基于數(shù)據(jù)類型完善的C語(yǔ)言課程改革研究

徐曉

[摘 要]針對(duì)目前二本計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生普遍感覺(jué)C語(yǔ)言難學(xué)、效果不佳的問(wèn)題，本文從數(shù)據(jù)類型角度提出一個(gè)解決方案，使學(xué)生學(xué)習(xí)C語(yǔ)言既覺(jué)得容易又覺(jué)得有成就感，并為學(xué)習(xí)后續(xù)語(yǔ)言打下扎實(shí)的編程基礎(chǔ)。筆者通過(guò)分析方案可行性，對(duì)比分析了新舊方案的教學(xué)次序，描述了新方案帶來(lái)的教學(xué)變化，并通過(guò)實(shí)證分析得出結(jié)論，旨在為相關(guān)研究提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]C語(yǔ)言;數(shù)據(jù)類型;課程改革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.12.099

[中圖分類號(hào)]TP312.1-4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）12-0-02

1? ? ?C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)目的與對(duì)策

C語(yǔ)言在硬件底層編程、極高性能要求的編程等方面具有其他語(yǔ)言所不具有的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于二本計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)后大多從事軟件編程方面的工作，使用最多的是Java、C#、PHP、Javascript、SQL、Python等語(yǔ)言，很少?gòu)氖禄贑語(yǔ)言的編程開(kāi)發(fā)工作。換句話說(shuō)，學(xué)生學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的目的是打下編程基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)后續(xù)的Java、C#等語(yǔ)言（以下簡(jiǎn)稱C語(yǔ)言的后續(xù)語(yǔ)言）奠定基礎(chǔ)。以Java、C#為代表的語(yǔ)言都是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，學(xué)習(xí)這些語(yǔ)言要求在C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)過(guò)程中奠定面向過(guò)程的編程基礎(chǔ)。面向過(guò)程的編程基礎(chǔ)包括以下幾方面：①數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算;②流程設(shè)計(jì)與常用算法;③數(shù)組運(yùn)用;④函數(shù)的編寫與使用。這些編程以數(shù)據(jù)類型為基礎(chǔ)，不僅決定C語(yǔ)言中流程、數(shù)組、函數(shù)的學(xué)習(xí)效果，也決定了后續(xù)語(yǔ)言數(shù)量繁多的類的使用與編寫。

由此可見(jiàn)，高校在制定C語(yǔ)言的教學(xué)目標(biāo)時(shí)，可以對(duì)內(nèi)容進(jìn)行一些增刪操作。①學(xué)校教學(xué)目的不是為了完全教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)C語(yǔ)言。因此，高校應(yīng)該刪減C語(yǔ)言中對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)幫助不大又難學(xué)的內(nèi)容，如C語(yǔ)言中的用數(shù)組存儲(chǔ)的字符串。②高校教學(xué)C語(yǔ)言的目的是為學(xué)生奠定更扎實(shí)的編程基礎(chǔ)。因此，高校要補(bǔ)充C語(yǔ)言中沒(méi)有提供的字符串類型，保證學(xué)生進(jìn)行全面的基礎(chǔ)編程訓(xùn)練。對(duì)于這種刪減C語(yǔ)言內(nèi)容的做法，有些教師可能會(huì)提出異議，認(rèn)為這不是純粹的C語(yǔ)言。事實(shí)上，確實(shí)不是，高校的教學(xué)目的并不是為了學(xué)習(xí)純粹的C語(yǔ)言，而是為后續(xù)語(yǔ)言打基礎(chǔ)。

2? ? ?具體方案

高校放棄C語(yǔ)言中原先數(shù)組存儲(chǔ)的字符串，添加一種類似Java等后續(xù)語(yǔ)言的字符串類型。

為了更好地銜接后續(xù)語(yǔ)言，還需要將新增字符串類型與后續(xù)語(yǔ)言字符串類型的名稱和運(yùn)算保持一致。

（1）增加一個(gè)類型，類型名稱用string表示。后續(xù)語(yǔ)言中的字符串類型也大多采用此名稱。

（2）string類型可以方便操作人員進(jìn)行賦值、連接等運(yùn)算。例如：

string a="John"，b;

b="the name is "+a+"＼n";

（3）使用點(diǎn)運(yùn)算符string類型的一些功能，例如求字符串長(zhǎng)度：

int n=b.Length;

（4）通過(guò)方括號(hào)可以方便訪問(wèn)字符串中的字符，如b[0]、b[1]。

（5）使用新增的string類型只需通過(guò)include包含進(jìn)頭文件即可。假如把新增內(nèi)容存入文件"cc.h"，那么學(xué)生使用string類型時(shí)只需用他們熟悉的句子把頭文件包含進(jìn)來(lái)即可：

#include "stdio.h"

#include "cc.h"

main（）

{//可以使用string類型}

由于現(xiàn)在大部分C語(yǔ)言的編程工具均可以運(yùn)行“C++”程序，因此，這個(gè)string類型可以使用“C++”來(lái)編寫。具體做法是使用“C++”編寫一個(gè)類，類名取名為string，重載“+”“[]”“==”等運(yùn)算符，并編寫一些常用的屬性和方法，最后把這些代碼放入文件“cc.h”讓學(xué)生使用。

3? ? ?可行性分析

高校在C語(yǔ)言課程中增加了一個(gè)與后續(xù)字符串類一樣的string類，讓學(xué)生視同一個(gè)基本類型進(jìn)行使用（下文稱為字符串類型或string類型）。

3.1? ?學(xué)生無(wú)須學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮闹R(shí)

教師上課介紹string時(shí)基本上無(wú)須介紹面向?qū)ο蟮闹R(shí)，讓學(xué)生把string當(dāng)作一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型使用，如同使用int一樣使用string。通過(guò)使用點(diǎn)運(yùn)算符，學(xué)生花很少時(shí)間就能掌握string的運(yùn)用方法。學(xué)生也無(wú)須知道命名空間、類等概念，使用他們熟悉的包含stdio.h的方法即可包含cc.h，從而使用string類型。

3.2? ?新增類型string與后續(xù)語(yǔ)言一致

新增類型string與后續(xù)語(yǔ)言一致，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的涉及string的知識(shí)和編程均可反映在后續(xù)語(yǔ)言上，從而打下更加扎實(shí)的編程基礎(chǔ)。

4? ? ?教學(xué)次序?qū)φ?/p>

由于新增了一個(gè)string類型，整個(gè)C語(yǔ)言課程的教學(xué)更加調(diào)理清晰、循序漸進(jìn)，下面列出改革后的教學(xué)次序，作為對(duì)照，先列出改革前的教學(xué)次序。

4.1? ?改革前

目前，C語(yǔ)言課程的教學(xué)大多基于譚浩強(qiáng)的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教材，雖然很多學(xué)校推出了自己的教材，但實(shí)際上也只對(duì)基礎(chǔ)教材進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整。二本院校由于生源問(wèn)題通常會(huì)簡(jiǎn)化教學(xué)，但總體框架依然沒(méi)有什么大的變動(dòng)。C語(yǔ)言課程各章節(jié)的教學(xué)次序一般是如下安排：①數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算（不包括字符串）;②流程（不涉及字符串）;③數(shù)組（不涉及字符串）;④字符串（包括存儲(chǔ)、輸入輸出、處理）;⑤函數(shù)（字符串以數(shù)組形式作為參數(shù)，不包括返回字符串的函數(shù)）;⑥指針，指針與數(shù)組;⑦指針與字符串（包括返回字符串的函數(shù)）。由于字符串需要數(shù)組、指針作為前置的基礎(chǔ)，因此，課程前期基本上不能涉及編程字符串的內(nèi)容，無(wú)法把字符串作為基本類型進(jìn)行編程訓(xùn)練。此外，涉及字符串的函數(shù)編寫通常要寫成指針形式，不夠直觀。

4.2? ?改革后

使用本方案之后C語(yǔ)言課程各章節(jié)的教學(xué)次序則是如下安排：①數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算（包括字符串）;②流程（涉及字符串）;③數(shù)組（涉及字符串）;④字符串中的字符;⑤函數(shù)（字符串可作為參數(shù)，可返回字符串的函數(shù)）;⑥指針，指針與數(shù)組。改革后的字符串作為C語(yǔ)言的基本類型，字符串與數(shù)值類型始終貫穿課程始終，在流程、數(shù)組、函數(shù)中反復(fù)應(yīng)用，在培養(yǎng)涉及字符串的編程能力方面打下比較扎實(shí)的基礎(chǔ)。

5? ? ?新方案帶來(lái)的教學(xué)變化

5.1? ?課程前期即可使用字符串

由于新增的string類型與int沒(méi)有很大區(qū)別，使用起來(lái)沒(méi)有難度，在課程前期學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)類型時(shí)即可介紹給學(xué)生，甚至在第一節(jié)課學(xué)生即可使用字符串，培養(yǎng)學(xué)生完整的數(shù)據(jù)類型使用體驗(yàn)。相比而言，標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言必須等到學(xué)生學(xué)完數(shù)組、指針后才能使用字符串，由于比較難學(xué)的指針攔在了字符串的前面，大部分學(xué)生即使到最后依然沒(méi)有學(xué)會(huì)使用字符串。

5.2? ?降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)興趣

string類型使用非常簡(jiǎn)單，有利于學(xué)生消除對(duì)編程的神秘感，快速建立編程的興趣，從而為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

5.3? ?豐富了編程的題型

教授學(xué)生編程時(shí)不再總提供數(shù)學(xué)題目，可以有更多的關(guān)于數(shù)據(jù)處理的題目，例如：提供一個(gè)班級(jí)的學(xué)生姓名，輸出其中最多的姓氏。當(dāng)前軟件應(yīng)用最多的是數(shù)據(jù)處理而不是數(shù)值計(jì)算，豐富的題型可以更好地進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)和學(xué)習(xí)。

5.4? ?學(xué)生自己創(chuàng)建類型

有了string，學(xué)生可以在C語(yǔ)言教學(xué)前期創(chuàng)建自己的類型，從而使學(xué)生在處理數(shù)據(jù)編程方面擁有更多的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，例如：

typedef struct { string bookname;? string author;? float price; }Book;

Book b={"西游記"，"吳承恩"，36.0};

5.5? ?函數(shù)的編寫和使用

有了string以及自己創(chuàng)建的類型，學(xué)生編寫函數(shù)的函數(shù)值類型和參數(shù)類型將不再局限于單一的數(shù)值類型，可以有豐富的變化。例如：

string mostAuthor（Book b[]， int n）? //在一個(gè)書的數(shù)組中求出書最多的作者

6? ? ?期末成績(jī)對(duì)照分析

筆者取兩個(gè)班級(jí)的期末考核成績(jī)進(jìn)行對(duì)照分析，其中一個(gè)班采用改革之前的傳統(tǒng)C語(yǔ)言教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)次序，另一個(gè)采用改革之后的新模式，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，改革之后學(xué)生的期末成績(jī)?nèi)〉昧嗣黠@改善。表1的數(shù)據(jù)不能充分反映學(xué)生學(xué)習(xí)的改善程度，因?yàn)閮蓚€(gè)班級(jí)的試卷是不同的，改革前的班級(jí)期末試卷題目很少涉及字符串編程，而改革后的班級(jí)期末題目大量涉及字符串編程的題目。也就是說(shuō)，后者的考試范圍及難度要高于前者。

7? ? ?結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于二本院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的目的是奠定編程基礎(chǔ)，在C語(yǔ)言中引入string類型可以明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣，也更有利于銜接后續(xù)語(yǔ)言，幫助學(xué)生進(jìn)行職業(yè)生涯規(guī)劃。

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