《面向過程的程序設(shè)計》課程設(shè)計理念

《面向過程的程序設(shè)計》課程設(shè)計理念一、重劍無鋒、大巧不工第一次軟件危機激發(fā)了對“面向過程”程序設(shè)計思想的重視，第二次軟件危機造就了“面向?qū)ο蟆背绦蛟O(shè)計思想的崛起。實際上，這兩種思想，都是旨在解決將現(xiàn)實世界問題轉(zhuǎn)化成計算機世界問題的過程中，人們不斷反復、逐步深化的認知表達和馮·諾依曼計算機存儲程序、順序執(zhí)行的實現(xiàn)過程之間的巨大鴻溝。這兩種程序設(shè)計的思想反映了我們的世界觀。面向?qū)ο蟮乃枷肽軌蚰芨锰幚泶缶?，而面向過程則能更好處理細節(jié)，兩種思維相輔相成，不可或缺。譬如寫文章，只有框架，沒有內(nèi)容情節(jié)的修飾，文章空洞無物；而只懂得文句秀美，沒有文章的清晰脈絡(luò)，也是讓人費解。不可能每個人都是編程高手，但每個人都要學會更好地生活、工作，兩種思維于工作、生活不可或缺，我們需要從大處著眼，從小處著手。有了思想，接下來必須要有表現(xiàn)思想的方法、手段和途徑，科學合理地步驟有助于我們?nèi)フJ識問題、分析問題、解決問題。不要幻想有一個好的思想就能做出好事情，做出好事是要講科學的方法，不管事情大小，都需要用科學的方法結(jié)構(gòu)行為、規(guī)范步驟。就如要蓋一座精美絕倫的大廈，除構(gòu)思的巧妙外，還需要平面圖、立體圖、結(jié)構(gòu)圖、電氣圖等建模圖支撐，程序設(shè)計也是如此，整體環(huán)境和局部細節(jié)的建模為我們認識問題、分析問題提供了一個思維遞進的平臺，此平臺可更清楚看到事件的流程，更準確地把握事物之間的聯(lián)系，更靈活地協(xié)調(diào)溝通，更及時地調(diào)整結(jié)構(gòu)，從而為解決問題提供了一條走向成功可能性的途徑。誠然，與世界觀、思想、方法途徑相比，一門具體的編程語言并不是最重要的，但我們還是在眾多的程序設(shè)計語言里選擇了C/C++，這兩種有強烈關(guān)聯(lián)的計算機程序設(shè)計語言從創(chuàng)建之初，在各種權(quán)威的程序設(shè)計語言統(tǒng)計中幾乎都排名前兩位。奇妙來源于這兩種語言本身共同的特質(zhì)：指針。這是一種別的語言沒有，或者有但很少直接呈現(xiàn)的技術(shù)，正是這種技術(shù)讓我們能夠清晰而真實地目睹和享受面向過程和面向?qū)ο蟮乃枷朐谥鸩秸故镜倪^程。有了思想、方法、仍然找不到感覺，仍然不知道學習計算機語言到底有何用？其原因只有一個，你缺乏對實際生活的經(jīng)驗和認識。解決辦法也只有一個，熱愛生活，投入工作，交流進取、充分表達、總結(jié)得失。不要為了學語言才學語言，語言就是一個工具，語言就是一套語法規(guī)則，解決問題、提高認識，增加效率，為人類創(chuàng)造價值才是你的最終目的，而不是為了一張什么樣級別的證書。中國的程序員很聰明，但大師級的架構(gòu)師很少，缺少的是對準則的堅韌遵守，事物理解、觀察的耐心和仔細，對生活平和的心境、樂觀向上的改進態(tài)度和對工作的精益求精和追求完美的理想。我們需要思想，我們需要哲學，需要堅持，需要不浮躁、不放棄、不拋棄。二、課程的設(shè)計理念本課程目標是充分體現(xiàn)最基本編程思想，面向過程和面向?qū)ο蟛皇青孱^，而是課程的核心。課程從頭至尾秉承“自頂而下、逐步求精、模塊設(shè)計、結(jié)構(gòu)編程”面向過程思想和“封裝繼承、關(guān)聯(lián)合作、精化抽象”的面向?qū)ο笏枷搿轶w現(xiàn)思想，本課程設(shè)計了認識問題、分析問題、解決問題的“模型模塊設(shè)計”建模方案，并在所有案例中運用這種途徑，以期通過明晰思路和可控步驟達到目的。另外，課程將C/C++結(jié)合講解，不僅因為這兩種語言的應(yīng)用環(huán)境不同決定了學習的必要性，還由于這兩種語言的語法共性決定了可融，尤其重要的是，據(jù)此可更加清晰地展示不同的程序世界觀、方法論，以及它們之間更完美地結(jié)合。綜上，反復地剖析思想，并將思想、方法以科學的步驟表達出來是本課程教學的最大主旨，課程學習的目的是編寫規(guī)范易懂的程序幫助我們認識世界，解構(gòu)世界，而非手工作坊式的求新求異；不是讓你掌握多少精妙的技巧編寫優(yōu)美的程序，而是讓你能夠編寫出程序，能夠編寫規(guī)范的程序，能夠解決基本問題，不是求巧，而是求真、求實、求拙?；诒菊n程的設(shè)計理念，編寫教材《C/C++規(guī)范設(shè)計簡明教程》，從開始醞釀、設(shè)計、調(diào)整至現(xiàn)在的出版已過7年，期間進行了7輪以國內(nèi)知名教材與本書同步教學實驗對比，成效顯著，不同學生在不同程度上提升編程能力，證明本書的結(jié)構(gòu)設(shè)計是科學且人性的。三、課程內(nèi)容安排基于以上設(shè)計理念，本課程確定以“思想方法和途徑”為核心、以“函數(shù)和指針”為主線，以“規(guī)范”為前提，以“解決實際問題”為目標安排教學內(nèi)容。所有案例均設(shè)計建模，通過規(guī)范、明晰、可控步驟，切實體現(xiàn)和落實“思想方法和途徑”；其中“函數(shù)”并不獨立成章，而是分散在各章，以期在不同知識背景和應(yīng)用環(huán)境不斷揭示函數(shù)本質(zhì)和變換應(yīng)用，逐步切實有效地認識編程思想和培養(yǎng)編程能力；而“指針”由于其原子類型特性，安排在基礎(chǔ)類型之后，不僅可客觀從內(nèi)外兩個方面認識變量（對象），還避免傳統(tǒng)教材安排在數(shù)組之后，無法準確理解數(shù)組傳遞地尷尬；“規(guī)范”不僅僅指命名方式、書寫格式，更重要是指問題分析與解決的整套流程規(guī)范規(guī)律；書中大多案例的出現(xiàn)，不是概念的體現(xiàn)，而是基于“實際問題”的需要，比如儲蓄問題、城市氣溫統(tǒng)計、聲音處理、單片機信號處理、智能IC卡處理、成績管理系統(tǒng)等，尤其是成績管理系統(tǒng)，在不斷的應(yīng)用要求下，反復提升實現(xiàn)內(nèi)涵。教學內(nèi)容總體分兩部分：面向過程和面向?qū)ο?。面向過程包括3個單元：模型模塊和基本數(shù)據(jù)（共4章），結(jié)構(gòu)編程（共2章），構(gòu)造類型（共4章）。面向?qū)ο笥?個單元介紹，包括：封裝、繼承、多態(tài)（共3章），前10章的面向過程是面向?qū)ο蟮谋夭豢缮俚幕A(chǔ)。具體章節(jié)的主要學習內(nèi)容及相互聯(lián)系如下：（1）解決問題的思路與最基本的程序設(shè)計（結(jié)構(gòu)化編程思想，模型模塊，函數(shù)的封閉性）。（2）程序調(diào)試技術(shù)（函數(shù)的使用環(huán)境，出錯調(diào)試處理，函數(shù)間的聯(lián)系）。（3）基本的數(shù)據(jù)類型（如整型數(shù)，從內(nèi)部看最單純的數(shù)據(jù)及其保存，函數(shù)的基本使用）。（4）低級的數(shù)據(jù)類型（如指針，從外部看最單純的數(shù)據(jù)及其保存，函數(shù)的基本使用）。（5）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的三種結(jié)構(gòu)（基本和低級數(shù)據(jù)類型應(yīng)用，函數(shù)的較熟練使用）。（6）構(gòu)造的數(shù)據(jù)類型：數(shù)組（函數(shù)的高級使用，傳遞數(shù)組與數(shù)組指針）。（7）構(gòu)造的數(shù)據(jù)類型：字符串（函數(shù)的高級使用，傳遞字符串與字符串列表）。（8）構(gòu)造的數(shù)據(jù)類型：結(jié)構(gòu)體（函數(shù)的高級使用，傳遞結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)體數(shù)組）。（9）構(gòu)造的數(shù)據(jù)類型：文件（函數(shù)的高級使用，函數(shù)的本質(zhì)及可用函數(shù)資源）。（10）類、繼承、多態(tài)（函數(shù)的高級使用，動態(tài)對象指針，動態(tài)轉(zhuǎn)型對象指針）。說明，上述具體教學內(nèi)容的選擇應(yīng)依據(jù)教學計劃而定：如主旨是面向過程教學，則教學前10章；如主旨是面向?qū)ο蠼虒W，則教學13章。特別指出：若教學計劃中，面向過程和面向?qū)ο髥为氃O(shè)課，可將前10章作為面向過程課程學習內(nèi)容，而將后3章作為面向?qū)ο笳n程的主要研究內(nèi)容，本書的設(shè)計結(jié)構(gòu)、內(nèi)容呈現(xiàn)將最大程度地保證兩種編程思想過渡的連續(xù)性，同時富余更多的學習時間，更好地夯實基礎(chǔ)