李德川 方振國(guó) 梁霞

摘要：本文以三基色動(dòng)態(tài)變換為例，從多個(gè)角度把算法、函數(shù)、頭文件等語法規(guī)則融入編程環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從一個(gè)圖形的動(dòng)態(tài)變換實(shí)例中領(lǐng)會(huì)到C語言編程的精髓，以此來完成C語言編程的入門教育。該課程的教學(xué)改革把知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升協(xié)同實(shí)施，通過調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：Easy X;圖形庫;C語言;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2021）013-0103-04

C語言是部分專業(yè)的大學(xué)生入學(xué)后必修的一門基本語言，C語言課程可以訓(xùn)練學(xué)生的編程思維，使學(xué)生擁有解決問題的方法和相應(yīng)的項(xiàng)目執(zhí)行能力，同時(shí)，該課程的學(xué)習(xí)也有助于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、單片機(jī)和嵌入式等軟硬件的開發(fā)和應(yīng)用。然而，C語言的教學(xué)并不是那么容易的。首先，C語言的編程需要了解語法規(guī)則;其次，通常情況下，C語言的編程環(huán)境Visual C++ 6.0只能進(jìn)行字符的顯示，無法顯示圖案和色彩，輸出結(jié)果單調(diào)，學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣無法被精確掌控。因此，如何在有限的課堂時(shí)間內(nèi)開展高效的教學(xué)活動(dòng)就顯得尤為重要，圖形化教學(xué)方式的引入，可以使得單調(diào)的字符輸出變得生動(dòng)起來，增加了學(xué)習(xí)的趣味性。在VC++6.0中引入EasyX圖形庫可以使編譯系統(tǒng)具備各種圖形的畫法、不同顏色的填充等處理?xiàng)l件[1-3]，滿足了學(xué)生的好奇心，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，鼓勵(lì)了學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。本文以C語言程序設(shè)計(jì)課本為基礎(chǔ)[4]，選用graphics.h頭文件，以三基色的動(dòng)態(tài)變換為例，闡述圖形化設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生自由思考和自主創(chuàng)新能力方面的重要性，訓(xùn)練學(xué)生自主編程和設(shè)計(jì)的能力。

● 教學(xué)課題的設(shè)計(jì)

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，課題的設(shè)計(jì)很重要，開發(fā)的項(xiàng)目既要有原型，給學(xué)生一個(gè)直觀的印象，也要有一定的可操作性，避免挫傷學(xué)生的積極性，同時(shí)還要具有代表性，使得學(xué)生在參與的過程中掌握編程技法，習(xí)得課程的自學(xué)能力。本項(xiàng)目以紅綠燈為原型，設(shè)計(jì)了一種三基色變換進(jìn)度條，要求一定寬度的進(jìn)度條在三種顏色的圖形上依次移動(dòng)，這樣設(shè)計(jì)的目的是鼓勵(lì)學(xué)生全員參與，體驗(yàn)設(shè)計(jì)過程，了解項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一般過程，增強(qiáng)編程的自信心。

首先，在教師的引導(dǎo)下對(duì)題目進(jìn)行分解。紅綠燈由紅、黃、綠三種顏色組成，而本項(xiàng)目中是一種三基色，需要學(xué)生自己查找三基色究竟是什么顏色？其對(duì)應(yīng)的RGB數(shù)值是多少？需要用哪些函數(shù)實(shí)現(xiàn)？這些函數(shù)屬于哪個(gè)頭文件？

其次，設(shè)計(jì)具體的圖形格式。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)自己喜愛的圖形形狀，如矩形、圓形、橢圓等。三種顏色怎么排列？是水平狀還是豎直狀？

再次，設(shè)計(jì)進(jìn)度條的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)度條如何運(yùn)動(dòng)？是連續(xù)移動(dòng)還是閃爍？

最后，分組討論，分塊編程，全員參與程序的調(diào)試和運(yùn)行，提升學(xué)生編程的成就感，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

● 項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程的引導(dǎo)

通過對(duì)項(xiàng)目的分解與分析，可以得知該課題涉及函數(shù)、頭文件、程序結(jié)構(gòu)和調(diào)試等內(nèi)容，幾乎涵蓋了程序設(shè)計(jì)的一般步驟，該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)完全可以把學(xué)生帶入程序設(shè)計(jì)的大門。而色彩的運(yùn)用和點(diǎn)綴，可以讓作品更加美觀，便于交流和展出，進(jìn)一步觸發(fā)學(xué)生對(duì)自己的作品美化的激情，使學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用學(xué)到的理論知識(shí)。以下以三基色的動(dòng)態(tài)變換為例進(jìn)行說明。

1.獲取任務(wù)所需的基本函數(shù)

引導(dǎo)學(xué)生查閱和掌握有關(guān)三基色的定義和相應(yīng)的RGB數(shù)值。通過查閱資料可以得知，三基色由紅、綠、藍(lán)組成，分別對(duì)應(yīng)的RGB數(shù)值為（255，0，0）、（0，255，0）和（0，0，255），不同的數(shù)據(jù)組合可以獲得不同的顏色，多彩的顏色作為課后作業(yè)由學(xué)生自行探索和發(fā)現(xiàn)。

提醒學(xué)生在進(jìn)行色彩的管理、畫圖時(shí)要及時(shí)聲明其所屬graphics.h頭文件，使用到的其他函數(shù)也必須聲明屬于哪一個(gè)頭文件，如windows.h等。在確定顏色的顯示形狀時(shí)，若為矩形，可以用帶色彩的線來畫出矩形，所需函數(shù)為setcolor（）和line（）;也可以先畫出矩形框，再用色彩填充，所需函數(shù)為rectangle（）、setfillcolor（）和fillrectangle（）。若為圓形，則可采用circle（）函數(shù)等。具體采用哪種函數(shù)，依據(jù)相應(yīng)算法進(jìn)行選擇，而函數(shù)的具體參數(shù)由學(xué)生自己查詢，以此來提高學(xué)生的參與度。

2.全員參與的過程設(shè)計(jì)

首先，由學(xué)生討論確定該三基色變換的具體形式為三個(gè)分離的矩形色塊，排列方式為從上到下，進(jìn)度條的運(yùn)動(dòng)方式為從上向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)度條顏色為黑色，窗口背景色為黑色，其基本結(jié)構(gòu)圖形如圖1所示。

其次，顯示圖像的初始化。在設(shè)計(jì)進(jìn)度條之前，先要進(jìn)行矩形色塊的初始化，明確三個(gè)矩形的位置坐標(biāo)、顏色順序和圖形窗口的大小等信息。該部分的矩形初始化可以用線條畫滿矩形，也可以先畫出矩形框，用畫筆直接填充。教師給出用線條畫矩形的參考程序，用作參考。畫筆填充矩形框的算法，難度不大，可作為興趣拓展作業(yè)，課后訓(xùn)練使用。線條畫矩形的參考程序如圖2所示。

再次，設(shè)計(jì)進(jìn)度條的運(yùn)動(dòng)形式，幫助學(xué)生了解做項(xiàng)目時(shí)需要考慮的項(xiàng)目細(xì)節(jié)：進(jìn)度條應(yīng)該從最上面矩形的頂端開始向下運(yùn)動(dòng);進(jìn)度條要有一定的寬度用于識(shí)別;進(jìn)度條的顏色要與當(dāng)前顏色有明顯區(qū)別;進(jìn)度條向下移動(dòng)后，原始的色彩怎么再現(xiàn);進(jìn)度條的移動(dòng)速度控制等。在這一環(huán)節(jié)可以引入分支語句和循環(huán)語句，通過對(duì)圖像的精細(xì)化分割，進(jìn)行知識(shí)的傳授。在教學(xué)的演示活動(dòng)中，可以采用順序結(jié)構(gòu)對(duì)語句體進(jìn)行解釋，把語句體的精簡(jiǎn)放在自定義函數(shù)中，供學(xué)生課下實(shí)踐，提升學(xué)生的成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。部分參考程序如圖3所示。

最后，進(jìn)行程序的調(diào)試，得到一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的三基色圖像，如圖4所示。

● 知識(shí)能力的拓展

在課程實(shí)施過程中，課堂教學(xué)能滿足大多數(shù)學(xué)生的聽課需求，但是如果能力考查僅停留在原始題目上，那對(duì)少數(shù)已經(jīng)掌握該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生吸引力不大，因此，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮該題目的拓展性和發(fā)散性，牢牢把控住全班學(xué)生的興趣點(diǎn)。為此，該題目可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行延伸：

①調(diào)配出自己喜愛的顏色。這項(xiàng)任務(wù)全班學(xué)生都樂意去完成，通過改變函數(shù)RGB（）中的參數(shù)值，即可顯示心中滿意的圖案，項(xiàng)目的趣味性進(jìn)一步得到提升。

②進(jìn)度條的顏色和寬度調(diào)節(jié)。這一項(xiàng)任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單，部分學(xué)生很樂意去更改，提升了顯示效果。

③用自定義函數(shù)精簡(jiǎn)程序體。在這一項(xiàng)改裝中，要求學(xué)生用到自定義函數(shù)的定義方式，把反復(fù)用到的部分用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)程序體的精簡(jiǎn)，這一項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)能極大地提升學(xué)生學(xué)習(xí)程序的滿足感，很有意義?？梢栽谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)候給出參考程序，然后結(jié)合分支語句if…else來實(shí)現(xiàn)，自定義參考函數(shù)如下頁圖5所示。

④圖形顯示可以用圓形、橫向排列或進(jìn)度條橫向運(yùn)動(dòng)。這一部分，要求學(xué)生有一定的調(diào)試能力，圓形顯示區(qū)域容易實(shí)現(xiàn)，可以用circle（）函數(shù)，但是進(jìn)度條上點(diǎn)線坐標(biāo)要經(jīng)過計(jì)算，然后用line（）函數(shù)，參考圖像如下頁圖6所示。圖6（a）為初始化的紅綠藍(lán)，進(jìn)度條從藍(lán)色開始運(yùn)動(dòng)[如圖6（b）]，經(jīng)過綠色[如圖6（c）]，到達(dá)紅色[如圖6（d）]，為一個(gè)周期，然后不斷循環(huán)，直至結(jié)束。對(duì)輕松完成該環(huán)節(jié)的學(xué)生，可布置能力進(jìn)階題，進(jìn)一步挖掘?qū)W生的實(shí)踐能力。

● 知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)與歸納

通過三基色圖像的變換，從矩形到圓形，從豎直方向到水平方向，讓學(xué)生了解到在工程實(shí)踐中要具體考慮坐標(biāo)的相對(duì)位置，認(rèn)識(shí)了直線畫圖函數(shù)line（）、矩形畫圖函數(shù)rectangle（）、色彩設(shè)定函數(shù)setcolor（）和自定義等函數(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步掌握了設(shè)計(jì)思想在實(shí)際工程中的應(yīng)用，開闊了視野，為其他項(xiàng)目的開發(fā)提供了一定的參考范例。

● 結(jié)論

圖形化的教學(xué)實(shí)踐，使得C語言的教學(xué)從符號(hào)輸出向圖像輸出轉(zhuǎn)變，色彩的搭配極大地豐富了輸出結(jié)果的多樣性。同時(shí)，點(diǎn)、線、面等函數(shù)的應(yīng)用有助于構(gòu)筑更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)。本課的實(shí)施強(qiáng)化了學(xué)生的邏輯思維和實(shí)踐能力，提高了學(xué)生的編程興趣，為C語言課堂教學(xué)的改革提供了思路。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李柯景.Easy X在C語言課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教導(dǎo)刊：上旬刊，2018（03）：91-92.

[3]趙敏，龐蕊.基于EasyX圖形庫的C語言課程改革研究與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，11（32）：124-125.

[4]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

作者簡(jiǎn)介：李德川（1985—），男，安徽懷遠(yuǎn)人，博士，淮北師范大學(xué)副教授，研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)。

基金項(xiàng)目：安徽省“六卓越、一拔尖”卓越人才培養(yǎng)創(chuàng)新項(xiàng)目（2019zyrc056）;淮北師范大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（JY19003，JY19037）。