鄭　莉　閆兆乾　毛希平

文章編號：1672-5913(2009)05-0052-04

摘要：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門在各學(xué)校、各專業(yè)都普遍開設(shè)的基礎(chǔ)課，其中多數(shù)以C語言作為入門語言。選擇什么樣的解釋和計(jì)算平臺能夠更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，從而有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)呢？本文通過一組學(xué)生志愿者對不同學(xué)習(xí)軟件的應(yīng)用體驗(yàn)和評價，說明了Ch解釋器可以作為C語言入門課程的一個很好的選擇。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；C語言；解釋計(jì)算平臺；Ch

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

目前，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程在各個學(xué)校都普遍作為基礎(chǔ)課開設(shè)，而其中大多數(shù)都選擇用C語言作為入門語言。C語言在科研和工程實(shí)踐中有著非常廣泛的應(yīng)用，這也正是大多數(shù)學(xué)校將C語言作為入門語言來講授的主要原因之一。由于C語言本身的特點(diǎn)，它并不是一個最好的教學(xué)語言，這就需要我們在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇上更好地兼顧實(shí)用性與教學(xué)目標(biāo)。從實(shí)用性的角度考慮，選擇一個目前廣泛應(yīng)用的開發(fā)平臺，可以使學(xué)生快速地學(xué)以致用；而從教學(xué)目標(biāo)來看，這門課的主要目的是講授程序設(shè)計(jì)的基本原理、方法，應(yīng)該選擇一個簡潔易用的編譯環(huán)境，使學(xué)生能夠集中精力，打好基礎(chǔ)。

本文從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)討論計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇，重點(diǎn)列出了初學(xué)C語言的學(xué)生對幾種不同C語言環(huán)境應(yīng)用體驗(yàn)的對比。

2計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是很多學(xué)校的程序設(shè)計(jì)入門課程，除了計(jì)算機(jī)專業(yè)，絕大多數(shù)理工科專業(yè)也都開設(shè)了這門課程。很多學(xué)校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)都只開設(shè)了這一門與計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)的必修課，因此對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程來說，這門課承載了太多任務(wù)。

以清華大學(xué)全校性基礎(chǔ)課“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”為例，我們的課程教學(xué)目標(biāo)包括：介紹C語言的基本語法；講授程序設(shè)計(jì)的基本原理和方法；培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維；介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識和簡單常用的算法；介紹軟件工程的基礎(chǔ)知識并使學(xué)生通過項(xiàng)目訓(xùn)練體驗(yàn)軟件開發(fā)的過程。

為了在有限的學(xué)時內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，我們將教學(xué)環(huán)節(jié)分為大課、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目訓(xùn)練幾個環(huán)節(jié)，分別實(shí)現(xiàn)不同的教學(xué)目標(biāo)。大課主要講解原理、方法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生驗(yàn)證和鞏固基礎(chǔ)語法、培養(yǎng)學(xué)生基本的編程能力；項(xiàng)目訓(xùn)練使學(xué)生體會一個完整的軟件開發(fā)過程和開發(fā)方法。

3初學(xué)者對幾種C語言開發(fā)環(huán)境的體驗(yàn)和評價

為了在上述各個環(huán)節(jié)中有效地實(shí)現(xiàn)不同的教學(xué)目標(biāo)，我們在實(shí)驗(yàn)室配置了多元化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，包括不同的C語言開發(fā)平臺：Ch 6.1[1]、Turbo C++ 3.0和微軟的Visual C++ 6.0、Visual C++ 2005。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，我們推薦學(xué)生使用Ch和Turbo C++ 這兩種比較簡單易用的語言環(huán)境；在項(xiàng)目訓(xùn)練中，學(xué)生自選題目，不限制語言工具。

我們從初學(xué)C語言的學(xué)生中募集了16位志愿者，以完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為目標(biāo)，對幾種環(huán)境進(jìn)行了比較。這16位學(xué)生分別來自經(jīng)管、化工、水利、材料、生物等非信息類專業(yè)。本次體驗(yàn)和評價活動安排在開學(xué)初，參加活動的16名學(xué)生剛剛上過3學(xué)時“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”大課、4學(xué)時實(shí)驗(yàn)課，除此以外沒有任何程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

(1) 活動所用課時：約6個小時。

(2) 實(shí)驗(yàn)方式：通過邊講邊練的方式學(xué)習(xí)C語言的語法，讓大家體會和掌握不同編譯器的使用，最后請大家完成調(diào)查問卷。

(3) 問卷設(shè)計(jì)：為了對幾種開發(fā)環(huán)境進(jìn)行評估和比較，我們設(shè)計(jì)了一個調(diào)查問卷，請大家填寫，主要有這些指標(biāo)：

●界面設(shè)置(友好，便于操作)

●基本操作(簡便、快捷)

●程序菜單(準(zhǔn)確、清晰、無歧義)

●出錯信息(簡明準(zhǔn)確、易于查找)

●斷點(diǎn)設(shè)置(方便、有效)

●內(nèi)存變量查看(便捷、準(zhǔn)確)

●結(jié)果顯示(方便、美觀)

●項(xiàng)目管理(結(jié)構(gòu)清晰、科學(xué)高效)

●程序穩(wěn)定性(運(yùn)行穩(wěn)定，沒有bug)

(4) 活動的課時安排

●第1、2小時：軟件的基本操作

指導(dǎo)學(xué)生使用各種開發(fā)軟件，重點(diǎn)講解如何進(jìn)行編譯和調(diào)試，包括斷點(diǎn)設(shè)置、單步調(diào)試等功能。通過手把手一步一步的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生熟悉軟件的基本操作，掌握程序編譯或解釋、調(diào)試的基本過程。

●第3、4小時：上機(jī)練習(xí)C語言的控制語句

練習(xí)使用C語言中的布爾變量、關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式、if分支和for循環(huán)等控制語句。通過使用邏輯表達(dá)式和控制語句，讓學(xué)生進(jìn)一步了解編譯器和調(diào)試工具。

●第5、6課時：學(xué)生自由練習(xí)，對編譯環(huán)境進(jìn)行評價

學(xué)生填寫調(diào)查問卷，并以自由陳述的方式寫出自己的看法。

學(xué)生根據(jù)自己的使用體會，對Ch、Turbo C++和微軟的Visual C++打分，分為很好、還不錯、一般、較差、很差五個等級，分別打5、4、3、2、1分。將16位學(xué)生的評分進(jìn)行累加(總分為80分)，結(jié)果如表1所示。

總地來講，學(xué)生對Ch的評價比較高，表1中最高的兩個分?jǐn)?shù)也都出自Ch，大部分學(xué)生都表示將會繼續(xù)使用Ch作為自己的學(xué)習(xí)工具。

與Visual C++和Turbo C++相比，這里列出學(xué)生對Ch解釋器的主要正面評價：

●體積小，方便安裝

安裝簡單，適合初學(xué)者使用；安裝后無需重啟，適合在機(jī)房網(wǎng)吧等場所上機(jī)；安裝過程簡單，無需復(fù)雜設(shè)置。例如，最新版的Ch不到90MB，而Visual C++ 有30多GB。

●操作過程簡單明了

新建項(xiàng)目時過程簡單，易于學(xué)生入手；可以在緩沖區(qū)里同時打開多達(dá)20個文件，編寫較大工程時非常方便；快捷鍵全面豐富，有助于提高編程和調(diào)試效率。圖1是Ch的界面。

●有專門的使用幫助文件

方便初學(xué)者查找，有利于初學(xué)者入手；清晰明了的圖示減輕了初學(xué)者學(xué)習(xí)的障礙；有全面的快捷鍵說明。

●界面美觀，具有人性化的設(shè)計(jì)

各個功能塊的作用明顯；調(diào)試時控制臺始終保持在最前，不必在代碼界面和調(diào)試控制臺之間頻繁切換，如圖2所示。

●調(diào)試功能全面

擁有一個典型的C語言開發(fā)環(huán)境所需要的所有運(yùn)行和調(diào)試功能：可以設(shè)置多個斷點(diǎn)；單步調(diào)試時的提示清晰明確；單擊錯誤提示就可以直接跳轉(zhuǎn)到有錯誤的那一行；無需編譯鏈接就可以解釋代碼；在調(diào)試過程中可以更改變量的值，可以觀測任何含有變量的表達(dá)式的值，甚至可以在任何時候調(diào)用函數(shù)。

在學(xué)習(xí)控制結(jié)構(gòu)時，學(xué)生可以改變變量的值，觀察每次不同的分支選擇結(jié)果，以及在什么時候會進(jìn)入無限循環(huán)。對一個寫好的程序，也可以通過這個方式測試其穩(wěn)定性。如圖3所示，在調(diào)試和單步執(zhí)行過程中，變量a和b及表達(dá)式sin(a)+cos(b)的值被監(jiān)視和顯示在調(diào)試窗格內(nèi)。

●出色的文本編輯功能

具有代碼塊的折疊展開功能，讓使用者在編寫程序時一目了然，易于理解；自動對齊功能有助于初學(xué)者養(yǎng)成良好的書寫習(xí)慣；在有多重嵌套或者代碼較長的時候，對齊括號的功能方便使用者匹配括號；可以自動補(bǔ)齊文字，在變量、函數(shù)比較多的時候，使用者感覺非常方便；具有出色的文本查找替換以及書簽功能。

可以按照多種不同的語法標(biāo)記出不同的語言，可以用于以后其他語言的學(xué)習(xí)。支持C/Ch/C++、CSS、HTML、Make、SQL and PLSQL、TeX and LaTeX、XML。

●強(qiáng)大的Ch命令外殼(Command Shell)

可以直接執(zhí)行一個完整的C程序代碼，也可以單獨(dú)執(zhí)行一條語句，非常有利于學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算時，Ch命令外殼的這一功能發(fā)揮了很大作用。學(xué)生能夠很直接地了解復(fù)雜表達(dá)式的值，而無須編寫一段完整的程序。

可以用作控制臺終端，執(zhí)行Windows或者Unix的命令。

可以作為一個功能豐富的計(jì)算器，進(jìn)行復(fù)雜的科學(xué)運(yùn)算。比如大型數(shù)值運(yùn)算、矩陣矢量運(yùn)算、復(fù)數(shù)運(yùn)算等。

可以作為一個簡單的計(jì)算機(jī)字典，查詢一些關(guān)鍵字的含義。Ch命令外殼各種有用的功能舉例如圖4所示。

與Visual C++ 和Turbo C++相比，Ch有諸如以上眾多的優(yōu)點(diǎn)，但也有美中不足之處。在目前發(fā)行的版本中，Ch專門的使用幫助文件(含.html和.pdf文檔)只有英文和日文版，學(xué)生們期待早日推出中文版。

4結(jié)論

通常初學(xué)者對于復(fù)雜龐大的開發(fā)環(huán)境都有一種畏懼心理，不知如何下手，這嚴(yán)重影響了他們的動手實(shí)踐積極性。根據(jù)這一組學(xué)生的體驗(yàn)情況來看，與Visual C++和Turbo C++相比，Ch比較適合作為C語言程序設(shè)計(jì)入門課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，尤其是用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課，必須通過大量的編程實(shí)踐才能掌握。Ch簡單易用而且功能完備，很受學(xué)生歡迎。

參考文獻(xiàn)：

[1] Ch: An Embeddable C/C++ Interpreter,http://www.softintegration.com.