《面向结构程序设计》高职教材改革思路与实践

石光华

如何解决工程环境下的结构化编程问题，是高职计算机类专业“面向结构程序设计”课程改革的基本任务。四年来，作者一直在教学第一线进行课程改革，深刻认识到高职教材在指导思想、教学内容、实训设计等诸多方面必须进行大胆的改革与创新。本文具体论述了教材改革创新的思路与实践。

创新的指导思想

高职计算机专业学制短，技能要求高，而大部分学生的抽象思维能力较差，要达到“因材施教，提高技能”的目标，《面向结构程序设计》教材必须在如何裁剪知识点，构建结构化编程的工程应用框架方面进行创新。经过四年的探索，我们确立了与传统的《C语言程序设计》完全不同的定位，明确了高职教材的“四个特点”：

（1）高职的C语言不是“C语言语法大全”

传统的C语言教材把C语言本身当成研究的对象，总是试图面面俱到地讲解C语言的方方面面，不适合高职使用。我们本着一切以工程实用为原则，围绕构建结构化编程的工程应用程序框架的目标，通过建立函数框架、主程序框架到应用程序框架，以案例驱动的方式，具体讲解了工程应用程序的编写过程。

（2）高职的C语言不是“数据结构基础”

传统的C语言教材，把C语言的学习和“数据结构”的内容结合起来，这样的结果是把C语言的学习引向解决抽象的数据结构问题，对高职的学生来说，老师教得辛苦，学生学得痛苦，因此，我们去掉了排序、链表等比较抽象算法的讲解，增加了使用“状态变量”控制程序功能、用户身份识别、动态数组使用、文件读写错误处理等实用内容。

（3）高职的C语言不是“程序设计基础”

传统的C语言教材承担了讲解“程序设计基础”的任务，这样的结果是没有时间讲解C语言中比较深入的技能。因此直接从建立函数框架开讲，强化用函数实现结构化编程的方法，可以让学生学到工程应用的技能。

（4）工程化的编写风格

对全书所有的案例和例题必须进行通盘的考虑，在循环、数组、指针、函数和结构化设计等单元，所有的例子都有前后的联系，强调内容的前后衔接，特别注意工程规范的引入，在变量的命名、程序格式方面，均按工程要求进行。

适用的技能与内容

根据在企业工作的实际经验，把要求学生掌握的C语言的基本技能，归纳为“八个掌握”：掌握C语言程序的基本结构；掌握编写并使用自定义函数的方法，能够使用系统函数；掌握一维数组在字符处理中的应用；掌握对一维、二维数组进行遍历的方法；掌握使用指针进行一维数组遍历的方法；掌握使用动态结构数组的方法；掌握使用文件保存数组数据的方法；掌握主程序中使用函数建立功能模块的方法，能用流程图描述简单问题的算法，能够根据流程图和算法，编制出相应的C语言程序。

“八个掌握”构建了学生使用C语言的基本技能，这些技能不是孤立的讲解，而是贯彻到案例设计的“三结构”、“四循环”中。

“三结构”是指学生要学习三个成绩管理软件的编程，分别是基于一维数组、二维数组和动态结构数组。选择数组作为基本的数据结构，一方面是贴近学生的认知水平，二是可以保持适当的连贯性。

“四循环”是指编写基于“三结构”的每一个成绩管理软件过程中，教材中提供四个以上的程序版本，引导学生改写、增加函数，并采用工具软件Beyond Compare,比较不同的程序版本之间的差异，让学生直观地看到软件的功能是如何一步一步构建起来的。通过不断反复的比较，学生就可以掌握结构化程序设计的过程和方法。

为了帮助学生掌握C程序的基本结构，在教材中还提出了两个创新：

（1）通过定义预处理区、变量声明区、执行语句区“三大区域”为特色的C程序的基本框架，让学生树立正确的程序格式与规范。

我们提出把一个基本的C程序从上到下分成三个区域。预处理区域：用于书写程序相关的预处理文件；变量声明区域：用于书写变量的声明；执行语句区域：用于书写执行语句。

这三个区域的顺序不能交换，只能是按规定的顺序书写，而程序也是按这个顺序执行。

“三大区域”概念的提出，明确规定了程序的基本框架，让学生从一开始就按固定的格式进行编程，养成良好的编程习惯。

【例1】程序的基本框架，如图1所示。

通过在变量声明区域定义要用的变量，在执行语句区域书写计算方法，程序就可以完成不同的功能，程序的基本结构并没有变化。事实上，我们要求学生以后写程序，都要在这个基本框架上进行改写。

（2）提出了使用函数的“三大步九要素”的基本方法，让学生掌握函数完整清晰的概念。

结构化程序设计的核心是函数的使用，正确使用函数，特别是使用自定义函数涉及的知识要点很多，在C语言中函数的书写又很灵活，这种灵活性对初学者来说并不是好事，往往让人找不到规律。我们提出的使用函数的“三大步九要素”的基本方法，在教学中取得了很好的效果。

【例2】程序使用函数的基本框架，如图2所示。

所谓“三大步”，是指我们在使用自定义的函数时，应该按【例2】所示的框架，对函数进行声明、定义和调用。三大步的顺序不要搞错。

所谓“九要素”，是指函数声明的三要素：返回值的类型、函数的名字、参数的类型和参数的个数。函数定义的三要素：参数、功能、返回值。函数调用的三要素：名字、参数、返回值。通过对“九要素”的理解掌握，学生能够建立起使用函数的清晰框架。

在案例选择上，全部采用工程实际和实际生活中的案例。例如，选择执行语句，在讲解了条件的表达方式后，我们只讲三种情况的处理：1）单项选择语句 if (条件)语句;2) 双项选择语句if (条件)-else语句; 3) 多项选择语句switch-case语句。讲解条件的表达时，则强调把生活中的要求转化为程序中的语句，不再是传统的 if(a > b)。

例如：如果晚上6点（包括6点）以后或者气温低于18度，我就加衣服。

如果我们用time来表示时间，用temperature来表示气温，那我们可以这样来写：

if((time >= 18)||( temperature < 18))printf(“adding dresses!”);

经过这样的训练，引导学生用程序来表述和解决生活中的问题。在教材的编写中，始终抓住这一点：以教育心理学中的联结学习理论为指导思想，采用不断改写程序的办法，总是从实际问题入手，通过提出问题、讨论解决方法、实际动手解决、分析不同的解决方案来总结提高，各个环节环环相扣，通过反复练习与强化，让学生在旧知的基础上探索新知，在新知的不断探索中获得学习的快乐。

工程化的实训设计

结构化程序设计的教学中，如何让学生建立起结构化程序的框架，理解主函数和功能函数的不同作用是很困难的。一个简单的成绩管理软件，代码就超过300行。对初学者来说，看懂超过100行的程序就需要很长时间，又如何在短短的课堂时间里，让学生通过增加/改写函数来增加功能？这也就是很多学生学完了C语言程序设计，依然不能编写一个简单的应用程序的主要原因。

我们按照案例设计的“三结构”、“四循环”原则，设计了12个实训项目，每个项目发布一个程序版本，并在教材附送的光盘里，提供了全部程序的电子版本和相应的工具软件Beyond Compare,学生可以方便地比较不同的程序版本之间的差异，直观地看到软件的功能是如何一步一步构建起来的。程序的第一个版本，就是一个主函数，不超过10行，只显示程序的几项功能菜单，学生很容易理解。然后通过发布第二个、第三个版本，每一个版本实现或改进一个菜单的功能，直到最后版本。

对高职学生的技能培养，实训是很重要的环节。我们采用了项目驱动的思想来设计实训项目，每一单元的实训，都是构成最终程序的不同版本，在教材中共发布程序版本12个，构成了实用的软件框架。学生相当于参与了一个中等复杂程度的软件开发，积累了经验。在今后的实际工作中，完全可以以此为模板，进行结构化程序的开发。

在《C语言程序案例教程》的课程设计中，学生对主函数与模块函数的理解更加深入，可以看懂超过300行的C语言源程序，理解基于动态结构数组的成绩管理系统，掌握主函数的设计方法，并按照工程规范的格式写出自己的函数。回想在三年前没有进行改革的时候，只要是超过10行的程序，学生就普遍反映看不懂，学生编程能力的提高十分明显。