摘要：“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”是高校多數(shù)非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的必修課，也是學(xué)生普遍認(rèn)為非常難學(xué)的課程。為了降低難度，筆者提出從調(diào)整授課順序和改革教學(xué)內(nèi)容兩個(gè)方面入手，進(jìn)行改革。實(shí)踐證明，這一做法能夠取得比較好的教學(xué)效果，學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力也較以前有明顯提高。

關(guān)鍵詞：C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；教學(xué)效果；授課順序；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913 (2007) 20-0067-03

隨著計(jì)算機(jī)在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的普及，許多非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生都需要在學(xué)習(xí)和工作中根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)編寫實(shí)用程序。以“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”(下面簡(jiǎn)稱為“C語(yǔ)言”)為代表的“程序設(shè)計(jì)”類課程是高校多數(shù)非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的必修課。通過(guò)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生主要學(xué)習(xí)兩大類的知識(shí)：一種流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(例如C)和程序設(shè)計(jì)初步。其中，程序設(shè)計(jì)的思維方式以及與之相關(guān)的概念、操作等都將比較系統(tǒng)地介紹給學(xué)生。

按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生普遍認(rèn)為《C語(yǔ)言》比較難學(xué)，而且在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中也不能很好地用它進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力普遍偏低，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：編寫程序的效率低和程序的質(zhì)量低。就此，國(guó)內(nèi)有的學(xué)者提出通過(guò)按照專業(yè)調(diào)整授課重點(diǎn)、補(bǔ)充多媒體等教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生興趣、通過(guò)“精選”、“精講”、“勤練”等方式提高授課質(zhì)量[1]。

在講授過(guò)程中，筆者對(duì)比和研究了多種教學(xué)手段和國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言類教材[2~8]，并進(jìn)行了小范圍的實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)，單純改革教學(xué)方式能夠收到一定的教學(xué)效果，但是受教師本身教學(xué)水平的影響比較大，不會(huì)從根本上解決問(wèn)題。另外一個(gè)結(jié)論就是傳統(tǒng)教學(xué)中有兩方面值得推敲：一方面是授課順序，另一方面是教學(xué)內(nèi)容。

1傳統(tǒng)的教學(xué)順序

傳統(tǒng)的“C語(yǔ)言”教學(xué)中，概述之后往往要用兩章的篇幅(大約10學(xué)時(shí))分別介紹數(shù)據(jù)類型和運(yùn)算符，然后依次是程序控制結(jié)構(gòu)、數(shù)組、指針、函數(shù)等知識(shí)。這種教學(xué)順序可能來(lái)自于教材的編纂順序。筆者認(rèn)為，這種順序比較適合于編寫產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)，而不適合組織教材，更不適合教學(xué)。它存在如下兩個(gè)問(wèn)題：

(1) 初期的知識(shí)點(diǎn)過(guò)于繁多。以數(shù)據(jù)類型部分為例，C語(yǔ)言中用于修飾數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù)類型只有4個(gè)(分別是char、int、float和double)。如果只是簡(jiǎn)單介紹，這些內(nèi)容并不多，但在這部分通常還要講述short、long、signed和unsigned修飾，其他進(jìn)制整數(shù)的表示、各種小數(shù)的表示、字符和字符串的表示、各種數(shù)據(jù)的輸入和輸出、輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)格式的控制等等。如果學(xué)生已經(jīng)基本掌握了C語(yǔ)言，作為復(fù)習(xí)，倒還可以按此方式總結(jié)，但在學(xué)習(xí)伊始就要面對(duì)如此繁雜的內(nèi)容，確實(shí)有些不妥。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)完這部分內(nèi)容以后，許多學(xué)生都表示聽(tīng)明白了，但什么都沒(méi)有記住，更談不上如何在程序中使用，為什么要這樣用等。甚至有的學(xué)生在進(jìn)行到一半的時(shí)候就產(chǎn)生了畏難情緒和放棄思想。類似的問(wèn)題在講授運(yùn)算符部分時(shí)也存在。

(2) 數(shù)組、指針和函數(shù)比較難掌握。這是整個(gè)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分，其中既包括很多新的概念和相應(yīng)的操作，還包括課程要求掌握的大部分算法。學(xué)習(xí)完這部分內(nèi)容之后，學(xué)生普遍反映能夠讀懂程序，但不能熟練編寫和調(diào)試程序，因此有必要研究這部分內(nèi)容的教學(xué)方法。

2調(diào)整授課順序

從軟件工程的角度分析，C語(yǔ)言屬于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的一個(gè)突出特點(diǎn)是程序要圍繞著數(shù)據(jù)展開(kāi)。就此，筆者根據(jù)幾本國(guó)內(nèi)外語(yǔ)言類教材的組織方式[2-8]，并站在初學(xué)者的角度，本著由問(wèn)題引入、由淺入深的原則，重新組合了部分內(nèi)容，分散了知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)，基本消除了上面提到的問(wèn)題。具體說(shuō)明如下：

(1) 按照程序處理對(duì)象安排教學(xué)順序。圍繞著不同類型的數(shù)據(jù)，我們把整個(gè)教學(xué)過(guò)程主要分成三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段采用以int型數(shù)據(jù)為例，重點(diǎn)介紹整型數(shù)據(jù)及其相關(guān)操作，例如常量、變量、定義、輸入、輸出、計(jì)算等概念。第二階段在前一階段的基礎(chǔ)之上，通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)充，講授完float、double等其他數(shù)值型數(shù)據(jù)的相關(guān)概念和操作等知識(shí)。最后一個(gè)階段講授有關(guān)字符與字符串的概念及其操作。

(2) 綜合介紹數(shù)組、指針和函數(shù)。數(shù)組、指針和函數(shù)是C語(yǔ)言中的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分。這三個(gè)概念之間既包括相互獨(dú)立的部分，也有相互重疊的部分。在講授的時(shí)候，最好按照各部分的難易、重疊關(guān)系安排教學(xué)順序。為此，我們把這部分也分成三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，仍然以整型數(shù)據(jù)為例，重點(diǎn)介紹三部分的基本概念和操作。第二個(gè)階段重點(diǎn)介紹要求掌握的算法，例如排序、查找等。第三階段，重點(diǎn)討論涉及字符串的概念和操作。當(dāng)然，如果能夠把前后兩部分綜合考慮，從整體上劃分成三個(gè)階段講授，會(huì)使得課程更為緊湊。

經(jīng)過(guò)這樣劃分以后，由于每一階段都針對(duì)特定的數(shù)據(jù)類型展開(kāi)，所以不論是學(xué)生理解和掌握，還是教師的備課和授課，都將輕松許多。經(jīng)筆者小范圍實(shí)驗(yàn)證明，調(diào)整之后也確實(shí)取得了令人滿意的教學(xué)效果。

3調(diào)整課程內(nèi)容

當(dāng)然，這里說(shuō)的調(diào)整課程內(nèi)容并不是說(shuō)哪些專業(yè)適合學(xué)習(xí)C語(yǔ)言，哪些專業(yè)不適合，什么專業(yè)適合學(xué)習(xí)哪部分內(nèi)容等有關(guān)分級(jí)教學(xué)的問(wèn)題。《中國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系2004》(簡(jiǎn)稱CFC2004)提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的理念是：“面向應(yīng)用需要；采用多種模式；啟發(fā)自主學(xué)習(xí)；重視實(shí)踐環(huán)節(jié)；培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)；樹(shù)立團(tuán)隊(duì)精神?！眰鹘y(tǒng)的《C語(yǔ)言》教學(xué)中，多以介紹語(yǔ)法為主，所講述的程序或者是針對(duì)理想數(shù)據(jù)的驗(yàn)證性程序，或者是簡(jiǎn)單的算法，例如數(shù)組的排序、檢索、插入與刪除元素等。這些內(nèi)容當(dāng)然重要，但是它們都是針對(duì)理想數(shù)據(jù)、特定情況展開(kāi)的。因此，學(xué)生按照這種方式學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期之后并不能保證順利編寫和調(diào)試具有實(shí)用價(jià)值的簡(jiǎn)單的小程序。

為了使學(xué)生具有一定的實(shí)踐能力，筆者認(rèn)為需要從兩個(gè)方面調(diào)整課程。第一個(gè)方面是修改例題。具體地講，就是要改變?cè)瓉?lái)程序的給出方式。原來(lái)的方式是在簡(jiǎn)單分析之后直接給出程序的。筆者認(rèn)為，例題必須從零開(kāi)始，按照自頂向下逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)過(guò)程逐步給出，尤其是比較靠前面的例題和比較復(fù)雜的例題更應(yīng)如此。

另一方面是補(bǔ)充有關(guān)程序調(diào)試、測(cè)試方法和異常處理等方面的知識(shí)。其中，程序調(diào)試方法至少包括設(shè)置斷點(diǎn)、跟蹤、查看變量的值等操作。測(cè)試方法主要介紹黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試。針對(duì)初學(xué)者的特點(diǎn)，不妨把異常處理的重點(diǎn)放在以scanf為代表的輸入函數(shù)上。除了上面這些內(nèi)容以外，根據(jù)專業(yè)需要，筆者認(rèn)為針對(duì)不同的專業(yè)，還可以考慮補(bǔ)充有關(guān)人機(jī)界面設(shè)計(jì)和程序格式方面的內(nèi)容。要補(bǔ)充的內(nèi)容看似很多，其實(shí)，只要在講授例題的時(shí)候調(diào)整一下方式方法，就可以使學(xué)生在潛移默化中掌握這些內(nèi)容。

異常處理是所有補(bǔ)充內(nèi)容中最不容易實(shí)現(xiàn)的部分。因?yàn)橐话闱闆r下，scanf出現(xiàn)在課程的初期，而異常處理則出現(xiàn)在課程的中期或者后期。按照完全沉浸法解決這個(gè)問(wèn)題的一種策略是教師編寫具有異常處理功能的輸入函數(shù)myScanf，替代原來(lái)輸入函數(shù)scanf，供學(xué)生使用。到后面講述異常處理的時(shí)候，再剖析myScanf的設(shè)計(jì)。這樣的好處是既培養(yǎng)了學(xué)生處理異常情況的習(xí)慣，又教會(huì)了學(xué)生處理異常的常見(jiàn)方法?？芍^“一舉兩得”。

為了便于交流，下面簡(jiǎn)單介紹一下myScanf的設(shè)計(jì)思路。在C語(yǔ)言中，最為常用的輸入函數(shù)就是scanf，它主要包括3個(gè)組成部分：作為第1個(gè)參數(shù)的格式字符串部分，作為后續(xù)參數(shù)的地址列表，以及該函數(shù)的返回值。地址列表按順序提供了存儲(chǔ)各輸入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元的地址；格式字符串部分是程序員明確定義的輸入數(shù)據(jù)的順序、數(shù)據(jù)類型、個(gè)數(shù)等信息?？梢园裺canf函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程描述為：操作者通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)，程序按照格式字符串分解輸入的數(shù)據(jù)，并把它轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的值，最后再按照地址列表中的地址存儲(chǔ)；重復(fù)前面的分解、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過(guò)程，直到格式字符串為空。當(dāng)分解出的數(shù)據(jù)非法時(shí)，scanf函數(shù)將終止運(yùn)行。返回值描述的是正確接收和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。初學(xué)者在使用scanf函數(shù)時(shí)，問(wèn)題主要包括：

(1) 缺少或者不會(huì)給出提示信息

(2) 編寫程序時(shí)，格式字符串中格式轉(zhuǎn)換說(shuō)明符與后面的地址在數(shù)據(jù)類型、個(gè)數(shù)、順序方面不統(tǒng)一

(3) 運(yùn)行程序時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)與格式字符串不匹配，造成不能正常接收部分?jǐn)?shù)據(jù)

(4) 運(yùn)行前面scanf時(shí)多輸入的數(shù)據(jù)會(huì)影響后面輸入函數(shù)讀取數(shù)據(jù)

myScanf圍繞著上述問(wèn)題展開(kāi)。由于根據(jù)地址很難判斷出數(shù)據(jù)類型，此外，按階段教學(xué)時(shí)，數(shù)據(jù)類型也非常單一，因此在myScanf函數(shù)中可以不處理有關(guān)格式轉(zhuǎn)換說(shuō)明符與后面地址的數(shù)據(jù)類型是否匹配的問(wèn)題。

據(jù)此，設(shè)計(jì)myScanf函數(shù)的流程圖如圖1所示。教學(xué)中，可在此基礎(chǔ)之上根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況增減功能。

4結(jié)束語(yǔ)

誠(chéng)然，提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力絕對(duì)不是靠一門“C語(yǔ)言”就能夠做到的，但對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，由于后續(xù)的相關(guān)課程非常少，該課程的學(xué)習(xí)效果將直接影響到他們的程序設(shè)計(jì)能力，因此筆者認(rèn)為有必要仔細(xì)研究在不開(kāi)設(shè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)上，如何調(diào)整以C語(yǔ)言為代表的語(yǔ)言課程的教學(xué)方法。

在近幾年的教學(xué)中，筆者嘗試在不增加學(xué)時(shí)的情況下，調(diào)整了教學(xué)順序，用符合上述規(guī)范的例題替換了原來(lái)過(guò)于簡(jiǎn)單的例題，同時(shí)也要求學(xué)生按此規(guī)范編寫程序、完成實(shí)驗(yàn)。從作業(yè)、實(shí)驗(yàn)情況等反饋信息來(lái)看，學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力明顯提高，取得了比較好的教學(xué)效果。

參考資料：

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作者簡(jiǎn)介

彭旭東(1971-)，男(漢族)，副教授，研究方向：數(shù)字圖像處理、并行計(jì)算。

聯(lián)系地址：天津理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 300191

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