基于“阶梯递进”模式《C语言程序设计》主讲教材的设计

肖 捷 肖海容

（1.东莞理工学院 计算机学院，广东东莞 523808；2.东莞理工学院 图书馆，广东东莞 523808）

基于“阶梯递进”模式《C语言程序设计》主讲教材的设计

肖 捷1肖海容2

（1.东莞理工学院 计算机学院，广东东莞 523808；2.东莞理工学院 图书馆，广东东莞 523808）

培养学生编程能力是《C语言程序设计》课程教学的重点，其教材必须围绕“程序设计”来组织内容，以适应课程教学的要求。本文基于“阶梯递进”模式，研究设计了一套《C语言程序设计》主讲教材的构建方案，该方案将教材划分为程序设计主线和语言知识辅线两条线索。程序设计主线基于“案例分析—模仿改写—独立编程”的“阶梯递进”模式，侧重学生程序设计能力的培养；语言知识辅线基于程序设计主线中涉及到的相关语言知识进行组织，为程序设计主线服务，力求讲解清楚，详略适当。实践证明，该方案有效地改进了“传统”教材存在的诸多问题，具有较好的完整性、科学性、创新性和可操作性等特点。

阶递递进模式；教材设计方案；程序设计；语言知识

程序设计是高校一门重要的计算机基础课程，它以编程语言为平台，介绍程序设计的思想和方法。学生通过课程学习，不仅要掌握程序设计语言的知识，更重要的是在实践中逐步掌握程序设计的思想和方法，培养学生问题求解和程序语言的应用能力［1］。目前，C语言已被许多高校列为程序设计课程的首选语言。

培养学生编程能力是《C语言程序设计》课程教学的重点，教学必须围绕“程序设计”来展开，一方面，教师必须精讲大量的程序设计案例，着重培养学生问题分析、问题求解和语言应用的能力，另一方面，学生必须通过大量的编程训练，在实践中掌握程序设计语言，培养程序设计的基本能力，并逐步理解和掌握程序设计的思想和方法［2］。因此，教材必须围绕“程序设计”来组织内容，以适应课程教学的要求。本文基于“阶梯递进”模式，提出了构建《C语言程序设计》主讲教材的设计方案，并应用于具体的教材建设。

1 主讲教材的设计

1.1 设计思想

目前，介绍C语言的教材很多，但在多年的教学实践中，发现比较适合程序设计入门课程教学的教材并不多。现有的许多教材一般围绕语言本身的体系展开内容，以讲解语言知识特别是语法知识为主线，辅以一些编程技巧的介绍，不利于培养学生的程序设计能力和语言应用能力［3］。当然，C语言的案例教材也不少，但在案例分析时，问题分析和算法设计描述不够，主要突出程序代码和代码解析两个方面，也不利于培养学生问题分析和问题求解的能力。

基于传统教材的不足，本文提出了基于“阶梯递进”模式的主讲教材设计思想，将教材划分为程序设计主线与语言知识辅线两条线索，其中：

①程序设计主线：基于“案例分析—模仿改写—独立编程”的“阶梯递进”模式，以编程应用为驱动，通过案例和问题引入内容，重点讲解程序设计的思想和方法，侧重学生程序设计能力的培养［4］。“案例分析”基于问题求解的基本过程，即问题分析、算法设计、编写程序和调试运行4个过程，以前3个过程为重点，通过经典案例，突出讲解程序设计的思想、方法和编程风格。“模仿改写”是针对每节中的相关概念和“案例分析”，在每节的模仿改写练习中给出一些难度较低的相关问题，学生可以模仿案例完成，以加深理解，提高兴趣［5］。“独立编程”是“阶梯递进”模式的最后环节，在每章习题中给出一些难度稍大的编程问题，在前两个环节基础上独立完成并上机调试通过。

②语言知识辅线：基于程序设计主线中涉及到的相关语言知识进行组织，为程序设计主线服务，力求讲解清楚，详略适当。一般穿插在“案例分析”之后讲解。

1.2 教材结构和内容设计

在教材的结构设计上，强调编程实践，让学生从第1周起就练习编程，使程序设计主线贯穿始终。前两章简单介绍一些背景知识和利用计算机求解问题的过程，然后从案例出发，介绍顺序、分支和循环3种控制结构的最简单使用形式及函数的简单使用，使学生对C语言有一个总体的了解，并学习编写简单的程序，培养学习兴趣。第3章介绍C语言的基本数据类型和表达式，为后续章节做准备。从第4章开始，逐步深入地讲解程序设计的思想和方法，说明如何应用语言知识解决实际问题。

教材分成五个部分，包含13章内容和一个附录。第一部分：简单程序设计，学习编写简单程序，培养学习兴趣。包括第1～3章，第1章介绍程序与程序设计语言的知识以及利用计算机求解问题的过程。第2章从实例出发，简单介绍顺序、分支和循环3种控制结构的最简单使用形式及函数的简单使用，以及在实例程序中用到的语言知识，使学生对C语言有一个总体的了解。第3单介绍数据类型和表达式等基本语言知识，为后续章节做准备。第二部分：控制结构程序设计，基于简单数据类型，学习编写三种控制结构的程序。包括第4～6章，通过大量的案例分析，进一步分别介绍分支结构、循环结构以及函数结构的程序设计思想和方法，侧重基本知识和基本编程能力。第三部分：基于构造数据类型的程序设计，学习用模块化方法实现有一定复杂度的编程问题和基本算法等内容。包括第7～12章，第7章介绍数组类型的基本知识，并通过大量的案例分析，介绍模块化方法在一维数组、二维数组和字符串的编程应用。第8章介绍指针类型的基本知识，并通过大量的案例分析，介绍模块化方法在指针与数组相结合的编程应用。第9章介绍结构类型的基本知识，并通过大量的案例分析，介绍模块化方法在结构与数组、结构与指针类型的编程应用。第10章介绍链表的基本知识，并通过案例分析，介绍链表结构的基本操作和模块化方法在链表结构中的编程应用。第11章介绍共用体与枚举类型的基本知识，并通过案例分析，简单介绍共用体与枚举类型的编程应用。第12章介绍文件的基本知识，并通过案例分析，介绍文件结构的基本操作和模块化方法在文件结构中的编程应用。第四部分：综合应用程序开发，即第13章，学习用结构化程序设计方法实现复杂问题的编程。本章首先介绍结构化程序设计方法，接着介绍结构化程序设计方法在C语言中的实现技术，最后结合一个较复杂的案例，介绍结构化程序设计方法在C语言中的编程应用。第五部分：附录，包括4个子附录，以备读者速查。附录Ⅰ：常用字符与ASCII代码对照表；附录Ⅱ：C语言常用语法提要，分类描述C语言语法方面的主要特性。附录Ⅲ：C库函数，分类列出ANSIC的常用标准库函数。附录Ⅳ：常见错误分析，列出常见的编译错误、连接错误和运行错误，分析出错原因并给出相应的解决方法。

1.3 教材结构解析

由于教材篇幅大，不能对各章枚举解析。下面以教材重点章节“第5章循环结构程序设计”中的“5.1 while语句”为例，详细解析5.1节的组织结构，进而归纳教材结构的设计思想。第5章的目录结构如下。

5.1 节（5.1 while语句）基于“阶梯递进”模式，按照“案例分析—模仿改写—独立编程”的分步教学思想（即：教学做一体化）来进行组织。其中：

A.5.1.1引例

本小节通过一个经典案例，详细描述求解问题的基本过程，即“问题分析—算法设计—编写程序—调试运行”4个过程，以前3个过程为重点，突出讲解程序设计的思想、方法和编程风格［6］。在此基础上，引出while语句，并对while语句的语言知识进行解析。具体描述如下：

【例5-1】编写一个程序，输入一个班学生的成绩，求全班的平均成绩。

问题分析与算法设计：求全班平均成绩，需要先求全班总成绩和总人数。显然，这是一个求累加和与求计数的问题，其中：输入成绩、累加成绩和计数人数都是一个重复性过程，需要使用循环结构来实现。在这里，我们并不知道有多少个学生，也就是说事先不知道循环次数，但考虑到成绩没有负数，这样就可以把循环条件设定为：每当输入的分数大于等于0时就继续循环，当输入的分数小于0时就停止循环。算法用自然语句描述如下：

第一步：设置2个统计变量并赋初值：总成绩sum=0，总人数count=0

第二步：输入第一个学生分数=＞score

第三步：输入一批学生成绩，统计总成绩和总人数：当score＞=0时，重复下列三项工作。

①累加总成绩：sum=sum+score

②计数人数：coount=count+1

③输入下一分数=＞score

第四步：计算平均成绩：若count不为0，用公式sum=sum/count计算平均成绩

第五步：输出平均成绩sum

源程序清单：

/*输入一个班学生的成绩，求全班的平均成绩*/

#include＜stdio.h＞

void main（）

｛

float score，sum=0； /*sum：存放总成绩，初值为0*/

int count=0； /*count：存放学生数，初值为0*/

/*输入一批学生成绩，统计总成绩和总人数*/

printf（″Enter grades：″）； /*输入提示*/

scanf（″%f″，&score）； /*输入第一个学生分数*/

while（score＞=0）｛ /*循环条件：score＞=0*/

sum+=score； /*累加总分*/

count++； /*计数人数*/

scanf（″%f″，&score）； /*输入下一个学生分数*/

｝

/*计算并输出学生平均成绩*/

if（count！=0）sum=sum/count； /*计算平均成绩*/

printf（″Grade average is%6.2f″，sum）； /*输出平均成绩sum，保留两位小数*/｝

运行结果：

程序解析：本例使用while语句解决求累加和与计数的问题。程序首先输入第一个学生成绩，接着进入while循环语句求总成绩和总人数，循环条件是while后面括号内的关系表达式score＞=0，循环体语句包括由sum+=score、count++和scanf（″%f″，&score）三条语句构成的一条复合语句，循环结束后求平均成绩并输出结果。

while语句在C语言中用得比较多，它是通过判断循环控制条件是否成立来决定是否继续循环，又称“当型”循环，它的一般形式是：

while（表达式）

循环体语句

相关说明：

◆表达式：可以是任意合法的表达式，通常是关系表达式和逻辑表达式，表示循环条件。

◆循环体语句：可以是一条简单语句，也可以是一对花括号｛｝括起来的复合语句。表示要重复执行的语句。

执行流程：如图1所示。首先计算表达式的值，如果表达式的值为非0（“真”），就执行循环体语句，直至表达式的值为0（“假”），才结束循环并继续执行while语句的下一条语句。

特别说明：在使用while语句的时候，需要注意以下几个问题：

◆循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括号括起来，以复合语句的形式出现。如果不加花括号，则while语句的范围只到while后面的第一个分号处。在上例中，while语句中如无花括号，则while语句范围只到“sum+=score；”语句。

◆在循环体中应有使循环趋向于结束的语句，否则会出现“死循环”。在上例中，循环结束的条件是“score＞=0”，当班级成绩全部输完，一定要通过循环体内的“scanf（″%f″，&score）；”语句输入一个负数，才能退出循环，使程序继续往下执行。

◆while循环是先判断循环条件再决定是否执行循环体，若一开始循环条件就是“假”，则循环体一次都不执行。比如上例，当第一次输入的分数就为负数时，则循环体语句一次也不执行。

B.5.1.2用while语句编程

在5.1.1小节基础上，本小节再通过1个经典案例，进一步介绍while语句的编程应用。在案例介绍中，强调求解问题基本过程的规范化，即“问题分析—算法设计—编写程序—调试运行”，特别是“问题分析和算法设计”过程，以此加强学生逻辑思维能力的训练，进而培养学生问题分析和问题求解的能力。由于篇幅关系，【例5-2】就不再详细描述求解过程。

【例5-2】利用格里高利公式求π的近似值，要求精确到最后一项的绝对值小于10-4。计算公式：

C.5.1.3模仿改写练习

在5.1.1和5.1.2两个小节基础上，本小节主要针对5.1.1和5.1.2两个小节中的相关概念和“案例分析”，给出一些难度较低的相关问题，学生可以模仿案例完成，以加深理解，提高兴趣。

练习5-1：运行例5-1程序时，如果将最后一个输入数据改为-2，运行结果有变化吗?如果第一个输入数据是-1，运行结果是什么?为什么?

练习5-2：在例5-2程序中，如果对item赋初值0，运行结果是什么?为什么?如果将精度改为10-3，运行结果有变化吗?为什么?

练习5-3：输入一个正实数eps，计算并输出下面表达式的值，直到最后一项的绝对值小于eps。

D.习题5

每章习题包括三种题型：选择题、填空题和程序设计题。选择题侧重本章的基础知识，填空题侧重程序阅读，程序设计题侧重独立编程。独立编程是“阶梯递进”模式的最后环节，针对每章习题中的第三种题型（程序设计题），给出一些难度稍大的编程问题，学生可以在前两个环节“案例分析—模仿改写”基础上，利用所学知识独立完成编程并上机调试通过。从而进一步规范问题求解的过程，提高学生分析问题、解决问题和实践编程能力，进而掌握程序设计的思想和方法。

仔细分析本章其他节的目录结构，可以发现本章内容的组织包含两条线索，即：程序设计主线和语言知识辅线，程序设计主线基于“案例分析—模仿改写—独立编程”的“阶梯递进”模式，侧重学生程序设计能力的培养，语言知识辅线基于程序设计主线中涉及到的相关语言知识进行组织，为程序设计主线服务，力求讲解清楚，详略适当。其实，这也是教材结构组织的设计思想。

2 结语

程序设计课程的实践性很强，培养学生程序设计能力是教学重点。因此，教材的设计和组织非常重要，直接影响课程的教学质量和教学目标。本文基于“阶梯递进”模式，研究设计了一套《C语言程序设计》主讲教材的构建方案，将教材组织划分成程序设计主线和语言知识辅线两条线索，程序设计主线侧重规范和训练学生问题求解的过程和方法，培养学生实践编程能力。语言知识辅线为程序设计主线服务，力求讲解清楚，详略适当。实践证明，该方案有效地改进了“传统”教材存在的诸多问题，具有较好的完整性、科学性、创新性和可操作性等特点，对课程教学质量和教学目标具有积极作用。

［1］ 何钦铭，颜晖.C语言程序设计［M］.2版.北京：高等教育出版社，2012：1-10.

［2］ 颜晖.C语言程序设计实验与习题指导［M］.2版.北京：高等教育出版社，2012：46-76.

［3］ 肖捷.《C语言程序设计》课程教学问题剖析及对策研究［J］.东莞理工学院学报.2013，20（5）：111-115.

［4］ 肖捷.程序设计课程教学方案的研究与设计［J］.东莞理工学院学报.2012，19（3）：103-107.

［5］ 肖捷.C语言程序设计实践教学方案研究与设计［J］.东莞理工学院学报.2012，19（3）：105-109.

［6］ 肖捷.基于“阶梯递进”模式《C语言程序设计》实验教材的设计［J］.东莞理工学院学报.2014，21（1）：99-102.

The Design for Main Teaching Materials of the C Language Programming Based on Progressive Mode

XIAO Jie1XIAO Hai-rong2
（1.Computer College，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China；2.Library，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China）

Themain teaching point of C Language Programming is training students'programming ability，so the teaching materials should be centered on“Rrogramming”tomeet the requirements of course teaching.This paper，based on“Rrogressive Mode”，designs a scheme for themain teachingmaterials of C Language Programming.According to this scheme，the teachingmaterials follow two clues，the main clue being programming and the auxiliary clue being C language knowledge.The main clue is based on“Rrogramming Mode”（namely case-analysis—modification—independent programming），which focuses on training students'programming ability；while the auxiliary clue is to serve for themain clue and explain C language knowledge related to the main clue.The explanation should be clear and concise.It is proved that this scheme improvesmany defects of the traditional teachingmaterials，has better integrity，scientificity，innovativeness and maneuverability，etc.

Rrogressive Mode；scheme of teachingmaterials；programming；C language knowledge

TR312

：A

1009-0312（2014）05-0101-06

2014-09-10

广东省高等学校教学质量与教学改革工程本科类项目（粤教高函〔2012〕123号）。东莞理工学院教学改革项目（莞工教〔2012〕33号）。

肖捷（1966—），男，湖南邵东人，副教授，主要从事网络与数据库技术、企业ERR技术研究。