以調試技術促程序設計課程教學

張標漢

摘要：程序設計課程的教學過程中要向學生講授程序調試技術，學生掌握了程序調試技術后就能夠更好地理解程序設計的有關概念、自己解決程序運行時出現中的問題。程序調試技術有助于幫助學生保持對程序設計課程的興趣，進而促進程序設計課程的教學，提升教學效果。

關鍵詞：程序設計；調試技術；課程教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）29-0196-02

一、引言

程序設計課程是計算機相關專業的專業基礎課，學生對該課程的學習掌握情況將直接影響其對后續諸多課程的學習。因此，各高校對該課程的教學都相當重視，選配了教學經驗豐富、工作認真負責的教師承擔該類課程的教學。同時，各高校都不同程度地支持授課教師開展針對程序設計課程的教學改革，探索適應本校學生特點的教學模式，試圖通過教學改革、探索出更為有效的教學方法來幫助學生激發學習興趣、提高學習成績、為后續課程的學習打下堅實基礎。我們三明學院信息工程學院對C語言程序設計課程的教學改革也在探索之中，該項教學改革探索從2011年開始已經堅持了6年，一定程度上提高了學生的程序設計水平，但也發現一些問題。我們在教學過程中發現，學生的程序調試能力亟待提高，我們需要對學生進行程序調試技術的針對性訓練，以進一步提高教學效果。

二、講授和學習調試技術的必要性

有調查表明，教師在程序設計課中主要講授問題分析的有10.62%，主要講授算法分析的有23.01%，主要講語法結構的占61.95%，強調程序調試技巧的只占4.42%。我們學院在《C語言程序設計》課程上的教學也有相似的情況，在教學中教師和學生都強調對問題的分析、算法的設計以及程序設計語法知識的講授和學習，而忽視了對程序設計中的調試技術的講授和學習。這就造成學生在學習程序設計過程中當程序運行出現問題時往往不知錯誤在哪里、也就不知道應該如何解決程序運行時出現的問題。我們在教學過程中發現，學生在完成程序設計練習過程中的錯誤主要是編譯錯誤和邏輯錯誤。對于編譯錯誤，編譯器能夠給出提示，這樣的錯誤學生都能夠很好地自己解決。而對于邏輯錯誤，我們的學生因為不懂程序調試技術對很多的邏輯錯誤問題都不知如何尋找錯誤位置，往往對該類錯誤一籌莫展，坐等教師來幫忙解決問題，從而形成了依賴教師來解決邏輯錯誤。這對于學生的程序設計能力的提高相當不利，進而影響教學效果。我們知道，程序設計課程是一門實踐性很強的課程，需要投入大量的時間進行練習，但如果在練習過程中遇到問題不會解決，會導致學生自信心喪失，以至于對程序設計課程的學習失去興趣。因此，在程序設計課程中有意識地、系統地教會學生程序調試技術、讓學生學會自己解決問題是很有必要的。

三、通過調試技術學習程序設計

調試技術有助于我們的教學，不僅能夠幫助學生找到邏輯錯誤，而且能夠幫助我們向學生更為直觀地講授相關的概念，幫助學生理解這些概念。在程序設計課程的學習中，有一些概念的理解對于初學程序設計的學生來說是抽象和困難的，比如變量、數組、函數、作用域、指針等概念。在學習程序設計過程中，學生通過調試其所編寫的程序能夠看到程序的執行過程，從而理解程序的3種基本結構是如何執行的、函數是如何調用的、指針是如何指向另一個變量等，使得學生真正從數據在內存中的表現的層次來理解程序，進而幫助學生理解程序的本質，引導學生在出現問題時從內存的角度來分析問題的原因，更快地找到問題的源頭，進而解決程序出現的問題。

1.常用的調試技術。在程序設計過程中，通過調試程序學生可以了解程序執行的過程。常用的調試技術主要有設置斷點、單步執行、觀察變量的內存地址和值的變化、進入函數內部執行以觀察函數的調用過程等。其中斷點的設置又有多種，分為條件斷點、地址斷點等。在教學過程中，教師提供對調試技術的講授要使學生能夠使用最簡單的方法查看關鍵語法，在調試時設置斷點進行調試，指導學生在調試中運用單步執行進行調試，能夠在調試中運用輸出關鍵信息進行檢查錯誤。

2.調試技術幫助理解數組的概念。剛接觸程序設計課程的學生對數組的理解是存在一定困難的，學生對數組是一段連續的空間、數組的初始化、數組的訪問、數組的下標越界等，尤其是對數組名是個地址的理解都或多或少地存在困難。所有這些知識的理解如果不借助調試技術想把它們都解釋清楚都會有一定的困難，而通過調試程序、讓學生看看內存里面是個什么樣則能夠很好地幫助學生理解它們。

3.調試技術幫助理解函數參數的傳遞。函數是程序設計中另一個難以理解的概念，在函數中涉及的參數傳遞方式、函數的調用、遞歸函數的調用等也是一個教學難點。通過程序調試技術直觀地查看函數的調用過程，了解函數參數傳遞過程和局部變量的概念。借助程序調試技術可以讓學生更加深入地理解參數傳遞時的傳值、傳引用和傳地址的區別，以及函數的調用包括遞歸函數的調用。

比如，對于如下一段程序：

int main（）

{

int i，j；

i = 1；j = 2；

swap（i，j）；

return 0；

}

對于函數的傳值調用程序：

void swap（int a，int b）

{

int c；

c = a；a = b；b = c；

}

從watch窗口我們可以發現實參和形參的地址是不同的，從而能夠解釋傳值調用時的特點：數據傳遞時是復制了一份副本的。如圖1、2所示，在main函數中調用swap（i，j）時傳遞過去的變量i，j的地址是0X0012ff7c和0X0012ff78，而在實際執行swap（a，b）時，參數a，b的地址是0X0012ff24和0X0012ff28，這就說明傳值調用時是復制副本來進行的，因此該swap函數并不能實現將i，j的值交換過來。

而對于函數的傳引用程序：

void swap（int &a，int &b）

{

int c；

c = a；a = b；b = c；

}

從watch窗口可以發現，傳引用調用時形參和實參的地址是相同的，因此在函數調用完成后兩個變量的值也就能夠交換過來。

四、結束語

調試技術是學習程序設計課程必須要向學生講授的基本技能，學生掌握了程序的調試技術后就能夠在遇到問題時通過調試程序來尋找其中的錯誤，從而找到解決問題的辦法，這有助于學生保持對程序設計的興趣，進而促進我們的教學。

參考文獻：

[1]劉應成.新升本科院校學生程序調試能力的調查研究[J].現代計算機（專業版），2010，（05）：120-122.

[2]張秀美，趙旭霞.程序調試技術在C語言函數教學中的應用[J].教育教學論壇，2014，（11）：85-86.

Abstract：In the course of programming，we should tell the students how to debug the program. Using the program debugging technique，the students can understand the concept of programming better，and they can solve the running problems of the program better. Debugging technique can help students to maintain interest of programming，and promote the teaching of programming courses，improve teaching effect.

Key words：Programming；Debugging Technique；Course Teaching