“認(rèn)知－驅(qū)動－自主”教學(xué)模式與Ｃ語言教學(xué)改革

摘要：我院針對“C語言程序設(shè)計”教學(xué)過程中存在的問題，以建構(gòu)主義作為指導(dǎo)，提出了“認(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式。本文介紹了我院在這方面的探索和實踐效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；認(rèn)知結(jié)構(gòu)；驅(qū)動式教學(xué)；自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

C語言中特殊語法現(xiàn)象、知識點和難點內(nèi)容較多，是比較難教和難學(xué)的一門課程。在C語言的教學(xué)過程中常常會出現(xiàn)這樣的矛盾和沖突：教師主要抱怨課時少，學(xué)生底子薄，難以深入理解課程的要義和精華；而學(xué)生則抱怨課程內(nèi)容紛亂繁雜、枯燥乏味，難以學(xué)習(xí)，更難以實際運用，因而缺少學(xué)習(xí)的興趣和動力，更談不上自主學(xué)習(xí)。其原因可以從兩方面來分析。第一，忽略了認(rèn)知結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)過程中的重要性，不注重幫助學(xué)生構(gòu)建所學(xué)課程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，致使學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，學(xué)習(xí)動力不足，只是孤立地記憶各章節(jié)涉及到的概念和語法規(guī)則，即使到課程結(jié)束也不能深入理解課程的要義和精華。第二，傳統(tǒng)教學(xué)模式是采用先理論后實際，先抽象后具體，先一般后個別的方法，學(xué)生基本上是被動灌輸，容易產(chǎn)生厭煩心理，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，不利于學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

針對這些問題，我們以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論作為指導(dǎo)，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，提出了“認(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式。也就是，通過幫助學(xué)生構(gòu)建課程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使學(xué)生深刻理解和掌握“C語言程序設(shè)計”課程的要義和精華，采用問題和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題和邏輯思維的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，最終達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。

2幫助學(xué)生構(gòu)建課程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

所謂課程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就是組成課程的各部分內(nèi)容及各部分的相互聯(lián)系和層次關(guān)系的框架。有了這種對課程的整體認(rèn)識，學(xué)生們在學(xué)習(xí)過程中，特別是開始的一段時間里，對較多的新概念及繁雜的語法現(xiàn)象就不會孤立地去看待，而是看作一個整體的一部分，是相互有機地聯(lián)系在一起的。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就會有明確的學(xué)習(xí)目的，就能抓住重點，掌握課程的本質(zhì)，學(xué)得更有信心。

我們可以從內(nèi)容(語義)和形式(語法)兩個方面來構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在向?qū)W生介紹C語言的認(rèn)知結(jié)構(gòu)時，使用對比法講授能起到事半功倍的效果。

就語義方面而言，C語言程序可以比作生產(chǎn)。生產(chǎn)可以看成對原材料的加工而產(chǎn)生出產(chǎn)品的過程。原材料和產(chǎn)品有不同種類，不同種類的原材料和產(chǎn)品有不同的存放場所，生產(chǎn)中有不同的加工方法和加工流程等。與生產(chǎn)類似，程序可以看成對數(shù)據(jù)的處理而產(chǎn)生結(jié)果的過程，數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的處理是C語言的兩大內(nèi)容。C語言的數(shù)據(jù)類型分為：整型、浮點型、字符型、枚舉型和指針。基本數(shù)據(jù)類型可構(gòu)成構(gòu)造類型(基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))：數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、共用體、文件。不同的數(shù)據(jù)類型和構(gòu)造類型需申請不同的存儲空間(變量、數(shù)組、文件等)來存放，可以用說明語句實現(xiàn)。C語言中對數(shù)據(jù)的處理由運算符、表達(dá)式、語句(輸入語句、賦語句、輸出語句)、函數(shù)組成，對數(shù)據(jù)處理的控制又可分為順序、分支、循環(huán)以及函數(shù)調(diào)用等。申請數(shù)據(jù)的存儲空間→輸入數(shù)據(jù)→處理數(shù)據(jù)(包括流程控制)→輸出結(jié)果，是程序設(shè)計的一條主線。

就語法方面而言，可以與我們使用的漢語進行比較。學(xué)習(xí)漢語的過程是這樣的：認(rèn)字→組詞→造句→做文章，人們總是先學(xué)會認(rèn)字，然后再學(xué)習(xí)組詞，學(xué)習(xí)造句，最后學(xué)習(xí)做文章，每一步都要遵守相應(yīng)的語法規(guī)則或固定的格式。而C語言的語法同樣包括四個部分：字符集、單詞(單詞包括常量、標(biāo)識符、保留字、運算符和界符，由單詞可構(gòu)成數(shù)組及元素、函數(shù)調(diào)用、表達(dá)式等)、語句、函數(shù)和程序，每部分都有其固有的構(gòu)成規(guī)則。

C語言的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是“C語言程序設(shè)計”課程的總綱，是精要所在，不僅要在課程開始時介紹，在整個課程中都應(yīng)該經(jīng)常提出加以講解。一方面C語言課程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對課程具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)能起到指導(dǎo)作用，另一方面通過具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)能加深對C語言課程認(rèn)知結(jié)構(gòu)的理解。只有對認(rèn)知結(jié)構(gòu)有了深刻的理解，才能真正意義上掌握了C語言，今后再學(xué)其他程序設(shè)計語言時，就會變得容易和迅速。

3問題驅(qū)動和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)與自主學(xué)習(xí)

3.1問題驅(qū)動教學(xué)實例

例如，在學(xué)習(xí)科學(xué)記數(shù)法的表示時，我們習(xí)慣的表示形式(如0.1234ⅹ10-5)為什么在C語言中被規(guī)定成另一種形式(如0.1234e-5)？是C語言就應(yīng)該這樣“深奧”？還是C語言“成心為難”我們？答案是在用計算機編寫程序時，0.1234ⅹ10-5不易書寫。這個問題告訴學(xué)生，C語言也是人創(chuàng)造出來的，它并不神秘，只要條件許可，它會盡可能地讓我們易學(xué)易用。

又例如，在C語言中標(biāo)識符可作為變量名、數(shù)組名、函數(shù)名等，標(biāo)識符的定義為“以字母、下劃線開頭后跟字母、下劃線和數(shù)字的字符序列”。為什么非要這樣定義呢？答案是現(xiàn)在的計算機還很不“聰明”，如果變量名寫成A+5的話，計算機不能區(qū)分出它是一個變量名還是一個表達(dá)式。這個問題告訴學(xué)生，在學(xué)習(xí)過程不要死記硬背，而應(yīng)該努力探詢事物的本質(zhì)。

再例如，求 是循環(huán)控制這一章必講的一個典型例題，經(jīng)分析，我們引入三個變量:sun表示累加和；t表示求和多項式中的某一項；i表示已累計的項數(shù)，并將該題的求解思路描述如下：每當(dāng)?shù)玫角蠛投囗検街械哪骋豁梩后就將其累加到sum中，直到已累計的項數(shù)i大于100為止。該算法包含了一個學(xué)生必須掌握的基本編程技能：累加(乘)。緊接著提出一個問題：如何求 ？該問題引導(dǎo)學(xué)生通過模仿前一個例題，通過自我探索，從而掌握另一個基本編程技能——迭代，從而達(dá)到培養(yǎng)能力的目的。

3.2任務(wù)驅(qū)動教學(xué)實例

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式運用于C語言教學(xué)，其形式是：提出任務(wù)→師生共同分析完成任務(wù)的方法和步驟→適當(dāng)講解或自學(xué)或協(xié)作學(xué)習(xí)→完成任務(wù)→交流或歸納。

例如，在講授分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計時，可以設(shè)置“小學(xué)生四則運算程序”、“個人所得稅計算程序”等任務(wù)；講授循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計時，可以設(shè)置“小學(xué)生數(shù)學(xué)試卷自動生成和自動評判程序”、“密碼設(shè)置程序”等任務(wù)；講授數(shù)組時，可以設(shè)置“學(xué)生成績統(tǒng)計和分析程序”等任務(wù)；講授結(jié)構(gòu)體和鏈表時，可以設(shè)置“通訊錄管理程序”等任務(wù)；講授文件時，可以設(shè)置“英語單詞出現(xiàn)頻率統(tǒng)計程序”

3.3問題和任務(wù)驅(qū)動

問題驅(qū)動和任務(wù)驅(qū)動緊密相關(guān)，一個問題可能引發(fā)一個任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中又可能產(chǎn)生多個問題。

例如，在進行格式輸入函數(shù)scanf和格式輸出函數(shù)printf教學(xué)時，提出一個任務(wù)“出1個加法練習(xí)題”。圍繞這個任務(wù)進行討論分析，指出題目和結(jié)果顯示要用格式輸出函數(shù)，出題和回答問題都要用到格式輸入函數(shù)，然后再介紹格式輸出函數(shù)和格式輸入函數(shù)的格式及其功能。在講授分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計時，可以在上一個任務(wù)的基礎(chǔ)上，提出一個新問題“出1個加法練習(xí)題，回答正確顯示OK，錯誤顯示W(wǎng)rong”。在進行循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)時，我們可以提出“出10個加法練習(xí)題，每題正確的加10分，錯誤的不給分，并計算總分”。在進行函數(shù)教學(xué)時，提出新的任務(wù)“出1個加法題并判斷正誤，能否做成一個小模塊？”。進一步，“出1個加法題可否由計算機隨機產(chǎn)生？”，從而引出自定義、庫函數(shù)和編譯預(yù)處理等概念。在進行數(shù)組教學(xué)時，我們可以進一步提出更復(fù)雜的任務(wù)“學(xué)生成績統(tǒng)計和分析程序”等等。

問題和任務(wù)驅(qū)動是計算機語言程序設(shè)計課堂教學(xué)中非常適用的一種先進的教學(xué)方法，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，我們總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗：

(1) 問題和任務(wù)的設(shè)計要有明確的針對性目標(biāo)，應(yīng)在課程知識體系和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)，對那些最基本最重要的教學(xué)內(nèi)容進行精心設(shè)計；

(2) 問題和任務(wù)的設(shè)計要符合學(xué)生的特點，選擇的問題和任務(wù)要難易適中，盡量是學(xué)生所熟知的，盡量具有趣味性；

(3) 問題和任務(wù)的設(shè)計要有連續(xù)性、漸進性和層次性，盡量使一個任務(wù)涉及盡可能多的教學(xué)內(nèi)容，使一個任務(wù)從簡到繁、從易到難；

(4) 針對問題和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，采取靈活多樣的教學(xué)形式，如根據(jù)學(xué)生特點組成學(xué)習(xí)小組，課前對問題和任務(wù)進行思考，課后自主完成任務(wù)，并提交總結(jié)報告等；

(5) 在解決完問題和任務(wù)后，教師要對問題和任務(wù)進行歸納總結(jié)，明確提出知識要點和技能要點。

4結(jié)語

“認(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式的研究和實踐是我校教學(xué)改革重點研究項目“計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革的研究與實踐”的核心部分。幾年的實踐表明，“認(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式切實可行并且效果顯著，計算機基礎(chǔ)的教學(xué)質(zhì)量有了明顯改善，我校計算機等級考試的通過率有了顯著提高?！罢J(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式不僅適用于“C語言程序設(shè)計”課程，對其他學(xué)科課程也會起到重要的借鑒作用。

美國著名教育家杜威指出：“教育的目標(biāo)在于使人能夠繼續(xù)教育自己”，這與“認(rèn)知-驅(qū)動-自主”教學(xué)模式的目標(biāo)是一致的。

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