基于Easy X图形库的动画设计与C语言课程改革

李德川 方振国 梁霞

摘要：本文以三基色动态变换为例，从多个角度把算法、函数、头文件等语法规则融入編程环节，让学生从一个图形的动态变换实例中领会到C语言编程的精髓，以此来完成C语言编程的入门教育。该课程的教学改革把知识传授、能力培养和素质提升协同实施，通过调动学生的课堂参与度，激发学生学习的兴趣和潜能，培养学生的创新能力。

关键词：Easy X;图形库;C语言;教学改革

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）013-0103-04

C语言是部分专业的大学生入学后必修的一门基本语言，C语言课程可以训练学生的编程思维，使学生拥有解决问题的方法和相应的项目执行能力，同时，该课程的学习也有助于数据结构、操作系统、单片机和嵌入式等软硬件的开发和应用。然而，C语言的教学并不是那么容易的。首先，C语言的编程需要了解语法规则;其次，通常情况下，C语言的编程环境Visual C++ 6.0只能进行字符的显示，无法显示图案和色彩，输出结果单调，学生的注意力和学习兴趣无法被精确掌控。因此，如何在有限的课堂时间内开展高效的教学活动就显得尤为重要，图形化教学方式的引入，可以使得单调的字符输出变得生动起来，增加了学习的趣味性。在VC++6.0中引入EasyX图形库可以使编译系统具备各种图形的画法、不同颜色的填充等处理条件[1-3]，满足了学生的好奇心，激发了学生的求知欲，鼓励了学生的实践意识，促进了学生创新思维的发展。本文以C语言程序设计课本为基础[4]，选用graphics.h头文件，以三基色的动态变换为例，阐述图形化设计在培养学生自由思考和自主创新能力方面的重要性，训练学生自主编程和设计的能力。

● 教学课题的设计

在实践教学环节，课题的设计很重要，开发的项目既要有原型，给学生一个直观的印象，也要有一定的可操作性，避免挫伤学生的积极性，同时还要具有代表性，使得学生在参与的过程中掌握编程技法，习得课程的自学能力。本项目以红绿灯为原型，设计了一种三基色变换进度条，要求一定宽度的进度条在三种颜色的图形上依次移动，这样设计的目的是鼓励学生全员参与，体验设计过程，了解项目设计的一般过程，增强编程的自信心。

首先，在教师的引导下对题目进行分解。红绿灯由红、黄、绿三种颜色组成，而本项目中是一种三基色，需要学生自己查找三基色究竟是什么颜色？其对应的RGB数值是多少？需要用哪些函数实现？这些函数属于哪个头文件？

其次，设计具体的图形格式。引导学生设计自己喜爱的图形形状，如矩形、圆形、椭圆等。三种颜色怎么排列？是水平状还是竖直状？

再次，设计进度条的运动状态。进度条如何运动？是连续移动还是闪烁？

最后，分组讨论，分块编程，全员参与程序的调试和运行，提升学生编程的成就感，激发学习热情。

● 项目设计过程的引导

通过对项目的分解与分析，可以得知该课题涉及函数、头文件、程序结构和调试等内容，几乎涵盖了程序设计的一般步骤，该项目的设计完全可以把学生带入程序设计的大门。而色彩的运用和点缀，可以让作品更加美观，便于交流和展出，进一步触发学生对自己的作品美化的激情，使学生在实践中应用学到的理论知识。以下以三基色的动态变换为例进行说明。

1.获取任务所需的基本函数

引导学生查阅和掌握有关三基色的定义和相应的RGB数值。通过查阅资料可以得知，三基色由红、绿、蓝组成，分别对应的RGB数值为（255，0，0）、（0，255，0）和（0，0，255），不同的数据组合可以获得不同的颜色，多彩的颜色作为课后作业由学生自行探索和发现。

提醒学生在进行色彩的管理、画图时要及时声明其所属graphics.h头文件，使用到的其他函数也必须声明属于哪一个头文件，如windows.h等。在确定颜色的显示形状时，若为矩形，可以用带色彩的线来画出矩形，所需函数为setcolor（）和line（）;也可以先画出矩形框，再用色彩填充，所需函数为rectangle（）、setfillcolor（）和fillrectangle（）。若为圆形，则可采用circle（）函数等。具体采用哪种函数，依据相应算法进行选择，而函数的具体参数由学生自己查询，以此来提高学生的参与度。

2.全员参与的过程设计

首先，由学生讨论确定该三基色变换的具体形式为三个分离的矩形色块，排列方式为从上到下，进度条的运动方式为从上向下运动，进度条颜色为黑色，窗口背景色为黑色，其基本结构图形如图1所示。

其次，显示图像的初始化。在设计进度条之前，先要进行矩形色块的初始化，明确三个矩形的位置坐标、颜色顺序和图形窗口的大小等信息。该部分的矩形初始化可以用线条画满矩形，也可以先画出矩形框，用画笔直接填充。教师给出用线条画矩形的参考程序，用作参考。画笔填充矩形框的算法，难度不大，可作为兴趣拓展作业，课后训练使用。线条画矩形的参考程序如图2所示。

再次，设计进度条的运动形式，帮助学生了解做项目时需要考虑的项目细节：进度条应该从最上面矩形的顶端开始向下运动;进度条要有一定的宽度用于识别;进度条的颜色要与当前颜色有明显区别;进度条向下移动后，原始的色彩怎么再现;进度条的移动速度控制等。在这一环节可以引入分支语句和循环语句，通过对图像的精细化分割，进行知识的传授。在教学的演示活动中，可以采用顺序结构对语句体进行解释，把语句体的精简放在自定义函数中，供学生课下实践，提升学生的成就感，提高学生的学习兴趣。部分参考程序如图3所示。

最后，进行程序的调试，得到一个动态变化的三基色图像，如图4所示。

● 知识能力的拓展

在课程实施过程中，课堂教学能满足大多数学生的听课需求，但是如果能力考查仅停留在原始题目上，那对少数已经掌握该知识点的学生吸引力不大，因此，在教学内容设计时，要充分考虑该题目的拓展性和发散性，牢牢把控住全班学生的兴趣点。为此，该题目可以在以下几个方面进行延伸：

①调配出自己喜爱的颜色。这项任务全班学生都乐意去完成，通过改变函数RGB（）中的参数值，即可显示心中满意的图案，项目的趣味性进一步得到提升。

②进度条的颜色和宽度调节。这一项任务相对简单，部分学生很乐意去更改，提升了显示效果。

③用自定义函数精简程序体。在这一项改装中，要求学生用到自定义函数的定义方式，把反复用到的部分用函数来实现，实现程序体的精简，这一项的实现能极大地提升学生学习程序的满足感，很有意义。可以在适当的时候给出参考程序，然后结合分支语句if…else来实现，自定义参考函数如下页图5所示。

④图形显示可以用圆形、横向排列或进度条横向运动。这一部分，要求学生有一定的调试能力，圆形显示区域容易实现，可以用circle（）函数，但是进度条上点线坐标要经过计算，然后用line（）函数，参考图像如下页图6所示。图6（a）为初始化的红绿蓝，进度条从蓝色开始运动[如图6（b）]，经过绿色[如图6（c）]，到达红色[如图6（d）]，为一个周期，然后不断循环，直至结束。对轻松完成该环节的学生，可布置能力进阶题，进一步挖掘学生的实践能力。

● 知识点的总结与归纳

通过三基色图像的变换，从矩形到圆形，从竖直方向到水平方向，让学生了解到在工程实践中要具体考虑坐标的相对位置，认识了直线画图函数line（）、矩形画图函数rectangle（）、色彩设定函数setcolor（）和自定义等函数的应用，进一步掌握了设计思想在实际工程中的应用，开阔了视野，为其他项目的开发提供了一定的参考范例。

● 结论

图形化的教学实践，使得C语言的教学从符号输出向图像输出转变，色彩的搭配极大地丰富了输出结果的多样性。同时，点、线、面等函数的应用有助于构筑更为复杂的结构，便于学生实现各种设计。本课的实施强化了学生的逻辑思维和实践能力，提高了学生的编程兴趣，为C语言课堂教学的改革提供了思路。

参考文献：

[1]宋雅娟，边晶.基于easy X动画案例开发导向的C语言程序设计课程教学方法研究[J].长春大学学报，2018（06）：111-119.

[2]李柯景.Easy X在C语言课程教学中的应用[J].科教导刊：上旬刊，2018（03）：91-92.

[3]赵敏，庞蕊.基于EasyX图形库的C语言课程改革研究与实践[J].电脑知识与技术，2015，11（32）：124-125.

[4]譚浩强.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2013.

作者简介：李德川（1985—），男，安徽怀远人，博士，淮北师范大学副教授，研究方向为电子技术。

基金项目：安徽省“六卓越、一拔尖”卓越人才培养创新项目（2019zyrc056）;淮北师范大学教学研究项目（JY19003，JY19037）。