C语言教学中循环结构的教学法探讨

宋建萍

【摘 要】C语言语法丰富、结构灵活、功能强大，应用领域较为广泛。但也因为较为抽象，对初学者来说，难以透彻理解和掌握，导致不能达到学以致用的目的。本文以“循环结构程序设计”教学内容为例，选用适合的教学方法，对较为抽象的知识点，采用趣味形象的案例进行导入，易于被学生理解和接受，也调动了学生的学习兴趣；由浅入深，循序渐进，启发和培养学生的计算思维，帮助学生理清编程思路，快速入门和提高，从而有效地提高C语言课堂的教学效率。

【关键词】C语言；循环结构程序设计；案例；计算思维

0 引言

C语言作为一门计算机编程语言，自1978年面世至今，仍非常流行，这源于它“语法简洁、数据类型及运算符丰富、结构表现力好、能面向底层系统开发和上层应用”等诸多优点。因此，不同高校的许多非计算机专业，特别是理工类专业，都把C语言作为一门必修的计算机公共基础课程来开设；在全国计算机等级考试的二级科目中，“C语言程序设计”也是报考人数较多的考试项目。

C语言如此热门，但对于对非计算机专业的学生而言，想学好这门编程语言，也非易事。究其原因，主要源于以下方面：

（1）课程学时压缩，教师的课堂授课容量有限，而课程内容多、难点多，学生仅靠有限学时，难以达到系统学习的目的。

（2）课程中许多内容较为抽象，理解起来有一定难度，教师授课中能否做到形象生动、深入浅出，也会影响学生的学习兴趣和吸收效率。

（3）对语句及程序结构、执行流程缺乏细致理解，对问题的抽象计算思维能力难以形成，从而导致编程解题困难，导致对该门语言的学习流于“皮毛”而无法学以致用。

以上种种原因，都影响着C语言课程的教学效果。在教学中常常出现的现象是：多数学生刚开始学习的时候热情挺高，当遇上“循环”、“数组”、“指针”等一些较为抽象的难点，就像遇到了难以跨越的高门槛，逐渐产生的畏难情绪导致中途放弃，能够以较大的学习热情坚持到课程结束、且掌握及运用情况较好的学生比例并不多。因此，在教师的教学中，将课程的学习特点与学生的认知规律有效结合，调动学生的学习积极性，针对教学中学生普遍认为的难点内容，灵活运用多种教学方法，启发学生的思维，让学生在C语言的学习过程中体会到学习的目标性、求解问题的兴趣感和能解决问题带来的成就感，保持学习的动力和热情，避免“教”与“学”脱节变成两张皮，才能有效地保障C语言课程的教学效果。

1 C语言难点及教法分析，以循环为例

C语言学习过程中，学生的疑难知识点较多，在结构化程序设计部分，“循环结构”相较“顺序结构”和“分支结构”而言，较为抽象，虽然语句简洁，但运用灵活，需要加强理解并进行问题抽象和算法设计思维训练。学生学习的过程中，容易在这一关上卡住。因此，循环结构也被视为学习C语言的第一道门槛。那么，教师作为学生学习的引导者，如何进行知识的导入，才能让“循环”从抽象变为形象，从而更容易被学生理解和接收呢？

（1）欲用循环进行编程，概念理解应先行。

“循环结构”学习之初，“循环”的概念需要温习。生活中常见的循环的例子有很多，比如，每年春夏秋冬四季的轮回、每天的日出日落、大自然中水的循环、早晨我们围着操场转圈跑步，等等。教师着重通过这些例子，引导学生认识到循环的本质，即：循环表达的是一组重复进行的过程；这组过程的重复，往往是有条件、可终止的。用C语言编程来表达一组重复过程的进行，有专门的循环语句，也是针对有条件、能够终止的循环。

（2）语句的理解是运用之本，注重其结构与流程。

循环语句的学习，以“while语句、do-while语句、for语句”这三种基本语句为主。其中，while语句称为“当型”循环，最符合学生的认知规律；do-while语句同while语句相近，但执行流程略有不同；for语句最为灵活而学生应用最易出错。因此在循环语句的教学上，若从while语句的学习和运用开始，引入一些趣味性的编程示例，能够帮助学生快速理解和领会循环语句的基本用法。

例如，经过前面课程内容的学习，学生对输出“Hello，world！”的程序已经非常熟悉，换一种情境，假如一个男孩要向心爱的女孩表白，羞于开口，借程序表达。则对程序语句稍作变换，输出“I love you， girl！”。基础程序如程序1所示。

程序1：

#include

void main（）

{

printf（“I love you， girl！＼n”）；

}

学生已非常清楚程序的输出是“I love you， girl！”。一句表白不足以表达爱慕的心意，因此男孩又对程序1作了修改，如程序2所示。

程序2：

#include

void main（）

{

while（ 1 ）

{

printf（“I love you， girl！ ＼n”）；

}

}

仅仅加了while（1）这个部分，程序的输出结果令学生大感意外和惊叹，学生通过此例，感受到了循环语句的强大表现力。由此引出while语句的语法结构，介绍“当型”循环的特点，指出“循环条件”和“循环体”这两个关键组成部分，及语句的执行流程。程序2的输出是无限次的，若要限制输出的次数，则可引入一个控制次数的变量，因此再次修改程序，引入一个能够控制循环次数的变量，变化如程序3所示。

程序3：

#include

void main（）

{ int i = 1；

while（ i <= 10 ）

{

printf（“I love you， girl！ ＼n”）；

i = i + 1；

}

}

则程序3的输出得到了有限次的控制。在这个程序中，注意引导学生分析变量i的相关部分：i的起始值设置、i值满足的条件以及i的值是如何变化。i的取值决定着循环能否执行下去，因此它可视为循环的控制变量。

（3）循环过程需抽象，计算思维应强化。

前面例举的编程问题，因为重复执行的过程简单直接，较易被学生认识和接受。但在实际编程问题中，其求解过程能否用循环语句来表达，需要结合问题中数据的处理要求，仔细分析求解过程是否具备可重复计算处理的规律，若有，则可进一步提炼出重复的过程有哪些操作、重复的条件是什么，找出这两个关键的要素，再使用循环语句表达，并结合重复过程前的数据状态给出循环前的初始状态表示。这个问题分析和数据处理的计算过程的抽象，就是对学生的计算思维进行训练和强化运用的过程。

以计算1+2+3+…+100为例，这个问题如何抽象成一组可重复进行的计算过程？若结合学生日常生活中存钱的例子，则抽象过程会变得比较生动有趣、易于理解。假设某学生要攒钱买电脑，制定了一个100天攒钱行动的计划并坚持实施，分析其实施过程：

储钱罐s，初始为空，即s=0；

第1天，往储钱罐中投1元钱，则s中的变化为：0+1=1，即s=s+1；

第2天，往储钱罐中投2元钱，则s中的变化为：1+2=3，即s=s+2；

第3天，往储钱罐中投3元钱，则s中的变化为：3+3=6，即s=s+3；

……

第i天，往储钱罐中投i元钱，则s中的变化为：s=s+i；

……

第100天，往储钱罐中投100元钱，则s中的变化为s=s+100；

第101天，计划完成，收手。砸破储钱罐数钱，则s里的总钱数就是1+2+3+…+100的和，已能买到一部性价比不错的电脑。

分析此实施过程，就是在重复地往储钱罐投钱。试着让学生提炼重复的操作，很显然有：s=s+i；，而i也在变化，是怎么变化的？经过观察，每一天里，i的值都是在前一天i值的基础上增加1，则可表示为：i=i+1；。每一天的过程里，都是这两条：s=s+i； i=i+1；，从而形成重复的过程。重复的条件是什么？根据计划制定和实施的天数是100天，超出100天则停止。因此可根据i的取值来定重复的条件i<=100。则用循环语句可表示为：

while（ i <= 100 ）

{ s = s + i ； i = i + 1； }

分析s和i的初始状态，可在while循环之前加上：s=0； i=1；。则完整的程序表达，即为程序4。

程序4：

#include

void main（）

{ int s = 0， i = 1；

while（ i <= 100 ）

{

s = s + i； i = i+1；

}

}

1+2+3+…+100的计算过程抽象，是一个颇具代表性的例子。以这类问题的抽象过程为基础，另有如：1～100的偶数和、1+1/2+1/3+…+1/100计算、以及格里高利公式求解圆周率等类似的一些迭加计算的问题，可在此基础上加强分析过程的训练，促使学生建立起数据分析和抽象、及抽象求解过程的计算思维能力，形成对一类问题求解方法的认知，并强化编程表达；然后逐步扩展、加入其他抽象类问题，再进行抽象分析的思维训练并强化编程。抽象思维分析训练和编程强化语言运用双重过程相结合，反复进行，从而加强学生运用循环结构进行程序设计的能力训练。此外，教师结合课堂内容，设计适量的课下编程练习并及时监督和检验学生的学习效果，加强学习方法沟通和交流，也是十分必要的。

（4）循环有终止和中止，需要分清楚。

循环的终止和循环条件相关，若循环条件不成立，则循环终止。而循环的中止，是指循环的循环体正在执行过程中，因其他条件不成立而中途停止。中止分两种情况：一种是停止后不再回来执行循环，用break；，一种是停止当前一次循环后再进行下一次循环，用coninue；。具体运用，也可结合日常生活中的例子进行举例。

例如：班上某同学某学期上课，正常情况下，从1周上到19周，但第8周时因生病请假，第9周继续回来上课，此时就可表达为：

i = 1；

while（ i <= 19 ）

{

printf（ “第%d周，正常上课”， i ）；

if（ i == 8 ） { printf（“第%d周，病假”， i）； continue； }

i++；

}

若该同学的病需要长期住院，导致从第8周开始的课全部请假，则需用break；，语句表达为：

i = 1；

while（ i <= 19 ）

{

printf（ “第%d周，正常上课”， i ）；

if（ i >= 8 ） { printf（“第%d周后，长期病假”， i）； break； }

i++；

}

简单的示例有助于帮助学生快速理解相关语句的用法，加深对语句功能印象，再结合其他编程实例进一步加强对这些语句的运用，起到融会贯通的效果。

另外，嵌套循环的流程理解对学生来说，也是一个难点。在充分理解了单层循环并能熟练运用的基础上，也可引入贴近生活实际的形象例子，将双重嵌套的循环运用起来，结合实际过程，理解嵌套循环的流程，结合典型的编程问题，将嵌套循环运用于求解过程表达，加强编程应用。

2 小结

在教学过程中，学生的“学”是过程，“学好”是结果，“学好”的标准是什么？对于一门编程语言来讲，则是能理解和掌握语言本身的表达方式和方法，进而能灵活自如地运用这个语言工具来“表情达意”——即求解实际问题，能够表达该问题的具体求解过程。在具体问题的编程上，仅掌握语法的表达是不够的，许多较为抽象的问题，还需运用抽象思维分析和设计问题的求解过程。因此，在教的过程中，针对不同的学习内容，选择适合的教学法，帮助学生化解疑难点，注重从计算思维上对学生进行启发训练，发现和总结问题求解的规律，设计正确有效的求解算法，加强编程实践，才能促使教学相长，让学生真正掌握和运用好这门编程语言。

【参考文献】

[1]谭浩强.C程序设计（第4版）[M].清华大学出版社，2010，6.

[2]刘永春.C语言教学中的难点分析与多种教学方法的应用[J].教育教学论坛， 2012，10.

[3]孙丽君，杨志强，高枚.围绕计算思维培养的程序设计课程改革[J].计算机教育，2013，5.

[4]黎昂，曾力军，李泽军.高校非计算机专业C语言程序设计教学方法探索[J]. 课程教学研究，2012，7.

[责任编辑：杨玉洁]