基于問題的學(xué)習(xí)模式在程序設(shè)計(jì)語言課程中的應(yīng)用

張貫虹　叢雪

摘要：討論適應(yīng)我國本科院校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)語言課程教學(xué)模式，提升計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)效果，通過問題設(shè)計(jì)和分組討論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方式，對比傳統(tǒng)教授法和模塊化PBL的教學(xué)效果結(jié)果顯示，模塊化PBL教學(xué)法更有利于提高本科高等院校的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)；程序設(shè)計(jì)語言；教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）07-1481-04

程序設(shè)計(jì)語言課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)所學(xué)習(xí)的核心課程，其開設(shè)的主要目的是向?qū)W生講解和教授計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，掌握和理解編程語言的思想、算法和語法，提升學(xué)生的實(shí)際解決問題和編寫程序代碼的動(dòng)手能力，加強(qiáng)對知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用能力，從而可以針對相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和解決。以往的程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)實(shí)施是老師的課堂理論灌輸，講解一些程序代碼范例，最多課后布置一些練習(xí)題目。在這樣的教學(xué)活動(dòng)中，先講解概念再描述算法思想，結(jié)合代碼范例學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言的具體語法。通過傳統(tǒng)的教學(xué)組織，課程講授完成后學(xué)生的自身能力的不同以及接受程度不同，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。有些學(xué)生會(huì)出現(xiàn)只學(xué)習(xí)到了呆板的語法知識(shí)，可是面對具體的實(shí)際問題時(shí)，無法結(jié)合知識(shí)點(diǎn)去分析問題，解決問題，編寫代碼。所以會(huì)對課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸和消極情緒，特別是對一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，這種情況更嚴(yán)重。因此，為了提高教學(xué)效果，使學(xué)生在課程的基本知識(shí)學(xué)習(xí)完成后可以去解決實(shí)際的現(xiàn)實(shí)問題，編寫出像樣的完整的代碼，提升動(dòng)手編程能力，該文對程序設(shè)計(jì)語言課程的整個(gè)教學(xué)規(guī)劃、組織和實(shí)施進(jìn)行了改革，采用基于問題的引導(dǎo)式教學(xué)方法，以解決相關(guān)問題為線索組織課堂教學(xué)行為，讓學(xué)生在分析問題，解決問題的過程中不自主的進(jìn)行思考，設(shè)計(jì)算法，以書本的基本概念、定義、基本語法為基礎(chǔ)，綜合組織和運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)去完成程序的編寫，從而提升自己的實(shí)際動(dòng)手能力。

1 PBL模式背景

PBL（problem-based learning），做提問教學(xué)，也可以被稱作為基于問題的學(xué)習(xí)，是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式[1-3]。1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克瑪斯特大學(xué)創(chuàng)建。PBL教學(xué)方法以從現(xiàn)實(shí)世界中抽取出來的實(shí)際問題為解決目標(biāo)，這個(gè)初始問題被叫做驅(qū)動(dòng)問題；學(xué)生在老師的幫助下自主去對實(shí)際問題進(jìn)行分析和解決，開展小組活動(dòng)和討論，小組成員一起探討問題的解決方案；在整個(gè)分析問題的過程中，書本和課堂上所教授的基本知識(shí)和語言語法被學(xué)生拿來當(dāng)做學(xué)習(xí)工具實(shí)際應(yīng)用，程序算法和編程思想的實(shí)現(xiàn)則幫助學(xué)生的編程能力和動(dòng)手能力的提高。學(xué)生通過自身的學(xué)習(xí)和努力設(shè)計(jì)、完成一個(gè)完整的問題解決方案。在程序設(shè)計(jì)語言課程中，現(xiàn)實(shí)實(shí)際問題就是要編寫出來的具體代碼工程，解決實(shí)際問題的過程里學(xué)生需要先小組討論分析問題的背景，產(chǎn)生的原因，要解決的步驟，最終的成果等；然后通過自己的代碼編程，完成一個(gè)一個(gè)的源代碼編寫。最后把每個(gè)獨(dú)立的源碼程序封裝成完整的工程項(xiàng)目。這個(gè)工程項(xiàng)目結(jié)果就是學(xué)生自己的解決方案的成果。PBL教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為中心，把學(xué)習(xí)和任務(wù)或問題聯(lián)系在一起，設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)性任務(wù)，鼓勵(lì)主動(dòng)探索，鼓勵(lì)對整個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)、內(nèi)容和過程的分析、總結(jié)等。

2 程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)的基于問題學(xué)習(xí)法研究

程序設(shè)計(jì)語言課程強(qiáng)調(diào)對學(xué)生的分析實(shí)際問題和編寫工程代碼的能力的培養(yǎng)，但是對于大多數(shù)的學(xué)生來說在課堂上所教授的語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法程序的具體實(shí)現(xiàn)與分析這些知識(shí)點(diǎn)是非常抽象的。所以讓學(xué)生自己自主學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言的語法，訓(xùn)練實(shí)際動(dòng)手編程能力是程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)重點(diǎn)。只有這樣，才能讓學(xué)習(xí)對程序設(shè)計(jì)語言的語法、算法、思想和代碼編寫得到熟悉、理解和掌握。進(jìn)一步，提高學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)的存儲(chǔ)，完善程序設(shè)計(jì)語言的技術(shù)儲(chǔ)備和鍛煉實(shí)際編程動(dòng)手能力。將書本上的“死知識(shí)”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中的解決問題的“活能力”。該文將通過程序設(shè)計(jì)語言中的通用的兩個(gè)基本知識(shí)點(diǎn)：指針和函數(shù)[4，5]來進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、組織和實(shí)施。在完整的工程代碼中，基本組成單元是函數(shù)，函數(shù)的編寫和組合運(yùn)用是編寫工程代碼的基本工作。指針則是較為難理解和運(yùn)用的一個(gè)基本知識(shí)點(diǎn)，特別是對內(nèi)存地址的描述和引用，學(xué)生很難理解。用這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為入口，來應(yīng)用基于問題的學(xué)習(xí)法的研究具有一定的代表性。程序設(shè)計(jì)語言的基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與具體的實(shí)施過程如圖1所示。

2.1 教師準(zhǔn)備

學(xué)生和老師要一起討論，實(shí)施和配合，才能保證基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開展。教師在備課階段先向?qū)W生介紹基于問題學(xué)習(xí)法的具體實(shí)施過程和細(xì)節(jié)，講明基于問題學(xué)習(xí)法和傳統(tǒng)的灌輸式課堂講授方法之間的不同之處，讓學(xué)生明白自己所處的環(huán)境和要面對的情況。教師的課前準(zhǔn)備要充分，教師要熟練掌握教授的課程內(nèi)容，認(rèn)真、仔細(xì)的回答學(xué)生的各種提問不斷提高自身的教學(xué)水平和實(shí)踐能力。學(xué)生理論教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)前根據(jù)教師結(jié)合教材的具體內(nèi)容所布置的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)，提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，調(diào)研相關(guān)的背景材料，對所需要學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法和重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和分析。

2.2 學(xué)生活動(dòng)

通過與學(xué)生的互動(dòng)和學(xué)生的主動(dòng)配合，可以保證基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開展。但是如何將學(xué)生進(jìn)行分組是個(gè)比較特別的問題，而學(xué)生分組是基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)實(shí)施的必要措施。在整個(gè)教學(xué)班級里，每位學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力都是不一樣的。分組既要將每位學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)體，組內(nèi)學(xué)生要能夠積極的互相討論和交流，還要有所區(qū)分，結(jié)合個(gè)人的實(shí)際情況和特點(diǎn)，考慮其學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。因此，在分組是可以采用自主報(bào)名與教師人為指定兩種方法相結(jié)合去實(shí)施。根據(jù)學(xué)生實(shí)際人數(shù)將其分成若干人一組，每組指定兩名正、副組長。整個(gè)小組的討論，問題分析和整體把握控制由組長負(fù)責(zé)，小組具體方案的討論實(shí)施。副組長負(fù)責(zé)小組內(nèi)部組員之間的交流和溝通，協(xié)助組長完成方案的實(shí)施。在小組內(nèi)，有些學(xué)生的能力較強(qiáng)，可以讓這部分學(xué)生完成具體的代碼編寫；有部分學(xué)生個(gè)人能力不夠，實(shí)際動(dòng)手能力較弱，在分組討論時(shí)要鼓勵(lì)他們多發(fā)言、多交流、多合作，進(jìn)而提升自身能力。

在基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)過程中設(shè)計(jì)什么問題、如何設(shè)計(jì)問題、問題的評價(jià)機(jī)制的確定是基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)的成功開展的考核指標(biāo)。設(shè)計(jì)問題時(shí)以教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的指導(dǎo)為線索，把教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)作為重點(diǎn)進(jìn)行。例如，函數(shù)的遞歸調(diào)用時(shí)程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)之一。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)你不，可以設(shè)計(jì)以下的問題：“函數(shù)是什么”，“為什么要用函數(shù)”，“函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用情況是什么”等一系列問題。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師不斷的通過問題去引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生用自己的思維和方式去提問，分析，解答，自由交流。教師作為學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)能力和掌握學(xué)習(xí)技巧的促進(jìn)者和資源提供者，要不斷的去引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，并實(shí)時(shí)了解學(xué)生的思維動(dòng)態(tài)和討論情況，為后去的教學(xué)環(huán)節(jié)做好鋪墊。

2.3 教師活動(dòng)

根據(jù)上述所提出的設(shè)計(jì)問題，函數(shù)和指針的概念看似簡單，但是實(shí)際上學(xué)生要想真正的理解和掌握遞歸調(diào)用的過程光靠傳統(tǒng)的課堂講授是很難準(zhǔn)確把握和理解遞歸調(diào)用的過程布置以及其中各個(gè)變量的變化情況。在這種情況下，借助集成編程軟件就可以分解遞歸調(diào)用步驟，來理解整個(gè)遞歸處理的過程。

2.4 教學(xué)效果總結(jié)

基于問題學(xué)習(xí)法的教學(xué)方式在程序設(shè)計(jì)語言課程的實(shí)施是否有助于學(xué)生對程序語言知識(shí)和算法的學(xué)習(xí)的提高，在課程教學(xué)結(jié)束后，進(jìn)行了調(diào)查和交流。采用基于問題教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)可以讓教師以問題為引導(dǎo)，學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)課本的基本知識(shí)，在分析問題和解決問題的過程中，將所學(xué)到的語法，算法和編程思想轉(zhuǎn)化為實(shí)際的代碼，實(shí)際的動(dòng)手編程能力。最后有了代碼成果，學(xué)生會(huì)對知識(shí)的學(xué)習(xí)有成就感，從而更有興趣和信心去學(xué)習(xí)后續(xù)的知識(shí)。并且在學(xué)習(xí)過程中，由于是小組討論和合作的模式開展的，所以學(xué)生還鍛煉的團(tuán)隊(duì)合作與互助能力，而該能力的培養(yǎng)也是傳統(tǒng)教學(xué)方法所欠缺的地方。

3 結(jié)論

本文通過討論適應(yīng)我國本科院校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)語言課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)和實(shí)施，以提升計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)效果為目標(biāo)，通過問題設(shè)計(jì)和分組討論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方式，對比傳統(tǒng)教授法和模塊化PBL的教學(xué)效果結(jié)果顯示，模塊化PBL教學(xué)法更有利于提高本科高等院校的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言課程的教學(xué)成效。但是，在實(shí)際的實(shí)施過程中，教師在準(zhǔn)備前期教學(xué)活動(dòng)中需要大量的資源，這種資源的獲取代價(jià)較高。這可能會(huì)使得大部分教師不太愿意去進(jìn)行教學(xué)模式的改革。另外，再好的教學(xué)模式都需要學(xué)生的配合，如果在實(shí)施過程中只有教師自己的熱情投入，而學(xué)生沒有積極性和主動(dòng)性，那么教學(xué)效果也不會(huì)很理想。因此，在已有的研究現(xiàn)狀下，如何最大化的減少該教學(xué)模式的實(shí)施代價(jià)，以及更大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的熱情和積極性，最大效益發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，是后面后續(xù)要進(jìn)行開展的工作?？梢酝ㄟ^讓學(xué)生也來參與到前期的教學(xué)環(huán)節(jié)和活動(dòng)的設(shè)計(jì)，聽取學(xué)生的意見和建議，全方位的進(jìn)行師生合作，以期來改善教學(xué)方式、提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 常本勤.基于問題的學(xué)習(xí)模式在程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2010.2：125-127.

[2] 張翠萍.PBL教學(xué)法在C程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].福建電腦，2011.8：186-187.

[3] 徐一秋，王立偉，王海波.PBL教學(xué)法在C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2010.21（10）：93-95.

[4] 王江濤，陳得寶，楊一軍.基于VC++平臺(tái)的C程序設(shè)計(jì)可視化研究[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012.4：72-74.

[5] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M]. 4版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6] 彭海云，馬占欣.基于PBL競爭機(jī)制的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式探究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012.29（6）：174-177.

[7] 林銳利， 劉芳. PBL 教學(xué)與我國高校教學(xué)現(xiàn)實(shí)適用情況探討[J]. 黑龍江教育， 2008，（1-2）：98-100.

[8] 劉春城. PBL 教學(xué)模式在工程訓(xùn)練教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理， 2012， 29（4）：158-161.