基于Easy X圖形庫的動畫設(shè)計與C語言課程改革

李德川 方振國 梁霞

摘要：本文以三基色動態(tài)變換為例，從多個角度把算法、函數(shù)、頭文件等語法規(guī)則融入編程環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從一個圖形的動態(tài)變換實例中領(lǐng)會到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)改革把知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升協(xié)同實施，通過調(diào)動學(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：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：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)的項目執(zhí)行能力，同時，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間內(nèi)開展高效的教學(xué)活動就顯得尤為重要，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條件[1-3]，滿足了學(xué)生的好奇心，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，鼓勵了學(xué)生的實踐意識，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)計課本為基礎(chǔ)[4]，選用graphics.h頭文件，以三基色的動態(tài)變換為例，闡述圖形化設(shè)計在培養(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)計的能力。

● 教學(xué)課題的設(shè)計

在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，課題的設(shè)計很重要，開發(fā)的項目既要有原型，給學(xué)生一個直觀的印象，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。本項目以紅綠燈為原型，設(shè)計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，這樣設(shè)計的目的是鼓勵學(xué)生全員參與，體驗設(shè)計過程，了解項目設(shè)計的一般過程，增強(qiáng)編程的自信心。

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

其次，設(shè)計具體的圖形格式。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計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)計進(jìn)度條的運動狀態(tài)。進(jìn)度條如何運動？是連續(xù)移動還是閃爍？

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

● 項目設(shè)計過程的引導(dǎo)

通過對項目的分解與分析，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)計的一般步驟，該項目的設(shè)計完全可以把學(xué)生帶入程序設(shè)計的大門。而色彩的運用和點綴，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)生對自己的作品美化的激情，使學(xué)生在實踐中應(yīng)用學(xué)到的理論知識。以下以三基色的動態(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、畫圖時要及時聲明其所屬graphics.h頭文件，使用到的其他函數(shù)也必須聲明屬于哪一個頭文件，如windows.h等。在確定顏色的顯示形狀時，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

首先，由學(xué)生討論確定該三基色變換的具體形式為三個分離的矩形色塊，排列方式為從上到下，進(jìn)度條的運動方式為從上向下運動，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)計進(jìn)度條之前，先要進(jìn)行矩形色塊的初始化，明確三個矩形的位置坐標(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)計進(jìn)度條的運動形式，幫助學(xué)生了解做項目時需要考慮的項目細(xì)節(jié)：進(jìn)度條應(yīng)該從最上面矩形的頂端開始向下運動;進(jìn)度條要有一定的寬度用于識別;進(jìn)度條的顏色要與當(dāng)前顏色有明顯區(qū)別;進(jìn)度條向下移動后，原始的色彩怎么再現(xiàn);進(jìn)度條的移動速度控制等。在這一環(huán)節(jié)可以引入分支語句和循環(huán)語句，通過對圖像的精細(xì)化分割，進(jìn)行知識的傳授。在教學(xué)的演示活動中，可以采用順序結(jié)構(gòu)對語句體進(jìn)行解釋，把語句體的精簡放在自定義函數(shù)中，供學(xué)生課下實踐，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，得到一個動態(tài)變化的三基色圖像，如圖4所示。

● 知識能力的拓展

在課程實施過程中，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，那對少數(shù)已經(jīng)掌握該知識點的學(xué)生吸引力不大，因此，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計時，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。為此，該題目可以在以下幾個方面進(jìn)行延伸：