《Ｃ語言程序設(shè)計》教學(xué)實驗課的幾點探討

一、引言

許多院校的專業(yè)開設(shè)了C語言課程，將其作為學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計技術(shù)的入門課程，這與C語言的特點是分不開的。C語言不但可以編寫系統(tǒng)軟件，而且可以根據(jù)用戶的需要編寫出滿足用戶要求的應(yīng)用軟件，尤其是C語言具有很好的對計算機的硬件編程能力。同時，C語言具有邏輯性強、處理問題周密、嚴謹?shù)奶攸c，是集知識和技能于一體，實踐性很強的課程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)C語言可掌握程序設(shè)計的一些基本方法和技巧。然而C語言的數(shù)據(jù)類型較多、表達式豐富、語法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使它成為一門教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。因此，在重視理論教學(xué)的同時，必須加強實驗環(huán)節(jié)。只有上機實踐才能正真學(xué)會如何編寫程序和調(diào)試程序，體會到“優(yōu)化”程序；也只有通過上機實踐才能更好地掌握程序設(shè)計的理論知識。然而，在C語言實驗課中，我這兩年的教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn)普遍存在以下幾個問題：

第一，學(xué)生沒有明確的實驗?zāi)繕耍瑢嶒炁d趣不大。上機時一些學(xué)生無所事事或玩游戲，不但害了自己，還影響其他同學(xué)。第二，現(xiàn)有教材中上機實驗都立足于C語言本身的一些語言規(guī)則，和實際開發(fā)脫節(jié)，沒有較容易理解和生動有趣的范例，比較死板、枯燥。第三、現(xiàn)有實驗大多注重語句、語法等，沒有把編程解題思路和程序測試等放在首位，對學(xué)生分析問題和解決問題的能力訓(xùn)練不夠。

二、實驗教學(xué)探討

我在教學(xué)的過程中，職借鑒職業(yè)技術(shù)學(xué)院的職業(yè)性教學(xué)的經(jīng)驗，注重職業(yè)崗位能力與職業(yè)技能的訓(xùn)練，注重解決問題、分析問題和自學(xué)等能力的培養(yǎng)。在C語言實驗上機課中，主要是引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生讀、寫程序和調(diào)試程序的能力以及提高上機的學(xué)習(xí)興趣和自主實驗的方法技巧等。

1、簡化入門實驗，提高學(xué)生實驗興趣 學(xué)生大多已習(xí)慣于計算機的圖形操作界面，且基礎(chǔ)比較薄弱，動手能力相對也差，加上或多或少的惰性，而開始學(xué)習(xí)C語言后，突然進入的是一個純英文的界面和純鍵盤操作，這種反差很大。為減輕學(xué)生畏懼壓力，讓學(xué)生容易上手，可簡化C語言的入門實驗操作：（1）在桌面上創(chuàng)建TC的快捷方式，雙擊后可直接進入TC編輯環(huán)境。（2）在編輯、編譯、連接及運行C語言程序時，教學(xué)生直接按F2鍵進行存盤操作，Ctrl+F9運行程序，Alt+F5看到運行結(jié)果。而沒必要讓學(xué)生先認識TC的菜單中每個英文單詞的意義等，將TC環(huán)境的細節(jié)認識和程序的編譯、連接等單步操作留到后面實驗中逐步了解。學(xué)生一上機就能體會到成功，并利用發(fā)音和動畫程序引起學(xué)生的興趣。

2、設(shè)計針對性的實驗 設(shè)計一些學(xué)生們比較感興趣的編程題目，加強學(xué)生對程序錯誤的診察和校正能力、測試關(guān)系和邏輯表達式的能力、程序代碼優(yōu)化能力等方面的培養(yǎng)。從輸入輸出語句上機開始，我有意設(shè)計了相應(yīng)的上機實驗。如在選擇結(jié)構(gòu)中，設(shè)計如下過程：

（1）實驗內(nèi)容和步驟：①例：有如下程序段（讓學(xué)生填寫成完整的程序）：

if(a>b）scanf(“%d”，x)；

else scanf(“%d”，x)；

為了更容易看明白程序的邏輯結(jié)構(gòu)，用流程圖來加以描述。要求增加一些輸入語句和輸出語句，以便使上述程序段能在不同a，b和x值下運行，并且能觀察程序流程經(jīng)過（覆蓋）了哪些語句、哪些分支及哪些路徑。

②實驗步驟：記下分別使用下列各組數(shù)據(jù)運行時的操作流程。

⑴a=1，b=1，x=1；

⑵a=1，b=1，x=2；

⑶a=3，b=0，x=1；

⑷a=2，b=0，x=4；

⑸a=2，b=1，x=1；

⑹a=1，b=0，x=2；

⑺a=2，b=1，x=1；

⑻a=3，b=0，x=2；

（2）分析討論：①用哪一組數(shù)據(jù)就可以使程序段中的每個處理語句都執(zhí)行一次？為了找出程序中2各條處理語句中的錯誤，應(yīng)該使用什么樣的數(shù)據(jù)對程序進行測試？請上機驗證自己的結(jié)論。②用哪兩組數(shù)據(jù)就可以使程序段中的每個分支都至少運行一次？這種情形與上面的討論有何不同？如果為了找出程序中各分支中的錯誤，應(yīng)該使用什么樣的數(shù)據(jù)對程序進行測試？請上機驗證自己的結(jié)論。③用哪兩組數(shù)據(jù)就可以把判定框中的每個條件都運算一次？如果為了測試出判定條件中的錯誤，應(yīng)使用哪些數(shù)據(jù)對程序進行測試？請上機驗證自己的結(jié)論。④用哪四組數(shù)據(jù)才可以把各種條件的組合都檢測一遍？如果為了測試各種條件組合的情形，應(yīng)該使用什么樣的測試數(shù)據(jù)？請上機驗證自己的結(jié)論。⑤用哪四組數(shù)據(jù)才可以把從起始到終止的各條路徑都覆蓋一次？如果為了測試出程序在不同路徑下的錯誤，應(yīng)該使用什么樣的測試數(shù)據(jù)？請上機驗證自己的結(jié)論。

（3）進一步的實驗：①從鍵盤輸入三個數(shù)，代表三條線段的長度。請寫一個判定這三條線段所組成的三角形屬于什么類型（不等邊、等腰、等邊或不能構(gòu)成三角形）的C程序。②請分別設(shè)計下列數(shù)據(jù)對自己的程序進行測試。

A.找出各條語句中的錯誤。

B.找出各分支中的錯誤。

C.找出各條件中的錯誤。

D.找出各種條件組合中的錯誤。

E.找出各條路徑中的錯誤。

而在循環(huán)語句上機中，對學(xué)生進行代碼優(yōu)化訓(xùn)練，讓學(xué)生學(xué)會刪除多余運算、代碼外提、強度削弱、變換循環(huán)控制條件等代碼優(yōu)化手段。通過這些上機實踐，學(xué)生大致知道一些軟件測試、程序優(yōu)化知識，提高了學(xué)生上機的積極性，使學(xué)生從上機就是檢驗書本例題、習(xí)題中解脫出來。

3、設(shè)計綜合性的實驗 以往大多數(shù)學(xué)生在學(xué)完C語言后，普遍反映看得清程序的設(shè)計代碼意義，但遇到實際問題就無從下手。這主要是教材上缺少實際意義的題目，為此，一定要設(shè)計短期上機實驗任務(wù)與長期任務(wù)結(jié)合的上機內(nèi)容。以一個大題目作為長期任務(wù)，再按不同功能模塊分解開來，形成一個個短期任務(wù)。每一章學(xué)過之后要求完成一項或幾項編程作業(yè)，而各章的編程作業(yè)不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，實際上它們都是一個較大型較復(fù)雜程序的組成部分。這樣就可以使學(xué)生的任務(wù)形成一種連貫性，在整個學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中始終都有一個總?cè)蝿?wù)的驅(qū)動，而學(xué)生又在一個又一個短期任務(wù)的驅(qū)動下，體驗著一次又一次邁向成功的喜悅。

例如，以“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”為課程設(shè)計的長期任務(wù)，從常用輸入/輸出語句printf和scanf開始，讓學(xué)生編寫主函數(shù)并在主函數(shù)中調(diào)用若干個空函數(shù)形成一個文本型菜單的雛形；學(xué)習(xí)常用數(shù)據(jù)類型后，再編寫一個驗證密碼輸入的函數(shù)；選擇結(jié)構(gòu)后，要求編寫一個菜單選取函數(shù)；循環(huán)控制和數(shù)組后，要求建立班級課程的成績輸入輸出函數(shù)；學(xué)完結(jié)構(gòu)體類型后，要求使用結(jié)構(gòu)體數(shù)組來存儲和處理學(xué)生的信息；學(xué)習(xí)鏈表后，要求利用單鏈表動態(tài)管理學(xué)生的成績；最后在“文件”這一章，要求利用文件操作完成學(xué)生成績管理。當學(xué)完整個課程，完成了平時要求的各項編程作業(yè)之后，就會發(fā)現(xiàn)，原來自己完成的遠不是一個一個零碎的程序段，而是在一塊一塊制作程序的各個部件，只要通過簡單的程序拼裝，就可以構(gòu)成一個比較復(fù)雜的程序。這也在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生采用各個擊破的方法解決實際問題的意識。最后，學(xué)生從整體的角度來審視整個程序的設(shè)計，并通過上機進行綜合調(diào)試，達到提高編程能力的目的。

4、采用協(xié)作方式的實驗組織形式 協(xié)作學(xué)習(xí)由David W. 和Roger R. Jonson教授提出，是學(xué)生以小組形式參與、為達到共同的學(xué)習(xí)目標、在一定的激勵機制下最大化個人和他人習(xí)得成果，而合作互助的一切相關(guān)行為。

采用這種形式在上機過程中，學(xué)生之間為了達到小組學(xué)習(xí)目標，個體之間可以采用對話、商討、爭論等形式對問題進行充分論證，以期獲得達到學(xué)習(xí)目標的最佳途徑。學(xué)生學(xué)習(xí)中的協(xié)作活動有利于發(fā)展學(xué)生個體的思維能力，增強學(xué)生個體之間的溝通能力以及對學(xué)生個體之間差異的包容能力。此外，協(xié)作學(xué)習(xí)對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)業(yè)績、形成學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新性思維、對待學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)校的樂觀態(tài)度、小組個體之間及其與社會成員的交流溝通能力、自尊心與個體間相互尊重關(guān)系的處理等都有明顯的積極作用。

在尊重學(xué)生個體差異和一人一機基礎(chǔ)上，利用局域網(wǎng)，將學(xué)生分成小組進行協(xié)作實驗；將實驗心得體會、結(jié)論等在網(wǎng)上共享。改變以前那種各自為陣，互不往來的實驗組織方式。

三、結(jié)束語

實踐證明，C語言實驗課教學(xué)的改進增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生從枯燥無味的語言學(xué)習(xí)中解放出來，在一定程度上提高了學(xué)生程序的編寫、調(diào)試、優(yōu)化等能力；對今后學(xué)習(xí)其他計算機課程打下良好的基礎(chǔ)。