談引入軟件工程思想的C語(yǔ)言案例教學(xué)法
[摘 要]針對目前C語(yǔ)言課程教學(xué)中廣泛存在的學(xué)生綜合應用能力不高的問(wèn)題，文章提出在C語(yǔ)言案例教學(xué)中引入軟件工程思想，以幫助學(xué)生培養良好的編程習慣，提高軟件研發(fā)能力，并結合學(xué)生信息管理系統進(jìn)行了教學(xué)示范。
[關(guān)鍵詞]C語(yǔ)言 案例教學(xué)法 軟件工程 軟件分析
C語(yǔ)言是目前使用最廣泛的高級程序設計語(yǔ)言之一。C語(yǔ)言表達能力強、使用方便靈活，目標程序執行效率高、可移植性好，既可用于編寫(xiě)系統軟件，也可用于編寫(xiě)應用軟件。因此很多高校把C語(yǔ)言作為計算機程序設計的入門(mén)語(yǔ)言。但是由于C語(yǔ)言開(kāi)課時(shí)問(wèn)早(常常在第一學(xué)期或第二學(xué)期)，此時(shí)學(xué)生多數只是使用過(guò)諸如辦公自動(dòng)化等軟件，對程序設計語(yǔ)言接觸不多，對軟件開(kāi)發(fā)了解甚少，在學(xué)習C語(yǔ)言時(shí)困難重重，尤其是對于循環(huán)、數組、函數、指針和結構體等知識點(diǎn)較難理解。為此我們進(jìn)行了一些探索嘗試，也取得了些許經(jīng)驗。
1.C語(yǔ)言課程教學(xué)現狀
目前，C語(yǔ)言課程的學(xué)時(shí)主要是60～8O學(xué)時(shí)，由于學(xué)時(shí)有限，C語(yǔ)言課程側重語(yǔ)法的教學(xué)，教材中的例題是針對個(gè)別知識點(diǎn)的，主要以數學(xué)問(wèn)題為主，源代碼較短，致使學(xué)生在學(xué)習C語(yǔ)言的過(guò)程中很難遇到超過(guò)100行的源程序。而與C語(yǔ)言相關(guān)的后續課程，如數據結構、操作系統和編譯原理等，其算法的難度遠遠超過(guò)C語(yǔ)言教學(xué)中例題的難度，跨度過(guò)大，學(xué)生較難接受。
針對上述問(wèn)題，我們認識到，為了加深學(xué)生對C語(yǔ)法的理解，同時(shí)有利于后續課程銜接，應該在C語(yǔ)言教學(xué)中增加學(xué)生的代碼量，而系統地使用案例教學(xué)法就可以達到此目的。本文接下來(lái)就討論如何系統的使用案例教學(xué)法，同時(shí)將軟件工程思想引入，從學(xué)生一開(kāi)始接觸編程語(yǔ)言就培養其良好的軟件開(kāi)發(fā)能力。
2.引入軟件工程思想的C語(yǔ)言案例教學(xué)法
2.1案例教學(xué)法
案例教學(xué)法于19世紀末出現在美國，2O世紀3O年代由美國哈佛商學(xué)院倡導，廣泛應用于商業(yè)教育中，當時(shí)是采取一種很獨特的案例形式的教學(xué)，這些案例都是來(lái)自于商業(yè)管理的真實(shí)情境或事件，透過(guò)此種方式，有助于培養和發(fā)展學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論，實(shí)施之后，頗具績(jì)效。
20世紀7O年代后，迅速在普通教育領(lǐng)域受到重視并開(kāi)始普及。目前已有很多教師將案例教學(xué)法應用于C語(yǔ)言程序設計課程的教學(xué)，常采用兩種形式：一種是在每章教學(xué)結束后引入案例，另一種情況是在整門(mén)課程教學(xué)結束后引入案例。
第一種在每章教學(xué)結束后引入案例，這實(shí)際上并不是真正意義上的案例，只是在各章節語(yǔ)法教學(xué)環(huán)節針對相應知識點(diǎn)所設計的例題而已，通常以簡(jiǎn)單算法為主，其目的是幫助學(xué)生對C語(yǔ)言語(yǔ)法的掌握。此時(shí)如果再結合設陷法，對該語(yǔ)法可能存在的問(wèn)題，有針對地設計一些小錯誤，讓學(xué)生去改錯、調試。這樣的練習，勢必會(huì )加深學(xué)生對C語(yǔ)法的理解，同時(shí)學(xué)生調試程序的能力也在不斷地提高，對C語(yǔ)言的學(xué)習興趣也在點(diǎn)滴中增強。但是這樣的實(shí)例對于C語(yǔ)言的綜合應用能力的培養是遠遠不夠的，而且還不利于銜接后續課程，如：數據結構、操作系統和編譯原理等專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習是對C語(yǔ)言各知識點(diǎn)的綜合應用，要求學(xué)生不但要熟練掌握C語(yǔ)言語(yǔ)法，同時(shí)還要具備一定的編程能力，光憑各章節的幾個(gè)例題是無(wú)法達到的。
第二種在整門(mén)課程教學(xué)結束后引入案例，確實(shí)可以讓學(xué)生體會(huì )到軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程和樂(lè )趣，同時(shí)也是對C語(yǔ)言各語(yǔ)法的綜合應用，這才是本文要討論的案例，它的實(shí)現具有一定的應用價(jià)值，代碼量達到一定規模，有利于培養學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力。但是結合以往教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現，這樣引入案例并沒(méi)有達到所預期的效果，由于之前知識點(diǎn)的遺忘，很多學(xué)生在課程結束面對案例時(shí)還是無(wú)從下手。我們認為應該系統地使用案例，即選取一個(gè)案例使其貫穿C語(yǔ)言教學(xué)始終，在每一階段的教學(xué)中都有一個(gè)相對比較完整的程序呈現在學(xué)生面前，前一階段成果是下一階段工作的基礎，下一階段工作是前一階段工作的改進(jìn)或完善。這樣已學(xué)知識點(diǎn)會(huì )被反復使用，從而既鞏固對已學(xué)知識點(diǎn)的掌握，又是自身軟件開(kāi)發(fā)能力的不斷提高。
2.2軟件工程思想
在20世紀60年代為解決“軟件危機”問(wèn)題軟件工程課程迅速發(fā)展起來(lái)，它是一門(mén)建立在系統化、規范化、數量化等工程原則和方法上的，關(guān)于軟件開(kāi)發(fā)各階段的定義、任務(wù)和作用的工程學(xué)科。它包括兩方面內容：軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)和軟件項且管理。軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)包括軟件開(kāi)發(fā)方法學(xué)、軟件工具和軟件工程環(huán)境;軟件項目管理則包括軟件度量、項目估算、進(jìn)度控制、人員組織、配置管理和項目計劃等。
經(jīng)典的軟件工程思想將軟件開(kāi)發(fā)分為3個(gè)階段：軟件定義、軟件開(kāi)發(fā)和軟件維護。軟件定義可進(jìn)一步劃分為問(wèn)題定義、可行性分析和需求分析。在這一階段，通過(guò)對應用問(wèn)題及其環(huán)境的理解與分析，建立系統模型，將用戶(hù)的需求精確化、完全化。軟件開(kāi)發(fā)階段可進(jìn)而劃分為：總體設計、詳細設計、編碼和測試�？傮w設計階段的主要任務(wù)是如何得到一個(gè)能夠實(shí)現用戶(hù)需求的理想的系統結構，詳細設計的任務(wù)是進(jìn)行系統所需要的數據結構設計或者數據庫的物理設計以及模塊邏輯開(kāi)發(fā)。編碼即軟件系統的實(shí)現階段，在現代的軟件工程中，編碼階段所占的比重正在逐漸地縮小。軟件測試是軟件工程過(guò)程的一個(gè)重要階段，其主要任務(wù)是對軟件分析、設計和編碼各階段的產(chǎn)品進(jìn)行檢查，保證軟件開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的正確性、完全性和一致性，檢測并修正軟件中出現的錯誤。軟件維護是在軟件產(chǎn)品交付給用戶(hù)之后進(jìn)行的修改工作，維護工作的好壞直接影響到用戶(hù)的滿(mǎn)意程度，關(guān)系到開(kāi)發(fā)者的信譽(yù)。
2.3引入軟件工程思想的C語(yǔ)言案例教學(xué)法
軟件工程思想在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要性不言而喻，但是在高校計算機專(zhuān)業(yè)課程設置中軟件工程課程可能在第6～7學(xué)期開(kāi)設，此時(shí)學(xué)生對于軟件開(kāi)發(fā)已有所體驗，也已形成一些軟件開(kāi)發(fā)的想法和習慣，這些想法和習慣也許并不利用軟件開(kāi)發(fā)，光憑一門(mén)課程的學(xué)習想要改變可能太晚了。因此我們認為軟件工程思想應該是貫穿計算機相關(guān)課程教學(xué)的，從學(xué)生接觸編程語(yǔ)言開(kāi)始，教師就應該不斷的引導學(xué)生，讓其在不斷接觸過(guò)程中潛移默化，從而具備優(yōu)秀的軟件開(kāi)發(fā)能力和素質(zhì)。
本文將軟件工程思想引人C語(yǔ)言的案例教學(xué)法，在進(jìn)行案例教學(xué)的同時(shí)結合軟件工程思想以幫助學(xué)生更好地建立軟件開(kāi)發(fā)的思想，也容易與后續課程銜接。這里涉及兩個(gè)問(wèn)題：1)案例的選取;2)案例的引入和教學(xué)。
那么案例如何來(lái)選取呢?我們建議要符合以下幾個(gè)條件：1)案例背景不能太復雜，應該是學(xué)生容易理解的，2)案例規模適中，要能全面表現C語(yǔ)言各要素，但是系統不能過(guò)于龐大，應該適合教學(xué)。管理系統是不錯的選擇，如學(xué)生信息管理、圖書(shū)管理等，這里我們選擇的案例是學(xué)生信息管理系統。
有關(guān)案例的引入和教學(xué)，我們認為案例可以在講授C語(yǔ)言概述之后引入，為了培養學(xué)生的學(xué)習興趣，提高其參與感，在引入案例之后，系統功能的確定應該是教師與學(xué)生共同完成的。接下來(lái)跟隨教學(xué)的進(jìn)程，確定所需變量及變量類(lèi)型，實(shí)現系統功能。該系統的實(shí)現貫穿C語(yǔ)言教學(xué)的始終，而且要求在不同教學(xué)階段，該系統都是可以運行的，而不是把所有代碼留到課程的最后。同時(shí)建議在每一階段完成一定的文檔說(shuō)明，這是很多學(xué)生甚至教師都不給予重視的。下面通過(guò)一個(gè)教學(xué)示范來(lái)說(shuō)明結合軟件工程思想的C語(yǔ)言案例教學(xué)法。
3.教學(xué)示范
本文以學(xué)生信息管理系統為例介紹前述案例教學(xué)法在C語(yǔ)言教學(xué)中的應用。學(xué)生信息管理系統，要求實(shí)現如下功能：學(xué)生信息的輸入輸出、插入、刪除、查詢(xún)、成績(jì)的排序和統計等。C語(yǔ)言的教學(xué)通常按如下內容及順序進(jìn)行：C語(yǔ)言概述一數據類(lèi)型、運算符與表達式→順序程序設計→選擇結構程序設計 →循環(huán)控制→數組→函數→預處理命令→指針→結構體與共用體→文件。
學(xué)生信息管理系統實(shí)現的各階段任務(wù)與C語(yǔ)言教學(xué)內容及軟件工程思想階段的對應關(guān)系。其中C語(yǔ)言概述和數據類(lèi)型、運算符與表達式部分的教學(xué)后，很難完成具有實(shí)質(zhì)性的編程工作，作為軟件定義、分析階段，先確定功能，由于本系統與學(xué)生密切相關(guān)，功能最好教師不要指定，而是與學(xué)生一起討論得出，接著(zhù)分析各數據含義確定變量類(lèi)型。從順序程序設計到文件的教學(xué)作為軟件開(kāi)發(fā)階段，順序程序沒(méi)計部分的教學(xué)，打印完成一個(gè)菜單;選擇結構程序設計部分的教學(xué)，實(shí)現上述菜單的功能選擇;循環(huán)結構的教學(xué)則實(shí)現菜單的循環(huán)選擇;數組部分實(shí)現大多數功能，此時(shí)具備一定代碼規模，可以適時(shí)引出模塊化思想;接下來(lái)函數部分將按功能設計函數，至此一個(gè)相對比較完整的學(xué)生信息管理系統應該已完成。后續部分教學(xué)歸屬于維護階段，前述系統代碼量較大，可以在預處理命令部分將程序文件分出多個(gè)文件，指針部分可以擴充其他功能或重寫(xiě)函數部分得到的系統并對比，結構體與共用體部分的教學(xué)將學(xué)生信息改為結構體類(lèi)型后重新實(shí)現前述系統，最后文件部分將學(xué)生信息存人文件。
4.結束語(yǔ)
本文對C語(yǔ)言程序設計的教學(xué)方法進(jìn)行探討，將軟件工程思想結合案例教學(xué)法引入C語(yǔ)言的教學(xué)中，從學(xué)生接觸編程語(yǔ)言開(kāi)始就培養軟件工程思想，有助于學(xué)生從整體上體會(huì )軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。
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