摘 要： 針對C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)提出了案例式教學(xué)的可行性方案，并從多角度舉例說明了其在教學(xué)中的具體應(yīng)用。該方案對培養(yǎng)和提高學(xué)生的編程能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力能起到積極的作用。

關(guān)鍵詞： C語言程序設(shè)計(jì)； 案例式教學(xué)； 計(jì)算思維； 能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）01-55-02

Study and practice of case teaching of C language programming

Xiong Qijun， Ning Bin， Gu Qiong

（College of mathematics Computer Science Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， Hubei 441053， China）

Abstract： A feasible project of case teaching is put forward for C language programming. Its application in teaching is illustrated from various aspects. The result shows that it plays a positive role in improving the students' programming ability， computational thinking ability and creative ability.

Key words： C language programming； case teaching； computational thinking； ability

0 引言

“C語言程序設(shè)計(jì)”課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)所學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。教學(xué)實(shí)踐證明，該門課程對引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入編程世界、掌握基本概念和原理、產(chǎn)生編程興趣和愛好、完成從傳統(tǒng)學(xué)科的思維方式向計(jì)算思維方式的轉(zhuǎn)變、培養(yǎng)編程意識、形成編程風(fēng)格、提高編程能力等，起著決定性的作用。因此，加強(qiáng)對C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)與研究至關(guān)重要。

我校自2008年提出“211”人才培養(yǎng)模式以來，對教學(xué)的研究與改革如火如荼，秉持理論夠用，重在實(shí)踐的原則，開展教學(xué)研究及實(shí)踐。針對C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，筆者曾提出了“四期六段教學(xué)模式”[1]、“多元教學(xué)模式”[2]等，有力地推動著教學(xué)的研究和改革。

1 案例教學(xué)法基本思想及特點(diǎn)

目前，案例教學(xué)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、法學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科的教學(xué)之中。案例教學(xué)模式是一種互動式的教學(xué)方法，以案例分析為基礎(chǔ)，解決問題為主線， 教學(xué)內(nèi)容圍繞案例的討論、分析逐步展開，通過對案例的剖析，激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生主動地思考，讓學(xué)生充分討論并發(fā)表各自的見解，教師適時引導(dǎo)和評判，最后推導(dǎo)出結(jié)論[3]。案例是實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)的前提和基礎(chǔ)，教學(xué)案例并不是簡單的舉例，不僅要求案例所涉及的知識點(diǎn)要豐富，并且要求案例具有針對性、系統(tǒng)性、可實(shí)踐性和啟發(fā)性。

由此可見，比起簡單的說教，將案例式教學(xué)引入程序設(shè)計(jì)語言的教學(xué)之中，可以起到示范、模仿、思考、啟發(fā)、應(yīng)用、拓展的作用。

2 案例教學(xué)法在C語言教學(xué)中的應(yīng)用

案例教學(xué)的一般過程是“提出案例-案例分析-要點(diǎn)講解-知識點(diǎn)導(dǎo)入-模仿-應(yīng)用-拓展”。

2.1 通過案例上好第一次課

C語言教材的第一章是C語言概述，主要講述其發(fā)展歷史、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、程序結(jié)構(gòu)、上機(jī)操作步驟等。在講授這部分內(nèi)容時，不需要按部就班，因?yàn)橛?jì)算機(jī)語言的發(fā)展歷史、特點(diǎn)是純文字的、抽象的、枯燥的，即使演講得天花亂墜，在現(xiàn)階段也是不能被學(xué)生所理解的，還可能讓學(xué)生產(chǎn)生厭惡、畏懼的情緒。

第一節(jié)課就通過案例直接切入主題：讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解題的步驟、程序的基本組成和框架。

通過簡單的算術(shù)運(yùn)算導(dǎo)入計(jì)算機(jī)如何解題。譬如計(jì)算圓的面積。先用口頭語言或文字進(jìn)行描述：先需要給定圓周率、指定半徑；然后才是根據(jù)固定的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；最后是顯示結(jié)果。這種一目了然的計(jì)算步驟，既展示了解題的算法，又體現(xiàn)了順序程序的基本結(jié)構(gòu)，符合人的思維習(xí)慣，是容易被理解和接受的，在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)場敲入代碼，添加頭文件、主函數(shù)，再進(jìn)行編譯和運(yùn)行。以這個實(shí)例為基礎(chǔ)，再去認(rèn)識常量、變量、輸入輸出函數(shù)、主函數(shù)、語句等。這樣，圍繞一個簡單的例子，既演示了解題算法、也講述了程序的基本框架。上好第一節(jié)課，盡早將學(xué)生引入編程世界、盡早讓學(xué)生開始模仿編程、盡早讓學(xué)生建立程序框架的概念是可行的，也是必須的。

2.2 通過案例完成教學(xué)內(nèi)容取舍和組合

以教材和教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩岷徒M合，起到降低難度、分散難點(diǎn)的作用。

⑴ 單純的語法教學(xué)向?qū)嵱眯徒虒W(xué)轉(zhuǎn)變。C語言的語法規(guī)則繁多且復(fù)雜，初學(xué)者很難理解、記憶、明晰和掌握。在講述時可以化繁為簡，只講授最簡潔、常用的格式，且嵌入到實(shí)際的例子之中，而不是單獨(dú)去說教。譬如“輸入輸出的格式控制”，在教學(xué)中追求簡單和實(shí)用，暫時剔除復(fù)雜和靈活方面的內(nèi)容。即化語法教學(xué)向?qū)嵱没虒W(xué)方向轉(zhuǎn)變。

⑵ 及早引入函數(shù)的概念和使用簡單的函數(shù)。將庫函數(shù)、自定義函數(shù)與數(shù)學(xué)上的函數(shù)進(jìn)行類比，譬如“求平方根的函數(shù)sqrt”，明晰使用函數(shù)的原因和目標(biāo)，再循序漸進(jìn)地講述函數(shù)的名稱、參數(shù)和返回值等專業(yè)術(shù)語。

⑶ 及早引入指針和地址的概念。指針既是C語言的難點(diǎn)，也是其亮點(diǎn)，更是重點(diǎn)，及早建立指針和地址的概念和關(guān)系，了解指針最基本的用法，加強(qiáng)練習(xí)分散難點(diǎn)[4]。

⑷ 循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，必須列舉大量的案例，花大量的時間進(jìn)行講授和練習(xí)。在講授和練習(xí)過程中，務(wù)必采用手工執(zhí)行循環(huán)體的方式，寫下每次執(zhí)行時循環(huán)變量、中間變量的結(jié)果，將循環(huán)體執(zhí)行3到5次，循環(huán)體的功能自然能清晰明了。在這項(xiàng)技能掌握熟練之后，再講述單步跟蹤調(diào)試。學(xué)習(xí)過程中切忌“只動眼不動手”。攻克了循環(huán)結(jié)構(gòu)，特別是多重循環(huán)這個難關(guān)，后續(xù)的函數(shù)、數(shù)組的教學(xué)就簡單多了。

2.3 通過案例逐步建立計(jì)算思維的思想

求和、乘積，是講述循環(huán)時的常例，求和時一般設(shè)置和的初值為0，乘積初值為1。必須將這個基本規(guī)律傳授給學(xué)生，并加以靈活使用。

計(jì)算機(jī)解題的算法雖然來源于數(shù)學(xué)，但更是數(shù)學(xué)知識應(yīng)用的升華。

例如：如何將一個二進(jìn)制數(shù)字串轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)。可以這樣引入：一個5位十進(jìn)制整數(shù)12048如何用數(shù)學(xué)式子表示？數(shù)學(xué)上可以這樣寫：1*104+2*103+0*102+4*101+8*100，這要進(jìn)行多少次乘法和加法（禁止使用pow指數(shù)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算）；如果寫成（（（1*10+2）*10+0）*10+4）*10+8，需要進(jìn)行多少次乘法和加法，誰的效率更高呢？由此再過渡到使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)一個二進(jìn)制數(shù)字串轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)。

在這個案例中，并沒有高深的數(shù)學(xué)知識，只有思維的轉(zhuǎn)變。然而，形成計(jì)算思維是一個長期引導(dǎo)、積累、思索、實(shí)踐的過程，不能操之過急。

2.4 通過案例建立知識的關(guān)聯(lián)

求最值（最大值、最小值、次大值、次小值）的算法，從講授選擇結(jié)構(gòu)時就可以開始灌輸和培養(yǎng)。從2個數(shù)、3個數(shù)求最值，到數(shù)組求最值，到選擇排序，都使用了這樣的思想——“將左手中握著的最值與右手中的一個個數(shù)進(jìn)行比較、替換”，可見，知識之間存在強(qiáng)烈的內(nèi)在聯(lián)系。早早地灌輸求最值的思想，為講授后續(xù)算法做鋪墊。

2.5 通過案例發(fā)現(xiàn)規(guī)律拓展應(yīng)用

在講述循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)時，通過求1+2+3+…+n的值，可以過渡到求1+3+5+…的值，再過渡到求1-3+5-7+…的值，過渡到求1+（1+2）+（1+2+3）+…的值；從求1+1/2+1/3+…的值，過渡到求1+1/2+2/3+3/5+…的值……。通過舉例，讓學(xué)生學(xué)會觀察和分析，尋找項(xiàng)與項(xiàng)之間的關(guān)系和規(guī)律，學(xué)會觀察、思考、應(yīng)用，最終達(dá)到舉一反三的效果。

2.6 通過精選案例收獲多重效果

精選案例，注重案例的實(shí)用性、趣味性、綜合性，能達(dá)到立竿見影、事半功倍的教學(xué)效果。

譬如：在講述關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算時，列舉的例子通常是簡單的關(guān)系運(yùn)算或者關(guān)系運(yùn)算的邏輯組合，雖然容易理解，但缺乏趣味性，難以引人入勝。我們可以引入一些推理題，如“誰做了好人好事”、“誰是罪犯”[5]。通過這樣的例子，既講授了基本的概念和原理，又列舉了知識的應(yīng)用領(lǐng)域，極具實(shí)用性、趣味性、可引起學(xué)生的共鳴，自然能收到良好的教學(xué)效果。

3 培養(yǎng)能力綜合考核

為了提高學(xué)生對程序的編輯能力，必須要求熟練計(jì)算機(jī)基本操作技術(shù)。譬如：在實(shí)驗(yàn)課上、在C語言的集成開發(fā)環(huán)境中，必須強(qiáng)調(diào)對Tab、Insert、Home、End等按鍵的功能和使用，因?yàn)樗鼈兡芗涌齑a編輯的速度和質(zhì)量。

為了提高編程能力，必須增加課外學(xué)時，勤學(xué)苦練，將其與水滴石穿、冰凍三尺非一日之寒、點(diǎn)石成金進(jìn)行類比，充分說明只有經(jīng)歷大量的程序閱讀，編寫、調(diào)試練習(xí)，才能成就文如泉涌、火眼金睛。

為了真正檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，必須改變只憑一次考試決定該課程成績的做法?？荚嚨拇螖?shù)要增加、考試形式要多樣化，可以是機(jī)考、筆試、單元測驗(yàn)、答辯等，便于及時掌握教學(xué)效果，檢查、督促和改進(jìn)。

4 結(jié)束語

教學(xué)實(shí)踐證明，采用案例教學(xué)，將抽象的概念、枯燥的語法、繁多的算法，轉(zhuǎn)化為一個個具體生動的實(shí)例，再加上學(xué)生多閱讀、多思考、多練習(xí)，就能夠很好地解決素質(zhì)教學(xué)中倡導(dǎo)的“3W1H問題（what，where，why，how）”，使C語言程序設(shè)計(jì)課程達(dá)到良好的教學(xué)效果，從而使后續(xù)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)游刃有余。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊啟軍，袁磊，谷瓊.基于“四期六段”模式的C語言教學(xué)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2012.5：40-42

[2] 曹文平，熊啟軍.多元教學(xué)模式在C語言教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].教育理論與教學(xué)研究，2012.6：31-32

[3] 丁海燕，袁國武，周小兵，白孟堯.高級語言程序設(shè)計(jì)案例式教學(xué)模式的探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2011.4：65

[4] 袁磊，李勇.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（C語言）[M].科學(xué)出版社，2008.

[5] 李文虎，徐明星編著.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第3版）[M].清華大學(xué)出版社，2010.