文章编号:1672-5913(2008)18-0105-02
摘要:本文在分析了C语言程序设计课程的教学现状和教学困境的基础上,对比自然语言和程序设计语言的共性以及C语言的特殊性,提出了“从概念入手,侧重程序阅读和程序设计能力培养”而非“语法研究”的教学角度。
关键词:C语言;程序设计;教学内容;教学角度
中图分类号:G64 文献标识码:A
1教学现状
在高等学校的本科教育中,“C语言程序设计”几乎成了所有专业的必开课程,从计算机科学与技术、软件工程、网络工程等相关专业,到电子信息类理工科各专业,乃至理工科院校的所有非计算机专业,有的是专业基础课,有的是公共必修基础课,有的是“非计算机专业的计算机基础课”。只是课程名稍有差异,常见的有“C语言程序设计”、“高级语言程序设计”、“C语言”、“C程序设计”、“结构化程序设计”等。无论叫什么样的课程名,也无论是哪类专业,其课程的教学要求和教材选用却无太大差别,只是课时分配差异较大。
从网络调查的16所不同类型高校的“C语言程序设计”教学大纲看,普遍都包含“通过本课程的学习,使学生了解有关程序设计的基本概念、术语及C语言的特点,掌握C语言基本数据类型、语法规则、程序控制结构、常用的标准库函数,培养学生的程序设计技能,初步积累编程经验”的教学基本要求;约百分之八十左右的“C语言程序设计”课程都选用由谭浩强主编、清华大学出版社出版的“C程序设计”作为主教材;课时分配从30~108课时不等,其中80课时以上的多为应用型本科院校的计算机相关专业以及综合性大学的非计算机专业,理论课时与实验课时的比例一般为1:1到1:1.2。与此同时,其他专业基础课(如计算机组成原理、操作系统、数据结构等)的课时一般为54课时,最多不超过72学时。相比之下,“C语言程序设计”所占课时是其他专业基础课的1.5倍至2倍。
从教学目的看,非计算机专业的“C语言程序设计”课程主要目的是“掌握语法规则和程序结构,具备一定的程序设计能力”,而计算机相关专业的“C语言程序设计”课的教学目的则要分为三个层次,一是使学生全面理解计算机程序设计语言的基本内容和结构;二是通过算法掌握程序设计的基本方法和步骤,并具备一定的程序设计能力;三是为后续课程的算法描述和其他程序设计语言的学习奠定基础。
2教学误区
从以上的教学现状(特别是课时分配)看,长期以来,“C语言程序设计”的课程教学存在“教学内容背离教学要求和教学目的”的误区,主要表现在教材误区、讲授误区和考核误区三个方面。
2.1教材误区
国内高校的“C语言程序设计”课大多选用谭浩强主编、清华大学出版社出版的“C程序设计”[1]为主教材,目前使用的是2005年7月修订出版的第三版,教材共363页,主体内容分为14章,其中,第3章的数据类型与表达式占用30页,第4章的格式输入输出占用12页,前9章共占用218页,后5章共占用145页。占用如此大篇幅的原因是教材中除了介绍相关语法格式外,还增加了相当多“特殊格式”和“特殊情况”的解释和说明,因此,该教材的最大优点就是“内容详尽、解释清晰”。然而,对于初学者来说,学习计算机程序设计语言就是为了“为计算机描述求解问题的过程”,过于详细但又远离现实问题的“特殊格式”和“特殊情况”的解释,使得学习内容复杂化,增加了程序设计语言学习的难度,误导了学习者的学习重点,由此也赋予了该教材无法掩饰的缺点,那就是教材编写的指导思想和教材内容的组织脱离了高校各专业“C语言程序设计”课程的教学目标,过分强调语法细节而忽略了程序设计语言的“正向表达能力”的应用,过分强调“语言的灵活性”而导致教材主体内容的“复杂化”,从而误导“C语言程序设计”课程的教学内容朝着“重语法学习、轻算法描述”的“语言研究”方向发展。
2.2讲授误区
由于教材内容的“复杂”,课堂讲授自然需要较多课时,教学重点当然也放在了“语法研究”上。从网上下载的“C程序设计(第三版)”的配套教学课件以及有关院校的“C语言程序设计”教学课件的内容组织上可以清楚的给出以上判断。“语法研究”型的课堂讲授,更加放大了教材对“C语言程序设计”课程内容的“扭曲”程度,给学生提供了错误的程序设计语言学习方法,把简单问题复杂化,更为严重的是,挫伤了学生学习计算机程序设计语言的兴趣和积极性,把本应“主动学习”的课程成引入了“被动学习”的歧途,直接导致“懂语法、会做题,但不会编程序”的教学后果。
2.3考核误区
多年来,“C语言程序设计”的主体考试内容就是“语法”,无论是选择题、填空题还是程序阅读题,大多都无法逃脱“语法”的束缚。考试方式以笔试为主。这在某种程度上肯定了“语言研究”的教学角度,促使“C语言程序设计”的教学重点更向“语法研究”的方向倾斜,最终误入“增加课时,强化语法,还是不会编程序”的怪圈。
3应有的教学角度
按照网上调查的各专业教学大纲中“培养具有一定程序设计能力”的教学目的,“C语言程序设计”课程的教学落脚点应该更确切的理解为培养“能用程序设计语言描述求解问题过程”的一般程序设计者,而不是造就“全面掌握程序设计语言语法、能设计高效、难懂程序”的程序设计语言方面的“作家”。因此,“C语言程序设计”课程教学相当于自然语言中的“基本语言能力”教学,而不是“语言研究”或“高级写作”能力培养。
3.1自然语言与计算机程序设计语言
计算机程序设计语言是用人和计算机都能识别的方式描述计算机求解问题过程的过程描述语言,它具有和人所使用的自然语言相同或相似的组成和结构特点,对于已经掌握了至少一门自然语言(比如汉语或英语)并具备一定文化程度的人来说,学习一种计算机程序设计语言并非难事。自然语言的基本组成包括符号集合、字、词、句、数据及其运算规则等基本要素,学习过程包括认识符号、发音、识字、组词、学语法并造句、学文法并写短文、练习写文章等基本阶段,在具备了基本的语言能力之后,扩充词汇量和提高写作能力将成为终身学习的基本内容。按照自然语言的基本组成和学习过程,也可将计算机程序设计语言的基本组成归纳为字符集、标识符(常量、变量、保留字等)、数据类型、运算符、表达式、语句、程序格式等基本要素,其中,字符集和数据类型是定义程序设计语言的基础,字符按一定规则组成标识符,用来充当常量名、变量名或其他标识,在自然语言中被人们公认的特殊标识符被赋予特定的语言含义,专门为语言系统所用(用户不得再次定义其意义),称为保留字;字符集中的特殊符号(如+、-、*、/)被赋予特定的运算意义(如加、减、乘、除)称为运算符;不同数据类型的常量、变量用运算符按一定规则连接起来组成的式子就构成表达式;将特定的保留字与表达式等语言要素按照语法规则组合起来就形成相应的语句;将语句按照要描述的求解问题的逻辑顺序排列起来,就构成了某种程序设计语言求解特定问题的一段程序。
3.2C语言的特殊性
一方面,C语言是程序设计语言的一种,具备一般程序设计语言的基本组成要素和结构特点。另一方面,C语言能成为面向过程的结构化程序设计语言的代表,也有其自身的特殊性。首先,C语言的数据类型极为丰富。除了基本数据类型外,还有构造类型、指针类型、空类型和用户自定义类型,其中,构造类型包括数组、结构体(struct)、共用体(union)和枚举类型(enum)等四种数据结构。其次,C语言具有位操作能力。除了能够对各类变量进行操作外,C语言还具备“按位”进行逻辑“与”、“或”、“非”、“异或”运算和“左”、“右”移位运算,这使得C语言具备了更强的系统开发能力。第三,C语言具有显著的结构化程序设计能力,并通过完整的函数定义来实现。第四,C语言的最大特点就是“语法限制不严,解释灵活”。第五,C语言允许直接访问物理地址,可直接对硬件端口进行操作。第六,C语言没有输入/输出语句,信息输入/输出功能由标准函数库中相应的I/O函数来完成。
C语言的这些特殊性,决定了C语言的教、学过程不同于其他程序设计语言的教学过程。
3.3C语言的教学角度
根据一般程序设计语言的基本组成与结构特点,结合C语言的特殊性,“C语言程序设计”课程的教学角度应该是:从介绍程序设计语言的基本概念入手,重点介绍语言的“正
向”设计功能而非“特殊格式”或“特殊语法”说明,侧重学生的程序阅读和程序设计能力培养,从教学内容的广度和深度两个方面,恰当把握教学角度。
“C语言程序设计”课程的内容可分为三个基本模块,教学过程从第一个模块切入,逐渐扩展到第二和第三个模块。第一个模块可称为“程序设计语言公共模块”,主要包括程序设计语言的基本概念、程序设计语言的基本要素(字符集、标识符、常量变量以及保留字、基本数据类型、运算符、表达式、语句与控制结构、程序结构以及程序书写规范等)以及输入/输出格式等内容;第二个模块是C语言的主体,主要包括函数、数组、指针、文件等;第三个模块是高级编程内容,主要包括结构体(struct)、共用体(union)、枚举类型(enum)以及用户自定义类型等。
在教学深度方面,各模块的教学重点应放在“规范的语法描述和直观易懂而且正确的语义表述上”,避免涉及各种过细的“不符合人类阅读习惯”的语义描述,暂时避开“特殊格式”或“特殊情况”的纠缠,摆脱“研究语法”的错误向导。在此基础上,第一模块的教学可与自然语言相比对,通过学生已有的自然语言学习经验和语言要素,使学生快速建立程序设计语言的基本概念,正确理解程序设计语言的基本要素及其关系,掌握基本语法和程序基本控制结构(顺序、选择、循环),并通过算法归纳求解问题的过程,正确理解算法不同描述方式(自然语言、传统流程图、N-S流程图、伪代码、程序设计语言)的作用和差异,特别是从“问题”到“程序”的渐进转化过程,从而培养学生的基本程序设计能力。通过第二模块的教学,使学生明确函数、数组、指针、文件等概念和作用,掌握它们的定义和引用方法,能进行相应数据类型的编程,进而掌握用函数定义的结构化模块程序设计的方法;通过第三个模块的教学,将程序的数据处理能力扩展到结构体、共用体、枚举类型以及用户自定义类型等复杂数据类型的处理上来,通过恰当的例子应用这些数据类型,向学生展示C语言强有力的数据表示和处理能力。
另外,可以将C语言中的“语法灵活性”和不同部分的各种“特殊情况”分类总结,归纳整理成“语言参考手册”等形式,以附录的形式提供给学生,以便需要时“备查”。这样既可节省教学课时,又可向学生提供学习语言的主动权。
3.4教学策略和方法
“C语言程序设计”属语言类课程,教学过程充满了逐步完善和熟练的基本特点,因此,从教学安排的策略上要分重点、分阶段逐步进行,每个阶段的教学方法应该采用建立在一定基础上的有重点的“部分教学法”,以核心内容为基础,向外逐渐延伸,部分学习,渐进掌握。尽可能避免不分主次、不论难易、不顾急缓,盲目一次性扫清各类知识点的“地毯式”教授方法或学习方法,同时强调自学和上机验证,强化在特定环境下(如Turbo C++ 3.0)的程序设计训练,做到“精讲多练[2]”,从小程序练起,逐渐过渡到求解较大或实际问题的程序设计上来。
4结束语
从目前的教学现状看,无论是计算机相关专业,还是理工科的电子信息类专业,乃至综合性大学的非计算机专业,“C语言程序设计”的课程教学均占有重要的教学地位,在全面提高教学质量和教学效率的今天,不同类型专业结合自身优势和程序设计语言类课程的特点,选择合适的角度组织和实施“C语言程序设计”课程的教学活动非常重要,而且很有必要。笔者的教学实践证明,避开“语法研究”的程序设计教学不仅可减少课时,更可提高学生利用程序设计语言“表述求解问题过程”的能力。
参 考 文 献
[1] 谭浩强.C程序设计(第三版)[M]. 北京:清华大学出版社,2005:1-363.
[2] 雷学生,胡多.C语言程序设计教学方法探讨[J]. 计算机教育,2006,(6).
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