應用型高校計算機相關專業(yè)C 語言教改研究

張連堂，林樹青

（廣州商學院，廣州511363）

0 引言

信息技術飛速發(fā)展，計算機語言層出不窮，但是C語言的地位一直無法撼動，它非常接近于機器語言，編譯質量、運行效率很高，任何其他高級語言無法比擬，所以不管用其他任何高級語言開發(fā)軟件，在核心的地方都會想到嫁接C 來“幫忙”。在大部分高等院校計算機相關專業(yè)的課程體系中，C 語言的身影一直存在。C語言的教學效果也一直備受關注，為了能使得剛剛踏入大學的學生對C 語言的學習取得更好的收獲，我們嘗試打破教科書的束縛，采取項目驅動教學法，具體做法如下。

1 語言與程序

作為大學第一門計算機語言課程，講授伊始，必須首先讓學生理解語言和程序的本質。好比導演引導演員入戲一樣，教師必須引導學生盡快進入“計算機語言”。

1.1 語言

語言是不同客體之間信息交流的工具。自然語言是人與人之間的交流工具；計算機語言是人和計算機之間的交流工具。一切語言的共性是傳遞信息，讓對方了解自己的意圖，不同語言的區(qū)別僅在于：單詞、語法、句型不同而已。由單詞按照一定的語法、句型所寫成的文章，用于處理實際問題的具體策略、方法步驟、實現(xiàn)過程等，實則程序，如表1 所示。

表1 自然語言和計算機語言對照表

不難看出，其實計算機語言并沒有什么新奇之處，自然語言的文章中每個段落講述一層意思，計算機語言的程序中每個函數(shù)實現(xiàn)一個運算、描述處理一個具體問題的方法步驟；一篇文章完成一個整體問題的描述，一個計算機語言程序完成解決一個工程問題的全部描述。

1.2 算法和運算

理解了語言和程序，接下來要讓學生學會在程序中如何處理實際問題。

（1）算法：一個程序實現(xiàn)的工程中涉及到很多具體的子工程，不能像寫繼續(xù)文一樣全部混合在一起設計，為了糾錯、維護（調試）方便，為了參與開發(fā)設計人員的分工、合作方便，很自然地把整個工程分解成為若干個具體問題，分而治之，程序員設計出的處理每一個具體問題的方法步驟叫做算法。

在此，要讓學生清晰的認識到算法已經(jīng)不再是一個數(shù)學表達式，而是處理實際問題的方法步驟。不同的程序員面對同一個實際問題，所構思的算法可能截然不同，要讓學生認識到，日后的學習過程，以及未來工作中對算法的學習研究是非常重要的。

（2）運算：必須向學生闡明，運算已經(jīng)不再狹義的指加減乘除等，對實際問題的每一步處理或者每一個操作，例如數(shù)據(jù)輸入、輸出、修改、插入、刪除、排序、查找等，都叫運算。同時，講授過程中必須澄清“運算”和“算法”的本質不同，運算是對數(shù)據(jù)的操作，算法是實現(xiàn)運算的方法步驟。

1.3 學習C語言的目的

C 語言作為大學計算機相關專業(yè)的入門語言，教學實踐告訴我們，其重要目的不在于讓學生學會用C語言設計一些簡單的程序。而是借助于C 語言的學習，教會學生學會編寫程序的方法和技巧。讓學生明確，所有計算機語言編寫程序的方法完全相同，只是語法、標識符存在差異，寫程序的策略不同。例如面向過程的程序設計語言和面向對象的程序設計語言。

同時，通過C 語言的教學過程，要教會學生如何觸類別通、舉一反三，對比C 語言，自己學習其他計算機語言。

實踐告訴我們，只要學過一門計算機語言，掌握了計算機的本質和程序設計的方法，其他語言就不必在專門研究。工程上，面對所開發(fā)軟件的特點，選定恰當?shù)恼Z言，研究該語言的基本功能和特點，即可在計算機上用該語言進行編程，遇到問題，在相關資料上去查解決辦法，這樣邊用邊學，很快就能對新的語言運用自如。

2 C語言的項目驅動法教學

2.1 方案構架

為了能真正實現(xiàn)通過C 語言教學，教會學生程序設計的方法，作者建議嘗試用項目驅動法組織教學，具體做法是：

緊扣C 語言教學內容，以結構式程序設計方法為框架，設計出幾個功能基本齊全、容易實現(xiàn)的模擬項目課題，如《學籍管理》、《圖書管理》、《車票訂購系統(tǒng)》等。并且寫出詳盡的“項目指導書”，包括項目的意義、實施方法、過程、目的、最終達到的目標效果等；可劃分為項目的需求分析、可行性分析，可操作性強的實施方案、實施日歷、項目效果評估等部分。實施方案部分是其重點，應由淺入深、由易到繁，清晰的分解出與C 語言程序設計知識內容體系逐步深入相對應的程序模塊。例如可按照功能分解為“輸入”、“輸出”、“修改”、“插入”、“刪除”、“查找”、“排序”等模塊。詳盡的寫出每一個模塊所對應的C 語言知識內容，對應用到的程序設計方法，實現(xiàn)技巧等。該“項目指導書”可作為學生們在學習C 語言知識的同時，實驗、實踐內容的指導性材料。講授課程之前先讓學生分組自主選擇“項目指導書”中所列項目中的任一個，形成多個項目開發(fā)實踐學習小組，伴隨C 語言知識的學習，以其作為實踐標的設計程序，課程結束，所做項目程序設計完畢，以期達到預期學習效果。

2.2 教學內容與驅動項目的對接

為了讓教學內容與項目程序設計的進度同步推進，我們把C 語言的教學內容分解成如下幾個部分。

（1）C 語言程序設計的基本知識

基本知識的講課，絕對不能在語法和規(guī)則上浪費時間，要明確的告知學生，絕對不能死記硬背語法規(guī)則，不能只在書本上研究計算機語言，要在計算機上邊實踐邊學習，最好的方法是，整個教學過程離開講臺在計算機旁進行。讓學生明白：計算機語言不是讀書學會的，是在編程實踐中練會的，書本知識參考資料，是在編程序過程中備查的，不是用來研學的。只讀書、不實踐，理論知識倒背如流亦不會寫程序，這一點正是目前不少學生學始終學不會編程的根本問題。只有在計算機上的實際編程、調試、糾錯、修改、升級等一系列的實戰(zhàn)訓練。才能真正領悟用計算語言編寫程序的方法。才能做到在編程過程中面對實際問題，靈活運用計算機語言，寫出相應的處理程序段。

課程伊始，主要概述C 語言的總體內容，以及C 語言的特點、C 語言程序設計的最基本的方法等[1]。同時對照、結合“項目指導書”向學生闡明如何結合C 語言知識的學習過程逐步完成項目的軟件開發(fā)。

接下來在講授“順序結構”、“分支結構”、“循環(huán)結構”等基本程序設計方法的過程中，每講授一部分內容，就讓學生以小組為單位對其所選項目由淺入深的進行編程實踐。例如，學完當前知識，就可用少量模擬數(shù)據(jù)實現(xiàn)所選項目中的“輸入”、“輸出”、“修改”、“插入”、“刪除”等簡單功能。

（2）數(shù)組和字符串

前面的教學和實踐，明顯發(fā)現(xiàn)所處理的數(shù)據(jù)量極其有限，明確告訴學生，面對大批量數(shù)據(jù)，設計變量一一對應極不現(xiàn)實，力不從心，繼而引入數(shù)組的概念，結合循環(huán)結構用數(shù)組作為數(shù)據(jù)的宿主，輕松實現(xiàn)批量數(shù)據(jù)的處理；至此，學生們很快就能把先前所設計的程序擴展為批量數(shù)據(jù)處理。同時，順理成章的可讓學生設計相應的算法完成對應項目程序中的“查找”、“排序”功能。

這部分內容，要讓學生理解數(shù)組的本質是順序存儲結構，邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)元素（例如學籍表中不同學生同一門課的成績），在計算機內存儲器中的存放位置也是相鄰的，先后關系由數(shù)組的下標來決定，只要給定一個下標位置，就能很容易的找到對應的數(shù)據(jù)。優(yōu)點是查找、輸入輸出方便，缺點是插入、刪除時需要移動數(shù)據(jù)，安全性差。字符串實質上是元素都是字符的特殊的數(shù)組，學生接受很容易，在此不再贅述。

（3）函數(shù)

函數(shù)是包括C 語言在內所有語言學習的重中之重。結合課題項目，從結構上剖析前面所設計程序的缺點：實現(xiàn)方法簡單、不能分解問題、思路不清晰。繼而引入，可以用函數(shù)的方法，把復雜問題分解成一個個小的具體過程，每一個過程寫成一個函數(shù)，由主函數(shù)統(tǒng)一調度協(xié)調，實現(xiàn)結構化程序設計，讓后續(xù)的維護變得輕松而容易。

函數(shù)的講授重點在于參數(shù)的本質意義，及其數(shù)據(jù)傳遞方式方法，只有讓學生真正掌握“形式參數(shù)”、“實在參數(shù)”、“數(shù)值引用”、“地址引用”等概念[2]，才能恰當選用參數(shù)、自如的設計函數(shù)，讓程序中函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞有條不紊，最大限度的減少數(shù)據(jù)冗余、減少程序代碼冗余，設計出時間效率和空間效率雙優(yōu)的程序。

任何函數(shù)都只有的“數(shù)值引用形式參數(shù)”、“地址引用形式參數(shù)”兩類，是函數(shù)內部與外部數(shù)據(jù)傳遞的接口，在語言的學習中，它顯得很抽象，可以用實例形象講授：一個函數(shù)“首部”好比一個公司的“大門”，參數(shù)表的變量如同“門衛(wèi)”人員，公司可設置了兩類“門衛(wèi)”，一類“門衛(wèi)”等候接受外來的材料（數(shù)據(jù)），材料可以是外人送來的，也可以是沒人送而郵寄來的，“門衛(wèi)”人員帶上外部材料進入公司內參與處理，哇哎不即使有人來業(yè)拿不走內部材料，這些數(shù)據(jù)“有來無回”，這就是參數(shù)表中的“數(shù)值引用形式參數(shù)”；另一類“門衛(wèi)”不是真正守候在此的“人員”，只是把“工作服”放在那里，等候“外來人員”穿上這些工作服，進入公司內部參與各種活動，最后他們走時自然可以把內部數(shù)據(jù)帶走，數(shù)據(jù)“有來有回”，這類“門衛(wèi)”等同于函數(shù)的“地址引用形式參數(shù)”。這樣的比喻可讓學生非常輕松的掌握抽象的“參數(shù)”概念。

學完函數(shù)，鼓勵學生徹底修改自己所做的項目程序，把每一個功能模塊寫成一個獨立的函數(shù)，讓學生自然而然的學會結構化程序設計的方法。

（4）指針、結構體和共同體

在設計程序的過程中，學生們一定非常困惑一個數(shù)組中的數(shù)據(jù)必須是同構的，很難實現(xiàn)對于學籍表、圖書信息，等工程實踐中的數(shù)據(jù)。因為，每個數(shù)據(jù)中的各個成分不是同構的，諸如姓名、編號、日期等等，迫切的想學會解決方法，結構體的學習讓學生們眼前一亮。

講授指針，要讓學生清晰的了解，指針變量保存的是存儲器的地址，通過記憶地址，能夠讓邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)元素在計算機內存儲器中位置任意，數(shù)據(jù)元素之間的關系由直接先驅數(shù)據(jù)記憶其直接后繼的地址來確定。不僅僅可以克服用數(shù)組順序存儲批量數(shù)據(jù)時，插入、刪除運算移動數(shù)據(jù)，效率低、安全性差的缺陷。同時，通過指針實現(xiàn)的數(shù)據(jù)動態(tài)存儲還能自然達到數(shù)據(jù)加密的效果。

需要強調的是，對于結構體和指針的教授絕對不能輕描淡寫，要結合計算機硬件，從物理意義上講授；結合項目課題從實際意義上講授，讓學生真正掌握其本質，在實踐中靈活運用。同時為后繼知識的學習打下扎實的理論基礎。例如，學不會指針和結構體，諸如數(shù)據(jù)結構之類課程的教學就寸步難行[3]。

至此，借助于C 語言面向過程的結構化程序設計知識已經(jīng)基本學完，可綜合起來，讓學生對自己所設計項目程序中的數(shù)據(jù)用結構體和指針進行完善定義，逐步改進其功能。

（5）位運算和文件

不少人認為，位運算以及文件都可以省略不講，我們認為不盡然。對于偏硬的計算機相關專業(yè)，文件部分可以省略，但是必須讓學生學會位運算，因為用C 語言代替匯編語言對芯片編程時，位運算極其重要。對于偏軟的計算機相關專業(yè)，位運算可以省略，但是文件不能不講，例如，我們項目驅動教學法中的程序設計，如果不把數(shù)據(jù)通過文件保存到外存中，所有處理都是無效的，因為離開文件，所有對數(shù)據(jù)的處理都是在內存中進行的，程序之行結束，一切數(shù)據(jù)全部消失，這一點必須向學生明確闡述。

我們建議，文件部分著重講授二進制文件和文本文件的處理方法，其他可以略去，其一，無論什么性質的文件都是以二進制形式正在外存中保存；其二，很多便于閱讀的數(shù)據(jù)都是以文本文件格式實現(xiàn)的。

3 課程的考核

基于項目驅動法的特點，學生在學習C 語言程序設計知識的過程中，步步實踐，課程結束，項目程序也相繼完成。第一，讓學生在平時設計程序的過程中，寫出每一環(huán)節(jié)的開發(fā)文檔，期末以其所設計項目程序的水平和所寫開發(fā)文檔的質量作為考核內容給出恰當?shù)脑u價，遠比閉卷書面考試為主的考核方法更為有效。

4 結語

項目驅動法組織C 語言教學，變實驗為實踐，有的放矢，學生們的學習目標明確，每學完一部分語言知識，立即結合項目程序的設計進行應用體驗，成就感會使他們受到極大地鼓舞，可最大限度的調動其學習的積極性和主動性，很容易把剛進大學的新生引入程序設計的“趣味天堂”，使他們深深體會到學習程序設計的樂趣和重要性。徹底克服以往C 語言的教學中，講完理論，做驗證性實驗，學生學無目的、迷茫，教學效果很不理想。以至于不少學生剛進大學，就因為C 語言的學習混沌，喪失對程序設計的信心。

筆者認為，C 程序設計課程在整個計算機相關專業(yè)教學過程中，起著關鍵性作用。它的成敗，很大程度上影響到學生的學業(yè)成敗，這就叫“成也蕭何敗也蕭何”。這就是我們探究徹底改革其教學方法的目的所在。