對(duì)分課堂是我2014年開(kāi)始在復(fù)旦大學(xué)首先嘗試的一種新型教學(xué)模式，對(duì)變革傳統(tǒng)課堂教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有顯著的效果。從那時(shí)到現(xiàn)在，我在全國(guó)很多教師培訓(xùn)項(xiàng)目中介紹過(guò)對(duì)分。
　　梁新元老師是接觸對(duì)分較早的一位老師，2016年參與了我在蘇州進(jìn)行的培訓(xùn)。他是一位超級(jí)認(rèn)真、對(duì)學(xué)生極其負(fù)責(zé)的好老師。但他回去用對(duì)分授課一開(kāi)始并不順利，碰到一些問(wèn)題，就擱置了。但不用對(duì)分，傳統(tǒng)課堂的問(wèn)題解決不了，梁老師感覺(jué)還是需要用對(duì)分才能徹底解決問(wèn)題。2018年在廈門(mén)，他再次參加了對(duì)分課堂的培訓(xùn)，找到了感覺(jué)，實(shí)踐中獲得了很大的突破。受到鼓舞，2019年，他在北京第三次參加對(duì)分課堂培訓(xùn)，在首期全國(guó)高校對(duì)分課堂教師發(fā)展師研修班又學(xué)習(xí)了4天。
　　從此之后，梁老師在對(duì)分之路上一路前行。他真誠(chéng)、用心，講邏輯、講證據(jù)，不斷實(shí)踐、反復(fù)調(diào)整，教學(xué)效果有極其明顯的提升，學(xué)生也非常喜愛(ài)他的課堂。2019年開(kāi)始，他不僅自己用，還大量推廣，完成了數(shù)十場(chǎng)對(duì)分課堂的培訓(xùn)和講座，聽(tīng)眾達(dá)到數(shù)千人。他親自指導(dǎo)幾十位教師實(shí)踐對(duì)分課堂，成為對(duì)分課堂先鋒教師中的佼佼者。
　　對(duì)分課堂是教學(xué)方法，但方法和內(nèi)容是要緊密融合的，教學(xué)內(nèi)容主要體現(xiàn)在教材上，教材的重要性不言而喻。遺憾的是，我們當(dāng)前的本科教學(xué)相對(duì)缺乏優(yōu)秀的教材，問(wèn)題十分緊迫、嚴(yán)峻。如果遵循西方教材的發(fā)展路徑，這個(gè)問(wèn)題需要相當(dāng)漫長(zhǎng)的時(shí)間才有可能得以緩解。對(duì)分課堂的出現(xiàn)，帶來(lái)了教學(xué)模式的變革，也對(duì)教材提出了新的要求，有可能創(chuàng)造一套編寫(xiě)教材的新理念和新方法。
　　國(guó)內(nèi)教材仿照蘇聯(lián)，內(nèi)容過(guò)多、過(guò)難、過(guò)于學(xué)術(shù)化，按照學(xué)科邏輯編排，需要教師做深度解讀。國(guó)外很多優(yōu)秀教材，內(nèi)容豐富、圖文并茂，考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，適合學(xué)生自學(xué)。對(duì)分課堂是教與學(xué)的平衡，所以，適合對(duì)分的教材應(yīng)該是上述兩種教材邏輯的結(jié)合。根據(jù)這個(gè)思路，我提出了對(duì)分教材的概念。這樣的教材，每個(gè)章節(jié)都包括三個(gè)部分，核心知識(shí)、案例素材和學(xué)習(xí)任務(wù)。
　　梁老師的這本教材，立足對(duì)分課堂模式，打破了主要服務(wù)于講授的傳統(tǒng)教材，提供了豐富案例素材，在理論要點(diǎn)與案例素材之間形成教學(xué)留白，給學(xué)生以自主學(xué)習(xí)的空間，形成探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教材模式。
　　按照對(duì)分教材的要求，本教材每章均包括理論要點(diǎn)、案例解析和實(shí)踐運(yùn)用三個(gè)部分，分別提供核心知識(shí)、案例素材和學(xué)習(xí)任務(wù)。使用時(shí)，教師講授要點(diǎn)，并展示理論在案例中的應(yīng)用，學(xué)生理解理論、研讀案例，進(jìn)行實(shí)踐，然后開(kāi)展同伴討論，最后教師答疑解惑。這樣的教材，讓教師的任務(wù)變得清晰明確，與對(duì)分流程自然貼合。
　　隨著新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的到來(lái)，我國(guó)高等學(xué)校需要提高工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，需要變革教學(xué)模式，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。本書(shū)是梁新元老師多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)成果的結(jié)晶，是綜合實(shí)踐類課程中教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新的新探索，價(jià)值很大。使用這本教材進(jìn)行教學(xué)，能讓學(xué)生更容易掌握編程方法，培育軟件開(kāi)發(fā)的工程思維，形成解決復(fù)雜問(wèn)題的實(shí)踐能力。
　　這本教材開(kāi)辟了新工科教材建設(shè)的新階段，它的意義是極其深遠(yuǎn)的。我深信，這本教材將會(huì)受到廣大學(xué)生的熱烈歡迎。我要衷心感謝梁老師對(duì)對(duì)分課堂的實(shí)踐和推廣，特別是基于對(duì)分模式，對(duì)程序設(shè)計(jì)類基礎(chǔ)課程做出巨大貢獻(xiàn)！未來(lái)，很多人一定會(huì)持有跟我相同的看法。
　　
　　張學(xué)新
　　復(fù)旦大學(xué)心理學(xué)教授、對(duì)分課堂創(chuàng)始人
　　

課件.zip
　　

　　
前 言
　　隨著新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工程教育正面臨巨大機(jī)遇與挑戰(zhàn)，提升國(guó)家硬實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力需要新工科。新工科建設(shè)是高等教育主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動(dòng)，對(duì)人才質(zhì)量的提升提出了更高要求。新工科需要培養(yǎng)大批具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、勝任行業(yè)需求的應(yīng)用型和技能型人才。根據(jù)新工科的要求，計(jì)算機(jī)專業(yè)的教育需要培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)具備工程實(shí)踐能力、能滿足社會(huì)需求的人才。
　　新工科建設(shè)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題亟待解決。首先，學(xué)生的工程實(shí)踐能力不足，與新工科的要求相距甚遠(yuǎn)。C/C 語(yǔ)言幾十年來(lái)影響深遠(yuǎn)，應(yīng)用非常廣泛，可以用于編寫(xiě)系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，如開(kāi)發(fā)游戲、服務(wù)器、信息安全、多媒體、算法、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等應(yīng)用。C/C 語(yǔ)言能夠訓(xùn)練良好的邏輯思維，通常作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)和理工科專業(yè)的入門(mén)語(yǔ)言。新工科要求學(xué)生能高質(zhì)量完成C/C 語(yǔ)言項(xiàng)目代碼。但是，學(xué)完C/C 語(yǔ)言后，大量的學(xué)生仍然不會(huì)編寫(xiě)較為復(fù)雜的程序。其次，缺乏合適的新工科教材。新工科要求學(xué)生具有組織各種庫(kù)函數(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，C/C 項(xiàng)目綜合實(shí)踐中需要用到大量的函數(shù)，需要考慮多個(gè)程序文件、多個(gè)函數(shù)之間的交互作用，如何才能有機(jī)組織形成一個(gè)完整的工程項(xiàng)目？這是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的良好機(jī)會(huì)。但是，當(dāng)前工科教學(xué)模式傳統(tǒng)，教學(xué)內(nèi)容落后，缺乏解決這種問(wèn)題的新工科教材。
　　作者致力于編寫(xiě)適用于新工科人才培養(yǎng)的教材。本書(shū)希望在綜合實(shí)踐類課程中探索教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生能更好地適應(yīng)未來(lái)職業(yè)發(fā)展、滿足新工科要求。為了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的編程實(shí)踐能力，本書(shū)致力于提供更加容易學(xué)會(huì)編程的路徑，借助最簡(jiǎn)單的方法形成邏輯思維、工程思維和計(jì)算思維。書(shū)中主要項(xiàng)目案例是作者近十年參與教學(xué)改革的成果，經(jīng)過(guò)多年教學(xué)驗(yàn)證，能有效提升學(xué)生的編程實(shí)踐能力，具有較強(qiáng)的普適性。
　　全書(shū)共9章，每章均包括理論要點(diǎn)、案例解析和實(shí)踐運(yùn)用。第1章綜合實(shí)踐的需求和目標(biāo)為初學(xué)者確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，第2章結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)介紹語(yǔ)言基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)方法，第3章迭代編程實(shí)現(xiàn)介紹實(shí)現(xiàn)方法，第4章結(jié)構(gòu)體數(shù)組的基本應(yīng)用為初學(xué)者提供簡(jiǎn)單系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，第5章軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程介紹復(fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法，第6章順序表的基本應(yīng)用介紹通用系統(tǒng)集成方法，第7章鏈表的基本應(yīng)用介紹鏈表實(shí)現(xiàn)方法，第8章順序表類實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊探榻B復(fù)雜系統(tǒng)集成方法，第9章鏈表類實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊探榻B通用鏈表實(shí)現(xiàn)方法。附錄A主要介紹專業(yè)版代碼規(guī)范和企業(yè)級(jí)代碼規(guī)范，附錄B主要介紹軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境(Dev-C 和Visual Studio 2010)的使用，附錄以二維碼形式出現(xiàn)。
　　本書(shū)主要特點(diǎn)有實(shí)踐性、綜合性、工程性和學(xué)習(xí)性。
　　第一個(gè)特點(diǎn)是實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)核心語(yǔ)法，聚焦實(shí)踐能力。為了適應(yīng)新工科對(duì)學(xué)生應(yīng)具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的要求，全書(shū)緊緊圍繞提升學(xué)生綜合編程實(shí)踐能力的核心目標(biāo)，重點(diǎn)展示項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。首先，強(qiáng)調(diào)核心語(yǔ)法知識(shí)。為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)信心、減輕學(xué)生思想負(fù)擔(dān)，堅(jiān)持理論夠用的原則，致力于利用C/C 語(yǔ)言核心知識(shí)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，書(shū)中只列出常用的知識(shí)點(diǎn)。其次，聚焦實(shí)踐能力培養(yǎng)。本書(shū)始終堅(jiān)持把實(shí)踐應(yīng)用放在第一位，通過(guò)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐的能力。初學(xué)者要把學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的焦點(diǎn)集中在編程實(shí)踐上，落實(shí)做中學(xué)的學(xué)習(xí)理念，多用多實(shí)踐，不死摳語(yǔ)法，不拘泥于知識(shí)細(xì)節(jié)。
　　第二個(gè)特點(diǎn)是綜合性，突出綜合應(yīng)用，形成整合能力。首先，以項(xiàng)目為牽引，實(shí)現(xiàn)C/C 的數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體、文件和類等大部分知識(shí)的整合，突出綜合應(yīng)用。其次，實(shí)現(xiàn)跨課程整合，通過(guò)項(xiàng)目形成整合能力。綜合實(shí)踐中不僅要用到C/C 的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還要用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中講解的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)體數(shù)組、順序表、鏈表、順序表類和鏈表類)、常用排序算法(直接插入排序、直接選擇排序和冒泡排序)和查找算法(順序查找和二分查找)。此外，還會(huì)用到軟件工程課程中講解的軟件開(kāi)發(fā)流程知識(shí)。
　　第三個(gè)特點(diǎn)是工程性，強(qiáng)化工程思維，培養(yǎng)工匠精神。首先，養(yǎng)成工程思維。全書(shū)以項(xiàng)目為核心，使學(xué)生掌握良好的工程化方法(軟件設(shè)計(jì)方法、迭代編程方法、測(cè)試方法、排錯(cuò)方法等)，形成初步的軟件項(xiàng)目思維，具備解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。其次，注重工程倫理，培養(yǎng)追求卓越的工匠精神。代碼規(guī)范是程序員之間相互交流的重要方式，在編程實(shí)踐中需要養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，形成工程性編程規(guī)范。軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)不斷改進(jìn)的迭代過(guò)程，編程需要有追求卓越的工匠精神，才能為社會(huì)提供良好的軟件作品。
　　第四個(gè)特點(diǎn)是學(xué)習(xí)性，體現(xiàn)對(duì)分精神，具有易學(xué)習(xí)性。首先，體現(xiàn)對(duì)分精神，兼顧教與學(xué)的平衡。對(duì)分課堂是復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授提出的中國(guó)原創(chuàng)教學(xué)模式，經(jīng)過(guò)千百位教師實(shí)踐，教學(xué)效果良好，深受師生歡迎。按照對(duì)分課堂教材的編寫(xiě)要求，每章包括理論要點(diǎn)、案例解析和實(shí)踐運(yùn)用三個(gè)部分。理論要點(diǎn)給出本章及后續(xù)章節(jié)所需要的理論知識(shí)概要，書(shū)中沒(méi)有詳盡闡述知識(shí)點(diǎn)，相關(guān)細(xì)節(jié)由學(xué)生自己查詢。案例解析提供學(xué)習(xí)素材，展示理論要點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)實(shí)踐運(yùn)用提供不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練。其次，具有易學(xué)習(xí)性。本書(shū)從學(xué)習(xí)者的角度采用逐步迭代的方式講解編程過(guò)程，讓學(xué)生容易閱讀、容易學(xué)習(xí)。本書(shū)第2~9章采用層層遞進(jìn)的編寫(xiě)方式，構(gòu)建從弱基礎(chǔ)到高水平的編程提升之路，通過(guò)循序漸進(jìn)的項(xiàng)目案例，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)C/C 編程的輕松入門(mén)和快速提高。多年教學(xué)實(shí)踐證明，編程基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，只需要學(xué)習(xí)第4章案例，采用迭代的方式就能完成數(shù)百行代碼的項(xiàng)目，迅速提高實(shí)踐能力，收獲滿滿的成就感，提升編程信心。為了便于學(xué)習(xí)，書(shū)中給出了所有案例的完整源代碼以及運(yùn)行結(jié)果圖，供學(xué)生閱讀、分析、領(lǐng)悟和超越。
　　本教材全程邀請(qǐng)對(duì)分課堂創(chuàng)始人、復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授作為撰寫(xiě)指導(dǎo)。全書(shū)9章，由梁新元給出寫(xiě)作提綱和基本要求。第3、5章由梁新元編寫(xiě)，第7、9章由楊永斌編寫(xiě)，第4章由朱超平編寫(xiě)，第6章由嚴(yán)玥編寫(xiě)，第1、2章由劉波編寫(xiě)，第8章和附錄由王田編寫(xiě)。最后由梁新元統(tǒng)編定稿。寫(xiě)作過(guò)程中校稿和繪圖等方面得到陳海波、陳小容、陳益、汪春峰、黃鑫、徐歡、俞拓城等同學(xué)的大力支持，在此特別感謝。
　　本書(shū)受到重慶市大數(shù)據(jù)智能化類特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目(重慶工商大學(xué) 計(jì)算機(jī)特色建設(shè)專業(yè)〔62011600705〕)重點(diǎn)資助，還受到其他一些項(xiàng)目聯(lián)合資助，主要有：中國(guó)關(guān)心下一代十三五國(guó)家規(guī)劃重點(diǎn)課題中國(guó)原創(chuàng)教學(xué)模式對(duì)分課堂教學(xué)實(shí)踐研究子課題對(duì)分課堂教學(xué)法在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)研究(GGWEDU016-G0167)，重慶市教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科背景下的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐(203424)和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及創(chuàng)新云桌面的研究與實(shí)踐(213207)，重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題雙一流背景下基于SPOC混合教學(xué)模式的構(gòu)建與應(yīng)用研究(2018-GX-023)，重慶工商大學(xué)教改項(xiàng)目新工科背景下程序設(shè)計(jì)類課程對(duì)分課堂教學(xué)模式的實(shí)踐與探索(2019310)和高級(jí)程序設(shè)計(jì)(C&C )(204024)，在此一并致謝。
　　本書(shū)所有代碼在Visual Studio 2010開(kāi)發(fā)環(huán)境下通過(guò)測(cè)試，并盡量做到代碼縮進(jìn)4個(gè)空格，雙元運(yùn)算符前后各空一格。盡管本書(shū)基于多年的教學(xué)實(shí)踐，歷經(jīng)數(shù)月的編寫(xiě)和反復(fù)校對(duì)，但是由于作者水平有限，仍有可能存在不足，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，以便修改。本書(shū)提供PPT課件、案例源代碼、視頻和附錄等電子資源，以方便教學(xué)和學(xué)習(xí)，需要時(shí)可聯(lián)系出版社或者本人。
　　
　　重慶工商大學(xué) 梁新元