实例教学法在C语言循环结构教学中的应用
2012-02-15赵卫绩刘井莲樊守芳
赵卫绩，刘井莲，樊守芳
(绥化学院 计算机学院， 黑龙江 绥化 152061)
1 序言
对于任何一种计算机程序设计语言来说，程序设计的基本结构不外乎三种，即顺序结构、选择结构、循环结构．而循环结构是三种程序设计结构中最复杂、最重要的结构，在后续的学习中，几乎所有的程序都要用到循环结构，如果不会循环结构，无法继续学习数组、指针和函数以及C++、Java等后续课程，更谈不上参加国际大学生程序设计竞赛ICPC．因此，循环教学应该是C语言教学的关键任务．目前，关于C语言循环结构的教学方法及相关教学研究得到了较多关注[1-4]，并提出了很多好的教学方法．很多地方性本科院校合作办学学生的C语言循环教学效果并不是很理想，很多学生不能灵活地进行循环程序设计．基于此，本文在深入研究C语言循环结构程序设计教学方法的基础上，结合我校学生初学C语言学习情况，提出在C语言循环结构教学中引入实例教学法，使学生很快进入到C语言程序设计中来，为C语言中后续知识点的学习奠定坚实的基础．
2 循环思想的导入
循环思想的导入主要围绕两个问题展开，什么是循环，为什么引入循环．首先，从具体实例出发，引入循环思想，使学生从实际问题中进入到循环思想中来．例如:
(1)全校共有100个班级，计算每个班级的各科平均成绩．
(2)检查100个学生的成绩是否及格．
(3)计算100个学生的成绩之和．
对这3个具体实例，如果使用顺序结构程序设计，工作量大、程序冗长、重复、难以阅读和维护．而在C语言中，循环语句正可以很好解决此类问题．
3 循环结构程序设计教学实践
传统的C语言循环教学法多以讲授为主，注重理论知识的传授，忽略实际操作技能的培养，造成理论与实践脱节，致使学生的学习效果很不理想，严重影响了学生学习的主动性．鉴于此种情况，本文引入实例教学法，通过具体实例分散地介绍语法难点，避免了学生因为感觉枯燥和畏难而产生的厌学情绪．由于在循环程序设计教学实践中以实例为授课重点．因此，精选实例是这一教学实践的关键所在，这样一来所选择的实例必须是典型的，能突出重点和难点的，同时还必须具有针对性，即针对学生的接受能力来选择．这样才能达到良好地教学互动效果，有效增进学生的学习兴趣和动力，调动学生参与学习的积极性．
3.1 循环结构程序设计
循环结构程序设计主要围绕四个要素和三个语句展开，四要素包括循环初始条件，循环条件判断，循环体，循环条件变量的修正．三个语句为:for、do-while和while语句．其中for语句的应用比较普遍，while语句的应用相对更为广泛，而do-while语句一般应用于特定场合．因此重点讲解while语句．
3.2 实例教学
实例教学法的关键在于精心选择实例，选择实例的目的是为了把抽象的理论转化到具体实例中．具体如下：
例1 计算1+2+3+…+100的值．
数学中算式求和的方法是先进行化简，然后求和．在c语言中却要简单的多，教学设计的重点就是确定循环体，即总结出算式的通式，然后采用循环结构来实现求和．首先确定一个保存结果的变量s，设定s的初始值，然后将1、2、…、100逐一累加到s变量中，具体程序如下：
s=0;
s=s+1;
s=s+2;
…
s=s+100;
由于往s上累加的1、2、…、100是逐个增加1．因此，可以将1设定为i，将i累加到s变量中，然后i逐步累加1，推理如下：
s=0; i=1;
s=s+i; i++;
s=s+i; i++;
… …
s=s+i; i++;
由此可以看出，s=s+i; i++;这两条语句重复执行100次，因此需要使用循环．算法分析如下：
初始条件为s=0; i=1;重复执行语句为s=s+i;循环变量修正语句为i++;循环执行次数为100次，即循环执行条件判断为i<=100．
如果使用while循环，则该题算法为：
s=0; i=1
while(i<=100)
{
s=s+i;
i++;
}
该题算法也可转为do-while循环或for循环．具体程序如下：
do- while循环：
s=0;
while(i<=100)
{
s=s+i;
i++;
}
for循环：
s=0；
for(i=1;i<=100; i++)
s=s+i;
通过实例1 的三个循环算法，我们可以发现，它们的循环思想其实是一致的，只是表现形式不同．为了使学生更好地理解循环程序设计思想和求和类型算法，还需要精选几个典型实例讲解．
例2 计算n！．
由于n!=1*2*3*…*n，从中不难看出该题与实例1本质上一致，不同点在于该题是计算数的乘积，因而只需把实例1中保存结果的变量s=0改为s=1，循环体中的s=s+i改为s=s*i即可．具体算法如下：
循环初始条件：s=0; i=1；
循环条件判断：while(i<=n)
{
循环体：s=s+i;
循环变量修正：i++;
}
例3 计算1!+2!+…+n！．
从题意可以看出，为了完成它的计算既需要计算数的阶层，还需要计算阶层的和，其实该题本质上是例1和例2的综合．因此，计算该题需要设定一个保存阶层中间结果的变量f和和变量s．具体算法为：
循环初始条件：s=0;f=1; i=1;
循环条件判断：while(i<=n)
{
循环体：f=f*i;s=s+i;
循环变量修正：i++;
}
例4 计算1，1，2，3，5，8，13，…的前20项和．
该题的解题思想类似于例3和例4，属于复杂累加算法，累加前，首先需要计算出被累加项．通过观察可以发现，本题所给数列在给出的这些项中从第三项开始，后一项总是它前两项的和．具体算法如下：
循环初始条件：a=1;b=1;s=a+b;i=3；
循环条件判断：while(i<=20)
{
循环体：t=a;a=b;b=t+b;s=s+b;
循环变量修正：i++;
}
引入该题有两方面好处，一方面可以强化复杂累加类型计算问题的循环思想．另一方面可以强调该类问题学生容易出错的地方．比如在该题编程时容易误将被累加项b值按b=a+b计算，然后累加b．其实这里的a值已经更新为原来的b，所以b值不再是前两项的和，而是2*b．
4 结语
以我校合作办学学生为教学对象，在循环结构程序设计中引入实例教学法，充分调动了学生参与学习的积极性，因而取得了良好的教学效果，但要使学生在程序设计时进一步深入，还需要针对我们的教学对象，进一步改进教学方法和教学手段，同时很好地学习C++、Visual C++、Java和数据结构等后续课程，逐渐形成合理、标准的课程体系、实例体系，只有这样，才能有效解决我校合作办学学生动手编程能力弱的根本问题．
参考文献：
[1]高枚,杨志强,许兰兰,龚沛曾.C/C++教学改革的探索与实践[J].计算机时代,2005(11):8-10.
[2]王鸿磊,张雪松.程序设计基础教与学的新模式[J].计算机教育,2006(11):53-54.
[3]施雷,陈卫卫.C语言中循环结构教学方法探讨[C]//2009全国计算机网络与通信学术会议论文集.北京：中国电子商情杂志社：301-305.
[4]刘冬晖,刘智涛.案例教学法在C语言教学中的研究与实践[J].电脑知识与技术,2008(03):497-498.
