陳兵 王雪梅

關(guān)鍵詞：C語言；EasyX；項目化教學；教學研究；彈球游戲

1 引言

C語言是大學理工科專業(yè)的必修課，是編程的入門課程，為學生的編程實踐和計算機理論打好基礎(chǔ)。在編程語言教學中，項目化教學的重要性越來越被認識到，但是由于C語言是偏底層語言，C語言開發(fā)環(huán)境不像開發(fā)Java程序那樣自帶圖形、界面等一些庫，因此用C語言編寫應(yīng)用并不非常方便，這就為在C語言教學中開展項目化教學帶來了困難[1]。

2 EasyX 圖形庫

EasyX是一個可以用C、C++語言進行編程的免費繪圖庫，可以幫助C/C++ 初學者快速上手圖形和游戲編程。如官網(wǎng)介紹的那樣，“EasyX Graphics Library 是針對Visual C++ 的免費繪圖庫，支持VC6.0 ～VC2022，簡單易用，學習成本極低，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。目前已有許多大學將EasyX 應(yīng)用在教學當中?！焙喲灾?，EasyX有如下特點：

1） EasyX安裝簡單，對包含VC6.0之后的VC各版本都支持。

2） EasyX使用簡單，利用簡單的繪圖函數(shù)和如顏色、坐標幾個繪圖相關(guān)的基本概念就能編寫圖形和游戲程序。

可以說，EasyX庫的繪圖功能是基礎(chǔ)且充分的，對語言初學者很友好，讓初學者可以專注在編程語言課程知識上，不被繪圖部分牽扯太多精力。利用EasyX 編寫包括游戲類的程序可以激發(fā)的學生的學習興趣。因此，利用EasyX 圖形庫編寫圖形、游戲，是C 以及C++語言進行項目化教學非常合適的工具[2]。

3 項目案例

下面，介紹一下對項目設(shè)計的總體思考。常見的游戲項目有井字棋[3]、貪吃蛇[4]、碰撞的球等，由于碰撞的球總體難度相對較低，而且在MDN（Mozilla 開發(fā)者社區(qū)）等教程中也被使用，故本文就以碰撞的球項目為例。

由于一下子將項目的整個內(nèi)容呈現(xiàn)在學生面前可能加大學生的接受難度，因此可以將項目分為基礎(chǔ)項目和強化項目這樣兩階段的形式?；A(chǔ)項目難度較低，強化項目在基礎(chǔ)項目的基礎(chǔ)上增加一些功能，并增加實現(xiàn)難度。比如，基礎(chǔ)項目的形式是提供代碼片段，讓學生整合代碼，強化項目可以提高更少的代碼，讓學生自己補充部分代碼?；A(chǔ)項目和強化項目合起來基本涵蓋了C語言的主要語法，包括選擇、循環(huán)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體等?；A(chǔ)項目和強化項目可以分前后兩個階段，在學期末作為個人或者分組項目作業(yè)布置到班級中去。

比如，對于碰撞的球項目來說，基礎(chǔ)項目是實現(xiàn)碰撞的球。即多個灰度不同的球（隨機產(chǎn)生的）在窗口中以不同的速度運動（隨機產(chǎn)生水平和豎直運動速度），碰到窗口邊框就反彈，兩個球之間相互碰到則將它們的灰度都變成一樣的（隨機產(chǎn)生的）?；A(chǔ)項目應(yīng)用到了選擇、循環(huán)、數(shù)組、函數(shù)等知識點。（為了方便打印，各個球的顏色是R、G、B分量都相同的灰色，也完全可以是R、G、B不同的彩色）

而強化項目，在基礎(chǔ)項目的基礎(chǔ)上，再實現(xiàn)一個用鍵盤控制的特殊的球（下圖中白邊的小球，可以進行水平移動和豎直移動）來“吃掉”其他的球，即碰到其他的球就讓被碰到的球消失。強化項目要用鍵盤控制白色小球，因此還用到了EaysX的peekmessage函數(shù)來接收鍵盤按下事件，該函數(shù)的參數(shù)還用到了指針和結(jié)構(gòu)體。故與基礎(chǔ)項目一起，整個項目基本涵蓋了C語言的主要知識點。

由于基礎(chǔ)項目和強化項目涵蓋了C語言的大部分知識點，因此需要在期末推出項目。如果希望盡早在教學中引入項目，比如在教授完選擇和循環(huán)后就希望推出項目，那么可以另行采用其他項目，或者采用碰撞的球的簡化版本，比如，實現(xiàn)單個球的碰撞，這樣就不需要使用類似數(shù)組這樣課程偏后面的知識點。單個球的碰撞項目，仍然可以采用基礎(chǔ)項目和強化項目這樣的兩階段的形式。比如，基礎(chǔ)項目是實現(xiàn)單個球的碰撞到邊緣的反彈，任務(wù)提供代碼片段，學生只需要代碼整合；而強化項目是反彈模式發(fā)生變化，比如碰到左邊緣，從右邊緣出來，反之亦然，并且只提供部分代碼。這樣難度就有階梯。項目案例從易到繁，迭代式地引入課堂中，也是類似五星教學法所推薦的模式[5]。

3.1 碰撞的球之基礎(chǔ)項目

下面給出期末版本的基礎(chǔ)項目的各個子任務(wù)的例子，以做參考。

1） 給出代碼框架，并做出解釋。

#define BALL_NUMBER 20

#define WIDTH 640

#define HEIGHT 480

int random（int min， int max）;

int main（）{

int x[BALL_NUMBER] = {0}， y[BALL_

NUMBER] = {0}， radius[BALL_NUMBER] = {0}， velX

[BALL_NUMBER]={0}， velY[BALL_NUMBER] = {0};

COLORREF color[BALL_NUMBER] = {0};

int i = 0， j = 0;

//初始化動畫窗口，并設(shè)置大小

initgraph（WIDTH， HEIGHT）;

//使每次的隨機數(shù)序列不同

srand（（unsigned） time（NULL））;

//初始化圓球

...

//核心動畫代碼

...

closegraph（）;

return 0;

}

int random（int min， int max）{

return rand（） % （max - min + 1） + min;

}

其中，BALL_NUMBER 是定義球的數(shù)量的宏，WIDTH 和HEIGHT分別是定義窗口寬和高的宏。x、y、radius、velX、velY和color數(shù)組分別保存圓球的x坐標、y坐標、半徑、x方向的速度、y方向的速度和顏色。random函數(shù)隨機產(chǎn)生在兩個參數(shù)min和max的之間的整數(shù)，在后續(xù)的任務(wù)中被用到。

2） 初始化圓球處補充代碼：

for（i = 0; i < BALL_NUMBER; i++）{

radius[i] = random（10， 20）;

x[i] = random（0 + radius[i]， WIDTH - radius[i]）;

y[i] = random（0 + radius[i]， HEIGHT - radius[i]）;

velX[i] = random（-5， 5）;

該代碼隨機產(chǎn)生一定范圍的整數(shù)值，用來初始化各個圓的半徑、x坐標、y、坐標、x方向速度、y方向速度、顏色值。其中RGB是EasyX庫的帶參數(shù)的宏，用于將紅、綠、藍顏色分量合成顏色。代碼中這3個分量都相同，產(chǎn)生的是灰色。

3） 核心動畫代碼處框架如下：

上面代碼中4個if分別判斷各個圓球是否與右、左、下、上四個邊緣發(fā)生碰撞，如果發(fā)生，則相應(yīng)修改圓球的移動速度屬性，這樣動畫中就有邊緣碰撞引起的反彈效果。

6） 繪圖代碼處繼續(xù)補充代碼，做圓球之間的碰撞檢測

雙重循環(huán)檢查任意兩個不同的圓球是否發(fā)生的碰撞，一旦發(fā)生碰撞，則將碰撞的兩個圓球都設(shè)置成一個隨機產(chǎn)生的新顏色。

以上就給出了完成基礎(chǔ)項目的6個子任務(wù)。這6 個子任務(wù)的代碼都是提供出來的，學生只要將各個任務(wù)代碼整合就可以完成這個階段。這樣項目難度就降低了?？梢愿鶕?jù)實際情況增減難度，比如可以去掉部分核心語句，要求學生補充。顯然，這是與學生水平相關(guān)的。強化項目階段可以比基本項目再適當增加難度。

3.2 碰撞的球之強化項目

強化項目在基礎(chǔ)項目的基礎(chǔ)上，使用了一個獨特的白色無填充的球來“吃”其他普通的球，這個白球可以用鍵盤進行上下左右移動控制，因此比基礎(chǔ)項目在難度上有所提高。

在強化項目任務(wù)單中，可以和基礎(chǔ)項目類似地給出框架和代碼，如果要增加難度，那么部分代碼可以讓學生來補充。代碼框架如下：

相比基礎(chǔ)項目，強化項目為多個普通碰撞球添加了一個標志是否存在的數(shù)組exists[BALL_NUMBER]，數(shù)組每個元素表示對應(yīng)的普通球是否已經(jīng)被白球“吃”掉，初始化為1，表示還存在，被“吃”掉后則修改為0。鍵盤w、s、a、d按下分別控制白球的上、下、左、右移動，EasyX中需要使用peekmessage函數(shù)來獲取按鍵被按下事件。下面代碼中變量m是ExMessage類型的，用來存儲鍵盤消息，處理白球移動的代碼如下：

如同基礎(chǔ)項目那樣，后面可以針對代碼框架中的代碼塊布置一些子任務(wù)，這里就省略了。子任務(wù)的難度可以通過要學生補充代碼的多少來控制。

3.3 項目實施的感悟

項目化教學案例還可以用井字棋游戲、翻牌游戲等。個人在項目教學設(shè)計方面有一些感悟，就是往往在選擇案例和如何實現(xiàn)案例時顧慮較多，可能會出現(xiàn)項目出錯、不完善的情況。項目設(shè)計的時候也許不需要過于糾結(jié)它們的細節(jié)和可玩性等方面問題，邏輯清楚、實現(xiàn)較簡單的項目就可以起到引領(lǐng)學生入門的作用，因為更重要的是提高學生學習興趣，后期學生可以自行增加一些感興趣的復雜功能。例如，碰撞的球例子里面兩個球碰撞時，也許教師的第一反應(yīng)是如同現(xiàn)實那樣實現(xiàn)兩個球的反彈，但是這個實現(xiàn)難度就提高了。與其為了項目更加“完善”和“真實”，不如適當簡化項目，讓學生更易上手。

4 小結(jié)

EasyX圖形庫不但可以使用在項目化教學中，而且在C語言各章的教學中就可以用EasyX編寫一些小程序來展示C語言語法的在各章中的應(yīng)用。甚至在C++語言的教學中仍然可以使用EasyX，即接著用面向?qū)ο蠓绞絹砭帉懘a。總體來看，EasyX可以在C/C++的教學中起到較為積極的作用，性價比還是不錯的。