從《C Primer Plus》看國內(nèi)外計算機(jī)專業(yè)C程序設(shè)計課程教學(xué)方法的區(qū)別

王艷會 鐘誠 （陸軍軍事交通學(xué)院鎮(zhèn)江校區(qū)）

工欲善其事，必先利其器。C程序設(shè)計是計算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等十余門專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)主干課的先修課程。該課程的學(xué)習(xí)效果的好壞直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。如果C 語言掌握不好，后續(xù)課程的學(xué)習(xí)難免流于形式；反之，如果在C 語言課程的學(xué)習(xí)中獲得了本專業(yè)應(yīng)有的程序設(shè)計能力，后續(xù)課程的學(xué)習(xí)將會有深刻的理解和實(shí)踐應(yīng)用能力。從這種角度看，C 語言程序設(shè)計課程不僅是計算機(jī)類專業(yè)本科課程學(xué)習(xí)的開始，而且也是后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的工具。因此C 語言課程的教學(xué)方法研究對于計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)有著不言而喻的重要性。對于一門課程，教材很大程度上是教學(xué)理念和教學(xué)方法的反映，C語言亦是如此。近二十余年來，國內(nèi)優(yōu)秀的C 語言教材層出不窮，其中更是不乏影響深遠(yuǎn)的經(jīng)典教材。這些教材為國內(nèi)的C語言教學(xué)提供了包含豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)理念，適合國內(nèi)學(xué)生的知識基礎(chǔ)，是國內(nèi)C 語言教學(xué)方法的代表?？v觀國外的計算機(jī)專業(yè)C 語言教學(xué)領(lǐng)域，也有很多優(yōu)秀的 C 語言教材，其中以《C Primer Plus》、《C and Pointer》、《The C Programming Language》等為代表，其中的講授思路和內(nèi)容和國內(nèi)卻有著諸多不同，也自然對應(yīng)著一些與國內(nèi)不同的教學(xué)方法。這些國外教材當(dāng)然是根據(jù)國外計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識基礎(chǔ)等情況編寫，但其中某些方面亦可以作為國內(nèi)借鑒，從而進(jìn)一步提高國內(nèi)C 語言課程的教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的程序設(shè)計能力。本文從國外經(jīng)典教材《C Primer Plus》出發(fā)，比較國內(nèi)外教材，分析國內(nèi)外C 語言程序設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)思路的不同，然后根據(jù)我國計算機(jī)專業(yè)本科生的知識基礎(chǔ)，適當(dāng)借鑒國外教學(xué)思想，提出改進(jìn)該課程教學(xué)方法的些許淺見。

一 國內(nèi)外教材的區(qū)別

（一）對語法的介紹

幾乎所有國內(nèi)教材習(xí)慣將語法劃分為多個組成部分，如數(shù)據(jù)類型、過程控制語句、函數(shù)、數(shù)組以及指針，等。每部分內(nèi)容由對應(yīng)章節(jié)介紹。在每個章節(jié)中，相應(yīng)語法內(nèi)容會被詳盡地、徹底地介紹。學(xué)生在掌握這些語法后做這些語法的應(yīng)用練習(xí)，即編寫程序。以數(shù)組和指針為例，在數(shù)組和指針章節(jié)中，數(shù)組的定義、初始化、使用、二維數(shù)組、地址、存儲方式、字符串、指針、指針間接引用、二級指針、指針數(shù)組和數(shù)組指針等語法被全部介紹。在《C Primer Plus》中，數(shù)組的定義等基本語法在《循環(huán)語句》中附帶介紹，指針的定義等基本語法在《函數(shù)》中附帶介紹。國內(nèi)教材的出發(fā)點(diǎn)是首先讓學(xué)生掌握扎實(shí)的語法基礎(chǔ)，然后進(jìn)行編程能力的鍛煉；《C Primer Plus》則是引導(dǎo)學(xué)生逐步編寫由易到難的程序，在使用的過程中介紹需要的語法。簡言之，國內(nèi)教材的做法是先學(xué)再做，大步推進(jìn)；而國外教材的做法是在做中學(xué)，小步快行。相比之下，國內(nèi)教材的做法可以使用較少學(xué)時讓學(xué)生掌握語法基礎(chǔ)并具備一定的程序設(shè)計能力，但學(xué)習(xí)難度較高；而國外教材的做法使學(xué)生在用中學(xué)，在教的過程中引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，學(xué)習(xí)難度較低，但需要更多的學(xué)時。兩種教材的不同是由國內(nèi)外高校計算機(jī)專業(yè)學(xué)生、課程和學(xué)時安排的不同導(dǎo)致的。國外教材因?yàn)檎n程學(xué)時多，可以以較慢的進(jìn)度引導(dǎo)學(xué)生邊用邊學(xué)，從而保證教學(xué)效果；而國內(nèi)計算機(jī)專業(yè)開設(shè)課程較多，單門課程不可能安排太多學(xué)時，另外學(xué)生學(xué)習(xí)更為勤奮，能夠接受少學(xué)時、大容量的課時，所以國內(nèi)教材按內(nèi)容嚴(yán)格劃分為較少章節(jié)，單課時內(nèi)容更為緊湊。另外，《C Primer Plus》對語法的介紹非常全面，而國內(nèi)教材僅介紹必需的語法，這也和課程教學(xué)學(xué)時的差別有關(guān)。

（二）編程環(huán)境和編譯器

多數(shù)國內(nèi)教材會指定一種編程軟件，常見的有Turbo C（TC）和 Visual C++（VC）；《C Primer Plus》沒有采用特定的編程軟件。指定編程工具的好處是可以讓學(xué)生盡快進(jìn)入編程環(huán)節(jié)，省去了摸索編程軟件使用方法的過程。但是指定編程軟件也導(dǎo)致不能介紹沒有被特定編譯器采用的語法，從而導(dǎo)致介紹語法不全面，甚至導(dǎo)致介紹的語法陳舊。如Visual C++的所有版本僅支持 ANSI C 1989 的語法，ISO C 1999 和 ISO C 2011 中的語法就不能介紹；而Turbo C 甚至連最初的ANSI C 1989 都不支持。這樣指定特定編程軟件的做法會導(dǎo)致所介紹的C 語言語法或者太舊，或者僅是某一種編譯器的“方言”。而《C Primer Plus》沒有指定任何一種編程軟件，因此可以毫無顧忌地介紹全面的語法，但這樣需要學(xué)生自己尋找編程軟件，而且需要自己摸索使用方法，如果該過程不順利，可能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，失去興趣，而且很多編程軟件是英文版的，對部分英語水平欠佳的中國學(xué)生來說也是一個與C 語言內(nèi)容本不相關(guān)的障礙。

（三）例題和習(xí)題

國內(nèi)教材例題多有較深數(shù)學(xué)背景，如方程求根二分法，級數(shù)逼近，等。這類題目需要考慮的情況較少，但往往有較復(fù)雜的流程控制，有利于鍛煉學(xué)生的分析問題、整理編程思路的能力，但對于全面考慮問題的習(xí)慣養(yǎng)成幫助不大。《C Primer Plus》的例題多為與生活相關(guān)的、與數(shù)學(xué)不相關(guān)或數(shù)學(xué)基礎(chǔ)淺顯的例題，如銀行本息計算、電費(fèi)計算、整數(shù)方冪計算，等。這類題目的過程控制較為簡單，但可能出現(xiàn)的情況較多，對于分析問題、整理編程思路的能力的鍛煉促進(jìn)作用較小，但可以引導(dǎo)學(xué)生考慮到可能發(fā)生的各種情況，編寫出健康的程序。簡言之，即國內(nèi)教材所選例題注重培養(yǎng)學(xué)生堅韌的分析解決較難問題的能力，而國外教材所選例題偏重培養(yǎng)學(xué)生全面考慮問題的習(xí)慣。二者各有所長。國內(nèi)教材之所以能夠選擇數(shù)學(xué)理論較深的例題，一個很大的原因是國內(nèi)多數(shù)學(xué)生有著扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能夠理解例題所解決的問題，而正是學(xué)生的這種基礎(chǔ)，讓國內(nèi)教材有了培養(yǎng)學(xué)生刻苦分析編寫較復(fù)雜控制過程程序的條件，所培養(yǎng)出的學(xué)生中確實(shí)有較大比例人數(shù)擅長這種復(fù)雜程序的編寫，但這也恰恰將少數(shù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠好的學(xué)生擋在了C 語言的大門之外。

在課后習(xí)題方面，國內(nèi)教材常常給出包括選擇題、填空題、程序分析題和程序設(shè)計題等的較全面的題型，對概念性內(nèi)容有著比重較大的涉及。《C Primer Plus》課后習(xí)題類型僅有程序分析題和程序設(shè)計題，僅鍛煉學(xué)生讀程序和編程序的能力，對概念性的語法涉及較少。

綜上所述，在語法方面，國內(nèi)教材以語法的介紹為思路，且大多只介紹必需的語法，并通過習(xí)題強(qiáng)化對這些語法的掌握，然后開始對編程思維的訓(xùn)練；國外教材以編寫程序所涉及語法的逐層拓展為思路，但對語法的介紹極為全面，這些語法在習(xí)題部分卻沒有很全面地覆蓋，也就是說，國外教材對語法的介紹雖然全面，但其中很大的部分屬于了解性質(zhì)。從學(xué)習(xí)難度分析，國內(nèi)教材先語法后編程，是走了一道“陡坡”，學(xué)習(xí)難度較高，但若學(xué)生能夠堅持，則可以在較短時間內(nèi)取得明顯效果；而國外教材隨著編程的拓展臨時介紹需要的語法，讓語法圍著學(xué)生轉(zhuǎn)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，是一道“緩坡”，但需要相對較長的學(xué)時。從培養(yǎng)效果分析，國內(nèi)教材強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該能夠編寫思路較復(fù)雜程序的能力，而國外教材的程序復(fù)雜程度有限，重點(diǎn)突出考慮問題的全面性方面的引導(dǎo)。在這些方面，國內(nèi)外的教材各有所長。從語法標(biāo)準(zhǔn)角度分析，國內(nèi)教材普遍標(biāo)準(zhǔn)陳舊，絕大部分教材還在采用ANSI C1989 作為語法標(biāo)準(zhǔn)，而國外教材普遍采用ISO C1999 或ISO C2011 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的陳舊是有編譯器的陳舊導(dǎo)致的。很多教材采用了不支持C99標(biāo)準(zhǔn)語法的Visual C++和只有在Windows98、2000、XP 等老舊系統(tǒng)下才能運(yùn)行的Turbo C。在這方面，國內(nèi)部分教材略顯不足。

二 改進(jìn)建議

第一，國內(nèi)教材僅介紹必需的語法，更適合中國計算機(jī)專業(yè)本科生的計算機(jī)基礎(chǔ)，也更有利于將有限的學(xué)時用到程序設(shè)計思維的鍛煉上，但是在語法介紹過程中以語法內(nèi)容劃分章節(jié)，雖然所需學(xué)時較少，但是學(xué)習(xí)難度相對較高。因此在基本語法的講授環(huán)節(jié)，可以以學(xué)習(xí)過程中學(xué)生所編寫的程序的規(guī)模的進(jìn)展調(diào)整語法的講授順序，介紹當(dāng)時需要的語法，如介紹循環(huán)語句時可先簡要介紹數(shù)組的基本語法，無須涉及地址以及存儲方式等較深內(nèi)容，讓學(xué)生先用起來。如果因此導(dǎo)致所需學(xué)時增加，可以減少字符串輸入輸出和格式輸入輸出函數(shù)等不重要內(nèi)容的學(xué)時。

第二，Turbo C 和Visual C++僅支持C89，語法標(biāo)準(zhǔn)較陳舊，而且現(xiàn)在廣泛使用的Windows 7 和Windows8 操作系統(tǒng)對這兩種編程環(huán)境的支持并不好。另外，從保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)和節(jié)省費(fèi)用的角度考慮，也應(yīng)盡量選擇開源軟件。Dev Cpp 對上述要求均能很好地滿足。另外，Dev Cpp 是大部分國際和國內(nèi)程序設(shè)計比賽的指定編程環(huán)境，使用它也有利于學(xué)生參加各類相關(guān)比賽；而且Dev Cpp 可采用MinGW 編譯器，是Linux 操作系統(tǒng)GNU 的Windows 版本，這也有利于學(xué)生以后在Linux 操作系統(tǒng)中從事嵌入式開發(fā)。

第三，課堂習(xí)題盡量不涉及較深奧的數(shù)學(xué)原理。如果涉及，應(yīng)先將所涉及的數(shù)學(xué)背景以通俗的方式講解明白，避免部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生因?yàn)閷?shù)學(xué)的恐懼而失去對C 語言的興趣。在C 語言課程后期，可以將數(shù)獨(dú)、彩票等簡單數(shù)字游戲或現(xiàn)實(shí)生活中的問題作為本課程的綜合練習(xí)項(xiàng)目。