宋建萍

【摘 要】C語言語法豐富、結(jié)構(gòu)靈活、功能強大，應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛。但也因為較為抽象，對初學(xué)者來說，難以透徹理解和掌握，導(dǎo)致不能達(dá)到學(xué)以致用的目的。本文以“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容為例，選用適合的教學(xué)方法，對較為抽象的知識點，采用趣味形象的案例進(jìn)行導(dǎo)入，易于被學(xué)生理解和接受，也調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；由淺入深，循序漸進(jìn)，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，幫助學(xué)生理清編程思路，快速入門和提高，從而有效地提高C語言課堂的教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】C語言；循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計；案例；計算思維

0 引言

C語言作為一門計算機編程語言，自1978年面世至今，仍非常流行，這源于它“語法簡潔、數(shù)據(jù)類型及運算符豐富、結(jié)構(gòu)表現(xiàn)力好、能面向底層系統(tǒng)開發(fā)和上層應(yīng)用”等諸多優(yōu)點。因此，不同高校的許多非計算機專業(yè)，特別是理工類專業(yè)，都把C語言作為一門必修的計算機公共基礎(chǔ)課程來開設(shè)；在全國計算機等級考試的二級科目中，“C語言程序設(shè)計”也是報考人數(shù)較多的考試項目。

C語言如此熱門，但對于對非計算機專業(yè)的學(xué)生而言，想學(xué)好這門編程語言，也非易事。究其原因，主要源于以下方面：

（1）課程學(xué)時壓縮，教師的課堂授課容量有限，而課程內(nèi)容多、難點多，學(xué)生僅靠有限學(xué)時，難以達(dá)到系統(tǒng)學(xué)習(xí)的目的。

（2）課程中許多內(nèi)容較為抽象，理解起來有一定難度，教師授課中能否做到形象生動、深入淺出，也會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和吸收效率。

（3）對語句及程序結(jié)構(gòu)、執(zhí)行流程缺乏細(xì)致理解，對問題的抽象計算思維能力難以形成，從而導(dǎo)致編程解題困難，導(dǎo)致對該門語言的學(xué)習(xí)流于“皮毛”而無法學(xué)以致用。

以上種種原因，都影響著C語言課程的教學(xué)效果。在教學(xué)中常常出現(xiàn)的現(xiàn)象是：多數(shù)學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)的時候熱情挺高，當(dāng)遇上“循環(huán)”、“數(shù)組”、“指針”等一些較為抽象的難點，就像遇到了難以跨越的高門檻，逐漸產(chǎn)生的畏難情緒導(dǎo)致中途放棄，能夠以較大的學(xué)習(xí)熱情堅持到課程結(jié)束、且掌握及運用情況較好的學(xué)生比例并不多。因此，在教師的教學(xué)中，將課程的學(xué)習(xí)特點與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有效結(jié)合，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，針對教學(xué)中學(xué)生普遍認(rèn)為的難點內(nèi)容，靈活運用多種教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生在C語言的學(xué)習(xí)過程中體會到學(xué)習(xí)的目標(biāo)性、求解問題的興趣感和能解決問題帶來的成就感，保持學(xué)習(xí)的動力和熱情，避免“教”與“學(xué)”脫節(jié)變成兩張皮，才能有效地保障C語言課程的教學(xué)效果。

1 C語言難點及教法分析，以循環(huán)為例

C語言學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的疑難知識點較多，在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計部分，“循環(huán)結(jié)構(gòu)”相較“順序結(jié)構(gòu)”和“分支結(jié)構(gòu)”而言，較為抽象，雖然語句簡潔，但運用靈活，需要加強理解并進(jìn)行問題抽象和算法設(shè)計思維訓(xùn)練。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，容易在這一關(guān)上卡住。因此，循環(huán)結(jié)構(gòu)也被視為學(xué)習(xí)C語言的第一道門檻。那么，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，如何進(jìn)行知識的導(dǎo)入，才能讓“循環(huán)”從抽象變?yōu)樾蜗?，從而更容易被學(xué)生理解和接收呢？

（1）欲用循環(huán)進(jìn)行編程，概念理解應(yīng)先行。

“循環(huán)結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)之初，“循環(huán)”的概念需要溫習(xí)。生活中常見的循環(huán)的例子有很多，比如，每年春夏秋冬四季的輪回、每天的日出日落、大自然中水的循環(huán)、早晨我們圍著操場轉(zhuǎn)圈跑步，等等。教師著重通過這些例子，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到循環(huán)的本質(zhì)，即：循環(huán)表達(dá)的是一組重復(fù)進(jìn)行的過程；這組過程的重復(fù)，往往是有條件、可終止的。用C語言編程來表達(dá)一組重復(fù)過程的進(jìn)行，有專門的循環(huán)語句，也是針對有條件、能夠終止的循環(huán)。

（2）語句的理解是運用之本，注重其結(jié)構(gòu)與流程。

循環(huán)語句的學(xué)習(xí)，以“while語句、do-while語句、for語句”這三種基本語句為主。其中，while語句稱為“當(dāng)型”循環(huán)，最符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律；do-while語句同while語句相近，但執(zhí)行流程略有不同；for語句最為靈活而學(xué)生應(yīng)用最易出錯。因此在循環(huán)語句的教學(xué)上，若從while語句的學(xué)習(xí)和運用開始，引入一些趣味性的編程示例，能夠幫助學(xué)生快速理解和領(lǐng)會循環(huán)語句的基本用法。

例如，經(jīng)過前面課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對輸出“Hello，world！”的程序已經(jīng)非常熟悉，換一種情境，假如一個男孩要向心愛的女孩表白，羞于開口，借程序表達(dá)。則對程序語句稍作變換，輸出“I love you， girl！”。基礎(chǔ)程序如程序1所示。

程序1：

#include

void main（）

{

printf（“I love you， girl?。躰”）；

}

學(xué)生已非常清楚程序的輸出是“I love you， girl！”。一句表白不足以表達(dá)愛慕的心意，因此男孩又對程序1作了修改，如程序2所示。

程序2：

#include

void main（）

{

while（ 1 ）

{

printf（“I love you， girl！ ＼n”）；

}

}

僅僅加了while（1）這個部分，程序的輸出結(jié)果令學(xué)生大感意外和驚嘆，學(xué)生通過此例，感受到了循環(huán)語句的強大表現(xiàn)力。由此引出while語句的語法結(jié)構(gòu)，介紹“當(dāng)型”循環(huán)的特點，指出“循環(huán)條件”和“循環(huán)體”這兩個關(guān)鍵組成部分，及語句的執(zhí)行流程。程序2的輸出是無限次的，若要限制輸出的次數(shù)，則可引入一個控制次數(shù)的變量，因此再次修改程序，引入一個能夠控制循環(huán)次數(shù)的變量，變化如程序3所示。

程序3：

#include

void main（）

{ int i = 1；

while（ i <= 10 ）

{

printf（“I love you， girl！ ＼n”）；

i = i + 1；

}

}

則程序3的輸出得到了有限次的控制。在這個程序中，注意引導(dǎo)學(xué)生分析變量i的相關(guān)部分：i的起始值設(shè)置、i值滿足的條件以及i的值是如何變化。i的取值決定著循環(huán)能否執(zhí)行下去，因此它可視為循環(huán)的控制變量。

（3）循環(huán)過程需抽象，計算思維應(yīng)強化。

前面例舉的編程問題，因為重復(fù)執(zhí)行的過程簡單直接，較易被學(xué)生認(rèn)識和接受。但在實際編程問題中，其求解過程能否用循環(huán)語句來表達(dá)，需要結(jié)合問題中數(shù)據(jù)的處理要求，仔細(xì)分析求解過程是否具備可重復(fù)計算處理的規(guī)律，若有，則可進(jìn)一步提煉出重復(fù)的過程有哪些操作、重復(fù)的條件是什么，找出這兩個關(guān)鍵的要素，再使用循環(huán)語句表達(dá)，并結(jié)合重復(fù)過程前的數(shù)據(jù)狀態(tài)給出循環(huán)前的初始狀態(tài)表示。這個問題分析和數(shù)據(jù)處理的計算過程的抽象，就是對學(xué)生的計算思維進(jìn)行訓(xùn)練和強化運用的過程。

以計算1+2+3+…+100為例，這個問題如何抽象成一組可重復(fù)進(jìn)行的計算過程？若結(jié)合學(xué)生日常生活中存錢的例子，則抽象過程會變得比較生動有趣、易于理解。假設(shè)某學(xué)生要攢錢買電腦，制定了一個100天攢錢行動的計劃并堅持實施，分析其實施過程：

儲錢罐s，初始為空，即s=0；

第1天，往儲錢罐中投1元錢，則s中的變化為：0+1=1，即s=s+1；

第2天，往儲錢罐中投2元錢，則s中的變化為：1+2=3，即s=s+2；

第3天，往儲錢罐中投3元錢，則s中的變化為：3+3=6，即s=s+3；

……

第i天，往儲錢罐中投i元錢，則s中的變化為：s=s+i；

……

第100天，往儲錢罐中投100元錢，則s中的變化為s=s+100；

第101天，計劃完成，收手。砸破儲錢罐數(shù)錢，則s里的總錢數(shù)就是1+2+3+…+100的和，已能買到一部性價比不錯的電腦。

分析此實施過程，就是在重復(fù)地往儲錢罐投錢。試著讓學(xué)生提煉重復(fù)的操作，很顯然有：s=s+i；，而i也在變化，是怎么變化的？經(jīng)過觀察，每一天里，i的值都是在前一天i值的基礎(chǔ)上增加1，則可表示為：i=i+1；。每一天的過程里，都是這兩條：s=s+i； i=i+1；，從而形成重復(fù)的過程。重復(fù)的條件是什么？根據(jù)計劃制定和實施的天數(shù)是100天，超出100天則停止。因此可根據(jù)i的取值來定重復(fù)的條件i<=100。則用循環(huán)語句可表示為：

while（ i <= 100 ）

{ s = s + i ； i = i + 1； }

分析s和i的初始狀態(tài)，可在while循環(huán)之前加上：s=0； i=1；。則完整的程序表達(dá)，即為程序4。

程序4：

#include

void main（）

{ int s = 0， i = 1；

while（ i <= 100 ）

{

s = s + i； i = i+1；

}

}

1+2+3+…+100的計算過程抽象，是一個頗具代表性的例子。以這類問題的抽象過程為基礎(chǔ)，另有如：1～100的偶數(shù)和、1+1/2+1/3+…+1/100計算、以及格里高利公式求解圓周率等類似的一些迭加計算的問題，可在此基礎(chǔ)上加強分析過程的訓(xùn)練，促使學(xué)生建立起數(shù)據(jù)分析和抽象、及抽象求解過程的計算思維能力，形成對一類問題求解方法的認(rèn)知，并強化編程表達(dá)；然后逐步擴展、加入其他抽象類問題，再進(jìn)行抽象分析的思維訓(xùn)練并強化編程。抽象思維分析訓(xùn)練和編程強化語言運用雙重過程相結(jié)合，反復(fù)進(jìn)行，從而加強學(xué)生運用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計的能力訓(xùn)練。此外，教師結(jié)合課堂內(nèi)容，設(shè)計適量的課下編程練習(xí)并及時監(jiān)督和檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，加強學(xué)習(xí)方法溝通和交流，也是十分必要的。

（4）循環(huán)有終止和中止，需要分清楚。

循環(huán)的終止和循環(huán)條件相關(guān)，若循環(huán)條件不成立，則循環(huán)終止。而循環(huán)的中止，是指循環(huán)的循環(huán)體正在執(zhí)行過程中，因其他條件不成立而中途停止。中止分兩種情況：一種是停止后不再回來執(zhí)行循環(huán)，用break；，一種是停止當(dāng)前一次循環(huán)后再進(jìn)行下一次循環(huán)，用coninue；。具體運用，也可結(jié)合日常生活中的例子進(jìn)行舉例。

例如：班上某同學(xué)某學(xué)期上課，正常情況下，從1周上到19周，但第8周時因生病請假，第9周繼續(xù)回來上課，此時就可表達(dá)為：

i = 1；

while（ i <= 19 ）

{

printf（ “第%d周，正常上課”， i ）；

if（ i == 8 ） { printf（“第%d周，病假”， i）； continue； }

i++；

}

若該同學(xué)的病需要長期住院，導(dǎo)致從第8周開始的課全部請假，則需用break；，語句表達(dá)為：

i = 1；

while（ i <= 19 ）

{

printf（ “第%d周，正常上課”， i ）；

if（ i >= 8 ） { printf（“第%d周后，長期病假”， i）； break； }

i++；

}

簡單的示例有助于幫助學(xué)生快速理解相關(guān)語句的用法，加深對語句功能印象，再結(jié)合其他編程實例進(jìn)一步加強對這些語句的運用，起到融會貫通的效果。

另外，嵌套循環(huán)的流程理解對學(xué)生來說，也是一個難點。在充分理解了單層循環(huán)并能熟練運用的基礎(chǔ)上，也可引入貼近生活實際的形象例子，將雙重嵌套的循環(huán)運用起來，結(jié)合實際過程，理解嵌套循環(huán)的流程，結(jié)合典型的編程問題，將嵌套循環(huán)運用于求解過程表達(dá)，加強編程應(yīng)用。

2 小結(jié)

在教學(xué)過程中，學(xué)生的“學(xué)”是過程，“學(xué)好”是結(jié)果，“學(xué)好”的標(biāo)準(zhǔn)是什么？對于一門編程語言來講，則是能理解和掌握語言本身的表達(dá)方式和方法，進(jìn)而能靈活自如地運用這個語言工具來“表情達(dá)意”——即求解實際問題，能夠表達(dá)該問題的具體求解過程。在具體問題的編程上，僅掌握語法的表達(dá)是不夠的，許多較為抽象的問題，還需運用抽象思維分析和設(shè)計問題的求解過程。因此，在教的過程中，針對不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，選擇適合的教學(xué)法，幫助學(xué)生化解疑難點，注重從計算思維上對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)問題求解的規(guī)律，設(shè)計正確有效的求解算法，加強編程實踐，才能促使教學(xué)相長，讓學(xué)生真正掌握和運用好這門編程語言。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚浩強.C程序設(shè)計（第4版）[M].清華大學(xué)出版社，2010，6.

[2]劉永春.C語言教學(xué)中的難點分析與多種教學(xué)方法的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇， 2012，10.

[3]孫麗君，楊志強，高枚.圍繞計算思維培養(yǎng)的程序設(shè)計課程改革[J].計算機教育，2013，5.

[4]黎昂，曾力軍，李澤軍.高校非計算機專業(yè)C語言程序設(shè)計教學(xué)方法探索[J]. 課程教學(xué)研究，2012，7.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]