基于Easy X圖形庫的動畫設計與C語言課程改革

李德川 方振國 梁霞

摘要：本文以三基色動態變換為例，從多個角度把算法、函數、頭文件等語法規則融入編程環節，讓學生從一個圖形的動態變換實例中領會到C語言編程的精髓，以此來完成C語言編程的入門教育。該課程的教學改革把知識傳授、能力培養和素質提升協同實施，通過調動學生的課堂參與度，激發學生學習的興趣和潛能，培養學生的創新能力。

關鍵詞：Easy X;圖形庫;C語言;教學改革

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）013-0103-04

C語言是部分專業的大學生入學后必修的一門基本語言，C語言課程可以訓練學生的編程思維，使學生擁有解決問題的方法和相應的項目執行能力，同時，該課程的學習也有助于數據結構、操作系統、單片機和嵌入式等軟硬件的開發和應用。然而，C語言的教學并不是那么容易的。首先，C語言的編程需要了解語法規則;其次，通常情況下，C語言的編程環境Visual C++ 6.0只能進行字符的顯示，無法顯示圖案和色彩，輸出結果單調，學生的注意力和學習興趣無法被精確掌控。因此，如何在有限的課堂時間內開展高效的教學活動就顯得尤為重要，圖形化教學方式的引入，可以使得單調的字符輸出變得生動起來，增加了學習的趣味性。在VC++6.0中引入EasyX圖形庫可以使編譯系統具備各種圖形的畫法、不同顏色的填充等處理條件[1-3]，滿足了學生的好奇心，激發了學生的求知欲，鼓勵了學生的實踐意識，促進了學生創新思維的發展。本文以C語言程序設計課本為基礎[4]，選用graphics.h頭文件，以三基色的動態變換為例，闡述圖形化設計在培養學生自由思考和自主創新能力方面的重要性，訓練學生自主編程和設計的能力。

● 教學課題的設計

在實踐教學環節，課題的設計很重要，開發的項目既要有原型，給學生一個直觀的印象，也要有一定的可操作性，避免挫傷學生的積極性，同時還要具有代表性，使得學生在參與的過程中掌握編程技法，習得課程的自學能力。本項目以紅綠燈為原型，設計了一種三基色變換進度條，要求一定寬度的進度條在三種顏色的圖形上依次移動，這樣設計的目的是鼓勵學生全員參與，體驗設計過程，了解項目設計的一般過程，增強編程的自信心。

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

其次，設計具體的圖形格式。引導學生設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，設計進度條的運動狀態。進度條如何運動？是連續移動還是閃爍？

最后，分組討論，分塊編程，全員參與程序的調試和運行，提升學生編程的成就感，激發學習熱情。

● 項目設計過程的引導

通過對項目的分解與分析，可以得知該課題涉及函數、頭文件、程序結構和調試等內容，幾乎涵蓋了程序設計的一般步驟，該項目的設計完全可以把學生帶入程序設計的大門。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，進一步觸發學生對自己的作品美化的激情，使學生在實踐中應用學到的理論知識。以下以三基色的動態變換為例進行說明。

1.獲取任務所需的基本函數

引導學生查閱和掌握有關三基色的定義和相應的RGB數值。通過查閱資料可以得知，三基色由紅、綠、藍組成，分別對應的RGB數值為（255，0，0）、（0，255，0）和（0，0，255），不同的數據組合可以獲得不同的顏色，多彩的顏色作為課后作業由學生自行探索和發現。

提醒學生在進行色彩的管理、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，所需函數為setcolor（）和line（）;也可以先畫出矩形框，再用色彩填充，所需函數為rectangle（）、setfillcolor（）和fillrectangle（）。若為圓形，則可采用circle（）函數等。具體采用哪種函數，依據相應算法進行選擇，而函數的具體參數由學生自己查詢，以此來提高學生的參與度。

2.全員參與的過程設計

首先，由學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，進度條的運動方式為從上向下運動，進度條顏色為黑色，窗口背景色為黑色，其基本結構圖形如圖1所示。

其次，顯示圖像的初始化。在設計進度條之前，先要進行矩形色塊的初始化，明確三個矩形的位置坐標、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，課后訓練使用。線條畫矩形的參考程序如圖2所示。

再次，設計進度條的運動形式，幫助學生了解做項目時需要考慮的項目細節：進度條應該從最上面矩形的頂端開始向下運動;進度條要有一定的寬度用于識別;進度條的顏色要與當前顏色有明顯區別;進度條向下移動后，原始的色彩怎么再現;進度條的移動速度控制等。在這一環節可以引入分支語句和循環語句，通過對圖像的精細化分割，進行知識的傳授。在教學的演示活動中，可以采用順序結構對語句體進行解釋，把語句體的精簡放在自定義函數中，供學生課下實踐，提升學生的成就感，提高學生的學習興趣。部分參考程序如圖3所示。

最后，進行程序的調試，得到一個動態變化的三基色圖像，如圖4所示。

● 知識能力的拓展

在課程實施過程中，課堂教學能滿足大多數學生的聽課需求，但是如果能力考查僅停留在原始題目上，那對少數已經掌握該知識點的學生吸引力不大，因此，在教學內容設計時，要充分考慮該題目的拓展性和發散性，牢牢把控住全班學生的興趣點。為此，該題目可以在以下幾個方面進行延伸：

①調配出自己喜愛的顏色。這項任務全班學生都樂意去完成，通過改變函數RGB（）中的參數值，即可顯示心中滿意的圖案，項目的趣味性進一步得到提升。

②進度條的顏色和寬度調節。這一項任務相對簡單，部分學生很樂意去更改，提升了顯示效果。

③用自定義函數精簡程序體。在這一項改裝中，要求學生用到自定義函數的定義方式，把反復用到的部分用函數來實現，實現程序體的精簡，這一項的實現能極大地提升學生學習程序的滿足感，很有意義?？梢栽谶m當的時候給出參考程序，然后結合分支語句if…else來實現，自定義參考函數如下頁圖5所示。

④圖形顯示可以用圓形、橫向排列或進度條橫向運動。這一部分，要求學生有一定的調試能力，圓形顯示區域容易實現，可以用circle（）函數，但是進度條上點線坐標要經過計算，然后用line（）函數，參考圖像如下頁圖6所示。圖6（a）為初始化的紅綠藍，進度條從藍色開始運動[如圖6（b）]，經過綠色[如圖6（c）]，到達紅色[如圖6（d）]，為一個周期，然后不斷循環，直至結束。對輕松完成該環節的學生，可布置能力進階題，進一步挖掘學生的實踐能力。

● 知識點的總結與歸納

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，讓學生了解到在工程實踐中要具體考慮坐標的相對位置，認識了直線畫圖函數line（）、矩形畫圖函數rectangle（）、色彩設定函數setcolor（）和自定義等函數的應用，進一步掌握了設計思想在實際工程中的應用，開闊了視野，為其他項目的開發提供了一定的參考范例。

● 結論

圖形化的教學實踐，使得C語言的教學從符號輸出向圖像輸出轉變，色彩的搭配極大地豐富了輸出結果的多樣性。同時，點、線、面等函數的應用有助于構筑更為復雜的結構，便于學生實現各種設計。本課的實施強化了學生的邏輯思維和實踐能力，提高了學生的編程興趣，為C語言課堂教學的改革提供了思路。

參考文獻：

[1]宋雅娟，邊晶.基于easy X動畫案例開發導向的C語言程序設計課程教學方法研究[J].長春大學學報，2018（06）：111-119.

[2]李柯景.Easy X在C語言課程教學中的應用[J].科教導刊：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踐[J].電腦知識與技術，2015，11（32）：124-125.

[4]譚浩強.C語言程序設計[M].北京：清華大學出版社，2013.

作者簡介：李德川（1985—），男，安徽懷遠人，博士，淮北師范大學副教授，研究方向為電子技術。

基金項目：安徽省“六卓越、一拔尖”卓越人才培養創新項目（2019zyrc056）;淮北師范大學教學研究項目（JY19003，JY19037）。