)于畫筆程序里的畫直線工具。

(6)void polygon(const POINT *points,int num)：畫多邊形。

easyX中在指定位置輸出文本的函數(shù)是outtextxy(int x,int y, LPCTSTR str)，可配合settextcolor和settextstyle在屏幕上輸出不同顏色和字體的文字。

在實踐過程中可結(jié)合應(yīng)用C語言其它的庫函數(shù)來完成動畫效果，比如用隨機函數(shù)rand()來獲得隨機值，用Sleep(int time)來使程序進行休眠。

2 應(yīng)用easyX開發(fā)的簡單案例介紹

結(jié)合1節(jié)介紹的函數(shù)制作一個動畫程序應(yīng)用案例，程序部分運行效果如圖2所示。

圖2 不斷上升的氣泡

程序運行時，屏幕上出現(xiàn)一個640×480的窗口，背景色為天青色模擬魚缸中水的顏色。水中出現(xiàn)50個大小不同、位置不同的白色氣泡。每個氣泡都以緩慢的速度在上升，當氣泡接觸到上邊沿時消失，從下方同樣橫坐標的位置重新出現(xiàn)，重復上升過程，循環(huán)往復。這個程序中涉及了順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組等C語言語法[5]內(nèi)容。此程序案例作為一個基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上可以增加水草、魚等更多水里不同的生物以及不同的運動方式。也可以繼續(xù)在此基礎(chǔ)上增加鼠標、鍵盤等處理方法形成人機互動的游戲效果。在實踐過程中有學生以此實現(xiàn)大魚吃小魚的程序、天空落雨、景物變化等種種不同的動畫效果。

3 基于動畫案例的課堂教學過程展開

easyX用于開發(fā)圖形案例、動畫案例甚至游戲都比較容易上手，在教學過程中首先尋找已有的動畫案例，向?qū)W生展示動畫效果，使學生對C語言的學習結(jié)果產(chǎn)生向往。之后，提取出常用的幾個函數(shù)，簡單地向?qū)W生講解一下函數(shù)的含義和調(diào)用方法。教師使用自行設(shè)計的小而全功能的案例在課堂上首先快速開發(fā)出原型程序，讓學生體會easyX的易用性，激發(fā)學習動力。之后，課程即以案例為主線，在開發(fā)案例的過程中穿插講解相關(guān)理論知識。

3.1 順序結(jié)構(gòu)及函數(shù)調(diào)用

在初始窗口中繪制一個魚缸及水底一氣泡。

(1)圖形界面初始化?？赏ㄟ^下面的圖形函數(shù)進行初始化，運行界面如圖3所示。

initgraph(640,480)。

圖3 設(shè)置初始窗口

當圖形繪制結(jié)束后，可用圖形關(guān)閉函數(shù)closegraph()進行關(guān)閉。

(2)繪制特定顏色圖形。例如在特定背景色下繪制特定顏色實心圓，如圖4所示。

圖4 天青色背景下的指定位置的白色實心圓

initgraph(640,480);

setbkcolor(CYAN);

cleardevice();

setcolor(WHITE);

setfillcolor(WHITE);

fillcircle(300,450,30);

getch()。

上述代碼可以讓學生了解C語言中的函數(shù)調(diào)用方式及順序結(jié)構(gòu)的使用方法。

(3)學生自由繪制。讓學生自行學習“幫助文件”，繪制出不同大小、不同位置的圓及其它組合圖形。

3.2 變量及循環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在基本圖形的基礎(chǔ)上，結(jié)合變量及循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用，使圖形復雜化。

(1)講解for循環(huán)常規(guī)語法知識及變量使用。

(2)重新設(shè)置圓的坐標及大小為變量值。

(3)使用循環(huán)重復在屏幕上畫圓，使得后產(chǎn)生的圓都在原來圖形位置偏上一點，并且變大一點，如圖5所示。

圖5 引入循環(huán)結(jié)構(gòu)后的多個不同圓的繪制

(4)引入Sleep()函數(shù)保持畫面穩(wěn)定。

(5)引入使用背景色重畫原圖實現(xiàn)擦除原圖形效果，從而形成動畫效果。

(6)學生自行實踐如何使自己設(shè)計的組合圖形上下左右移動的效果。

此部分可以讓學生理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用，學習循環(huán)結(jié)構(gòu)的語法知識。還可以引導學生以此為基礎(chǔ)設(shè)計自己需要的圖形及動畫效果。

3.3 選擇結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

通過案例展示，如何用“選擇結(jié)構(gòu)”處理圖形繪制過程中的邊界問題及事件觸發(fā)問題。

(1)講解if…else選擇結(jié)構(gòu)的基本語法。

(2)使用選擇結(jié)構(gòu)處理不斷上升的圓上越界的情況，當上越界時讓實心圓從下方重新以原有大小位置出現(xiàn)。

(3)引入鼠標處理方法，完成當鼠標點擊到圖形內(nèi)部時圖形消失功能。

此部分可以讓學生理解選擇結(jié)構(gòu)的作用，學習選擇結(jié)構(gòu)的語法知識，并引導學生以此為基礎(chǔ)設(shè)計自己需要的圖形及動畫效果。

3.4 數(shù)組的應(yīng)用

通過案例展示，如何用數(shù)組對圖形進行批處理。

(1)讓屏幕上出現(xiàn)多個不同橫坐標的圓，縱坐標及大小保持相同。

(2)引入一維數(shù)組實現(xiàn)多個圓的同時存在、同時上升變化等，如圖6所示。

圖6 引入數(shù)組后的多個不同氣泡在屏幕上變化效果

(3)使用一維數(shù)組保存各個圓的消失和存在狀態(tài)，當鼠標點擊到某個圓時該圓的標志為消失狀態(tài)。

引入數(shù)組后可讓學生理解批量數(shù)據(jù)的使用，在此處即可引導學生制作第2節(jié)中案例的多個不同位置的動畫形式氣泡。

3.5 結(jié)構(gòu)體與函數(shù)定義

用案例展示如何用“結(jié)構(gòu)體”繪制一批形態(tài)各異的氣泡。

(1)結(jié)構(gòu)體基本語法講解。

(2)使用結(jié)構(gòu)體保存各個圓的圓心坐標及半徑。

(3)改變程序為各個不同位置及大小的圓。

(4)自定義函數(shù)來進行圓的繪制與擦除。

可參考如下代碼進行講解：

void drawcircle(COLORREF color,struct circle mycircles[])

{ int i;

for(i=0;i<50;i++)

{

setcolor(color);

setfillcolor(color);

fillcircle(mycircles[i].x,mycircles[i].y,mycircles[i].r);

}

}

3.6 文件

用文件方式保存程序結(jié)束時各個圓的狀態(tài)，在程序運行時打開文件，取出上一次狀態(tài)，再現(xiàn)前景。

在課程進行過程中，還可以采取各種方式鼓勵學生創(chuàng)新，如舉辦作品展及作品PK等方式激發(fā)學生不斷發(fā)揮潛力，完善自己作品。

4 結(jié)語

隨著計算機的發(fā)展，計算機編程語言的學習已經(jīng)越來越普及，目前不只大學生學習計算機語言，中小學生的計算機編程課堂也越來越活躍。因而編程課程越來越需要行之有效并且趣味性強的教學方法。在C語言程序設(shè)計課堂應(yīng)用easyX圖形庫開發(fā)動畫程序案例比較符合教學需求。筆者在自己的C語言課堂嘗試使用這種方法，提高了學習興趣，激發(fā)了學生的創(chuàng)作欲望，從而以玩游戲的心態(tài)來玩代碼，學習效果比較明顯。當然，為了取得更好的教學效果，還需要編寫適合的教材、改革考核方式，這是在以后的教學工作中需要進一步嘗試的內(nèi)容。