任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在C語(yǔ)言教學(xué)中的應(yīng)用

李社蕾

三亞學(xué)院理工學(xué)院 海南三亞 572022

C語(yǔ)言是一門非常重要的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，它既具有低級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)。而且C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)也是C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的前導(dǎo)課程?，F(xiàn)在許多高等院校將C語(yǔ)言作為理工科學(xué)生的第一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程開(kāi)設(shè)。C語(yǔ)言教學(xué)大都側(cè)重于語(yǔ)法學(xué)習(xí)，教學(xué)的組織形式多是講解語(yǔ)法，通過(guò)例題驗(yàn)證語(yǔ)法，最終的目的是掌握語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)。這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生只會(huì)讀程序，不會(huì)寫(xiě)程序。

任何一種語(yǔ)言，都有一套定義語(yǔ)言的規(guī)則，這套規(guī)則稱為該語(yǔ)言的語(yǔ)法。學(xué)習(xí)語(yǔ)言時(shí)，學(xué)習(xí)語(yǔ)法是其中較簡(jiǎn)單的內(nèi)容，而學(xué)習(xí)怎樣最充分地使用語(yǔ)言才是真正的任務(wù)。C語(yǔ)言教學(xué)的重點(diǎn)，就應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生的編程思想和運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法，是德國(guó)職業(yè)教育在20世紀(jì)80年代大力推行的一種“行為引導(dǎo)式的教學(xué)形式”。這種以任務(wù)為主體、以職業(yè)行為為引導(dǎo)的教學(xué)方法，學(xué)生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在強(qiáng)烈的問(wèn)題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的積極主動(dòng)應(yīng)用，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)寫(xiě)作的學(xué)習(xí)，并在完成既定任務(wù)的同時(shí)，自覺(jué)產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法教學(xué)，任務(wù)的設(shè)計(jì)尤其重要，是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法研究的重要內(nèi)容。本文研究任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在C語(yǔ)言中的應(yīng)用，重點(diǎn)就是研究其中的任務(wù)設(shè)計(jì)。

C語(yǔ)言作為入門語(yǔ)言，對(duì)于首次接觸計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的學(xué)生來(lái)說(shuō)，一切都是陌生的。大部分學(xué)生會(huì)感覺(jué)到C語(yǔ)言這門課和以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容脫節(jié)了，所有的概念都是新的，找不到一點(diǎn)兒自己熟悉的東西，感覺(jué)什么都不懂，對(duì)學(xué)好這門課沒(méi)有信心。為此，本文設(shè)計(jì)任務(wù)的出發(fā)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)的任務(wù)盡量接近學(xué)生，甚至是學(xué)生熟悉的內(nèi)容，對(duì)不同的章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)不同的任務(wù)。

計(jì)算機(jī)有兩大功能：高速運(yùn)算和海量存儲(chǔ)。C語(yǔ)言的教學(xué)目的，就應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)的這兩大優(yōu)勢(shì)，通過(guò)C語(yǔ)言編程來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

首先介紹計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。學(xué)生通過(guò)了解計(jì)算機(jī)的工作工程，可以幫助他們思考如何根據(jù)計(jì)算機(jī)的工作方式來(lái)控制計(jì)算機(jī)，如何通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言控制計(jì)算機(jī)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題?！榜T·諾依曼”結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)工作過(guò)程如圖1所示。

在了解計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，提出具體的問(wèn)題，尋求用C語(yǔ)言解決問(wèn)題的方法和過(guò)程。根據(jù)解決問(wèn)題類型的不同，將C語(yǔ)言內(nèi)容分為七大部分，對(duì)每一部分分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的任務(wù)，循序漸進(jìn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的編程思想和編程能力。

圖1 “馮·諾依曼”結(jié)構(gòu)的工作原理圖

第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的任務(wù)來(lái)用C語(yǔ)言解決，如求表達(dá)式“3×4+9÷3”的值。

學(xué)生一看這個(gè)表達(dá)式，很興奮，這太簡(jiǎn)單了，小學(xué)生都會(huì)算，答案脫口而出；但當(dāng)數(shù)值變大時(shí)，運(yùn)算起來(lái)就有些麻煩了。用C語(yǔ)言來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生的興趣就被提起來(lái)了。首先介紹C語(yǔ)言的框架（聲明部分、函數(shù)定義部分），然后引入常量、變量、運(yùn)算符、表達(dá)式、數(shù)據(jù)類型、輸入輸出函數(shù)及順序程序結(jié)構(gòu)等相關(guān)語(yǔ)法內(nèi)容的講解，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)大量例題，利用這些語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)來(lái)編寫(xiě)程序，分析解決問(wèn)題的思路。

第二部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)1：已知下面分段函數(shù)，輸入任意x的值，求y的值。用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。

看到這樣一個(gè)分段函數(shù)，首先分析解決這類問(wèn)題的思路，發(fā)現(xiàn)用前面的知識(shí)無(wú)法解決問(wèn)題；然后引入選擇結(jié)構(gòu)，引入if語(yǔ)句和關(guān)系運(yùn)算符、關(guān)系表達(dá)式、邏輯運(yùn)算符和邏輯表達(dá)式的講解；最后通過(guò)設(shè)計(jì)例子（比如：判斷一個(gè)三位數(shù)是不是水仙花數(shù)，求三個(gè)數(shù)中的最大數(shù)或最小數(shù)等）進(jìn)行訓(xùn)練。

任務(wù)2：任意從鍵盤上輸入一個(gè)百分制成績(jī)score，按下列原則輸出其等級(jí)：score≥90，等級(jí)為A；80≤score＜90，等級(jí)為B；70≤score＜80，等級(jí)為C；60≤score＜70，等級(jí)為D；score＜60，等級(jí)為E。

這個(gè)問(wèn)題完全可以使用if…else…語(yǔ)句的嵌套來(lái)實(shí)現(xiàn)，但顯然實(shí)現(xiàn)起來(lái)很羅嗦。為解決這樣的問(wèn)題，引出switch語(yǔ)句的講解，然后列舉生活中能夠應(yīng)用switch結(jié)構(gòu)的實(shí)例進(jìn)行訓(xùn)練。

第三部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)1：求解“1+2+3+4+…+100”，“1*2*3*4+…*100”。

這樣的問(wèn)題用前面學(xué)過(guò)的內(nèi)容解決，要寫(xiě)兩個(gè)很長(zhǎng)的表達(dá)式，在這個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上引出for、while和do…while的講解。通過(guò)設(shè)計(jì)大量的例子，如兔子問(wèn)題、猴子吃桃問(wèn)題等，反復(fù)訓(xùn)練。

任務(wù)2：求“1到100之間的素?cái)?shù)”。

編寫(xiě)程序，并分析程序的執(zhí)行效率，分析編寫(xiě)程序應(yīng)考慮的兩個(gè)重要因素：時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。引出break和continue的使用。

第四部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)：根據(jù)一個(gè)學(xué)生N門課的成績(jī)，計(jì)算他的平均成績(jī)；一個(gè)班50名學(xué)生，每位學(xué)生有N門課成績(jī)，計(jì)算本班級(jí)某一門課的平均成績(jī)；對(duì)學(xué)生成績(jī)從大到小排序。

用前面學(xué)過(guò)的內(nèi)容解決該問(wèn)題，需要分別定義N個(gè)變量和50*N個(gè)變量，顯然不是解決問(wèn)題的好方法。分析問(wèn)題的特點(diǎn)，引出對(duì)數(shù)組這一構(gòu)造數(shù)據(jù)類型的學(xué)習(xí)。引入解決排序問(wèn)題的方法，通過(guò)冒泡排序和選擇排序等排序方法的介紹，掌握解決排序問(wèn)題的方法。

圖2 C程序的結(jié)構(gòu)框架

第五部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)1：編程求解表達(dá)式“1！+2！+……+100！”的值。

任務(wù)2：設(shè)計(jì)程序求一個(gè)班學(xué)生的各科成績(jī)的平均分、最高分和最低分的差。

用前面學(xué)習(xí)的方法解決此問(wèn)題，出現(xiàn)大量的重復(fù)代碼。為了精簡(jiǎn)程序，減小編程工作量，引出函數(shù)的概念，其中包括函數(shù)的定義、組成部分、函數(shù)的聲明、函數(shù)的調(diào)用、嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用等內(nèi)容，進(jìn)而引入模塊化設(shè)計(jì)的思想。

引出C程序的結(jié)構(gòu)框架，如圖2所示。學(xué)習(xí)C程序的結(jié)構(gòu)框架對(duì)于學(xué)習(xí)C語(yǔ)言非常重要，它使得學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。C程序的結(jié)構(gòu)框架指出C語(yǔ)言是如何構(gòu)成的，以及怎樣圍繞問(wèn)題構(gòu)成C程序。

第六部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)：在程序里表示一個(gè)學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別……），怎么表示？

char number[10];

char name[12];

unsigned int age;

char sex;

想表示多個(gè)人呢？定義多個(gè)數(shù)組？例如：一個(gè)班的學(xué)生，每個(gè)學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、年齡和數(shù)學(xué)成績(jī)、英語(yǔ)成績(jī)）打印指定學(xué)號(hào)或姓名的同學(xué)的各科成績(jī)。

分析這一問(wèn)題，考慮用數(shù)組來(lái)解決，但數(shù)組中的數(shù)據(jù)有一個(gè)重要特點(diǎn)，就是類型相同；現(xiàn)在學(xué)生的各項(xiàng)信息，類型不同，考慮定義多個(gè)數(shù)組；這樣各數(shù)組相互獨(dú)立，一個(gè)學(xué)生的信息被分散在多個(gè)數(shù)組中，使用起來(lái)非常不方便，從而引出結(jié)構(gòu)體和共用體來(lái)解決，同時(shí)引入順序查找和折半查找等方法。分析存儲(chǔ)方式，可以采用數(shù)組；利用數(shù)組存儲(chǔ)遇到一個(gè)問(wèn)題，如果這個(gè)信息需要不斷更新，不斷地插入和刪除學(xué)生的情況下，就遇到問(wèn)題，這樣就引入動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，引入指針數(shù)據(jù)類型。分別使用順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)編寫(xiě)出程序，體會(huì)兩種存儲(chǔ)方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)具體問(wèn)題的需要選擇存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

第七部分設(shè)計(jì)任務(wù)

任務(wù)：考慮一個(gè)分院或者一個(gè)學(xué)校的學(xué)生信息的存儲(chǔ)和處理問(wèn)題。

這種情況下，因?yàn)樾畔⒘刻?，?nèi)存的容量有限，從而引出與文件操作相關(guān)內(nèi)容的講解，將信息存儲(chǔ)在硬盤上。

總之，C語(yǔ)言課程各部分的教學(xué)過(guò)程應(yīng)從任務(wù)設(shè)計(jì)入手，提出問(wèn)題，分析怎么解決問(wèn)題，進(jìn)而引出語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)。一方面通過(guò)合理的任務(wù)設(shè)計(jì)，將C語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系在一起，用貼近實(shí)踐的方式讓學(xué)生學(xué)會(huì)C語(yǔ)言理論知識(shí)；另一方面，針對(duì)特定任務(wù)分析問(wèn)題、提出思路、編程實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，也正是培養(yǎng)學(xué)生的編程思想的過(guò)程。教學(xué)觀念和教學(xué)思想不斷改革，才能符合教學(xué)發(fā)展的要求，這樣培養(yǎng)的學(xué)生才能滿足社會(huì)的需要。在C語(yǔ)言的教學(xué)中雖存在很多問(wèn)題，但也不斷涌現(xiàn)出更多更好的解決辦法，要用不斷創(chuàng)新的眼光去發(fā)現(xiàn)。

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