基于PBL的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)實(shí)踐

段愛(ài)華 陳紅琳 門秀萍 張子振 木 林

(1.安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 安徽 蚌埠 233030 2.呼倫貝爾學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 內(nèi)蒙古 海拉爾 021000)

一、引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展及其在社會(huì)各個(gè)行業(yè)日益廣泛和深入的應(yīng)用，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)軟件被應(yīng)用于解決各種實(shí)際問(wèn)題。因此，社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)類人才的需求量也是與日俱增。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)軟件的主要工具之一，為了在較大程度上滿足社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件類人才的需求，每個(gè)高校的信息類專業(yè)都會(huì)開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言類課程?！禖語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》是信息管理與信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)以及電子信息工程等信息類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是其他后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。因此，學(xué)生對(duì)于這門課的學(xué)習(xí)效果，直接會(huì)影響到學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)積極性，以及對(duì)本專業(yè)的認(rèn)知程度。這門課程的培養(yǎng)目標(biāo)在于讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)與人類交流溝通的基本原理，以及如何利用C語(yǔ)言解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題[1]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生養(yǎng)成良好的編程風(fēng)格，具備一定的獨(dú)立編程能力。

目前國(guó)內(nèi)高校關(guān)于《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》這門課程的教學(xué)，大多仍然是采用傳統(tǒng)的LBL教學(xué)方式。這種教學(xué)方式往往是以教師為中心、以教材為依據(jù)的灌輸式教學(xué), 該教學(xué)法不利于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性及培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，且應(yīng)用該教學(xué)法存在導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力較差等明顯缺陷,甚至出現(xiàn)有的任課教師在課堂上“自?shī)首詷?lè)”現(xiàn)象[2]。而《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容涉及到C語(yǔ)言繁瑣的語(yǔ)法較多、內(nèi)容比較抽象，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)積極性受挫，甚至出現(xiàn)怕學(xué)、厭學(xué)的心理。最終使得教學(xué)質(zhì)量欠佳，無(wú)法達(dá)到課程實(shí)際培養(yǎng)目標(biāo)。鑒于以上傳統(tǒng)的LBL教學(xué)方式缺陷與不足，本文結(jié)合在其他專業(yè)中應(yīng)用的PBL教學(xué)方法，探討其在教學(xué)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，并將其應(yīng)用在《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)實(shí)踐中。

二、PBL教學(xué)優(yōu)勢(shì)

PBL，即Problem-based Learning，是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法最早是在1969年美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows首先提出的。因此，這種教學(xué)方法在醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域課程教學(xué)過(guò)程中用的尤其較多[3]。后來(lái)這種教學(xué)方法又逐漸拓展到化學(xué)、商學(xué)、法律等學(xué)科專業(yè)課程的教學(xué)中?；谝陨蠈W(xué)科專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐，相對(duì)于LBL教學(xué)方法而言，PBL教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、建立良好師生關(guān)系以及培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

(一)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

利用PBL教學(xué)方法實(shí)施教學(xué)，學(xué)生所學(xué)習(xí)的一切內(nèi)容都是以問(wèn)題為導(dǎo)向。并且問(wèn)題是任課教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自己準(zhǔn)備設(shè)計(jì)好，并提前發(fā)給學(xué)生。當(dāng)然，任課教師所設(shè)計(jì)的問(wèn)題，要使得學(xué)生解決問(wèn)題之后，能夠理解所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的概念以及技術(shù)原理。學(xué)生需要帶著問(wèn)題，通過(guò)獨(dú)立查找文獻(xiàn)資料解決問(wèn)題。當(dāng)然，必要時(shí)也可以通過(guò)小組討論來(lái)解決問(wèn)題。而在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，任課教師只起指導(dǎo)性作用，并直接對(duì)問(wèn)題給予解答。因此，整個(gè)教學(xué)過(guò)程是以問(wèn)題為導(dǎo)向，在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的。因此，PBL教學(xué)方法可以讓學(xué)生由傳統(tǒng)的被動(dòng)接受、被動(dòng)式學(xué)習(xí)，變?yōu)橹鲃?dòng)參與、自主學(xué)習(xí)。使學(xué)生自覺(jué)地主動(dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)意識(shí)，并發(fā)展和建立終身自我學(xué)習(xí)的理念[4]。

(二)建立良好師生關(guān)系

無(wú)論是小學(xué)、中學(xué)還是大學(xué)，良好的師生關(guān)系是保證良好教育質(zhì)量的必要保證[5]。隨著我國(guó)教育事業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)高校的招生規(guī)模也逐年不斷擴(kuò)大。最終導(dǎo)致師生比例相差懸殊。對(duì)于學(xué)生而言，高校的學(xué)習(xí)生活和中學(xué)的學(xué)習(xí)生活不同，很多高校是不安排晚自習(xí)的。因此，在大多數(shù)高校中，任課老師和學(xué)生接觸、溝通交流的時(shí)間往往就只是局限于課堂上，并且只是上課的時(shí)候坐在前排的少數(shù)學(xué)生和任課老師溝通的機(jī)會(huì)多一些。所以，我國(guó)多數(shù)高校師生之間普遍缺乏溝通，教學(xué)效果得不到有效保障。

PBL教學(xué)方法需要任課老師課前提前設(shè)計(jì)好問(wèn)題發(fā)給學(xué)生，并且給出指導(dǎo)性建議。課堂上需要任課老師參與問(wèn)題的討論，討論結(jié)束以后任課老師需要對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的思路、方案和結(jié)論，以及討論過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題、新思路給予評(píng)價(jià)性總結(jié)。因此，基于PBL的教學(xué)方法，使得整個(gè)教學(xué)過(guò)程都有任課老師和學(xué)生之間的互動(dòng)溝通交流，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，并給予指導(dǎo)。從而形成良好的師生雙向溝通關(guān)系。

(三) 培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

首先，PBL教學(xué)方法可以培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。如前所述，基于PBL的教學(xué)過(guò)程中，需要學(xué)生自己通過(guò)各種途徑查找文獻(xiàn)資料，尋找解決問(wèn)題的答案并通過(guò)問(wèn)題的解決掌握教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的基本概念和技術(shù)原理。因此，這整個(gè)教學(xué)過(guò)程也是對(duì)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)鍛煉。當(dāng)然，任課教師的指導(dǎo)在整個(gè)過(guò)程中也是必不可少的。

其次，PBL教學(xué)方法可以培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。PBL教學(xué)方法教學(xué)的形式多種多樣。不僅有課下的獨(dú)立自主學(xué)習(xí)，更重要的是還有課堂上的分組討論。每個(gè)學(xué)生可以針對(duì)自己所遇到的問(wèn)題，在課堂上與組員及其他同學(xué)展開(kāi)討論。從而實(shí)現(xiàn)有效的分工合作和知識(shí)共享。既鍛煉了自己的口頭表達(dá)能力，又能在討論過(guò)程中照顧到其他同學(xué)的感受，培養(yǎng)鍛煉了大家的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

最后，PBL教學(xué)方法可以培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。PBL教學(xué)方法使得學(xué)生個(gè)人的自主學(xué)習(xí)和小組內(nèi)和小組間交互式學(xué)習(xí)相結(jié)合。即便是針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，由大家的思維方式和思路不同，最后解決問(wèn)題的方法也會(huì)不同。因此，這種教學(xué)方法可以讓每個(gè)學(xué)生在討論過(guò)程中獲得不同思路、不同思維方式下的知識(shí)信息。并結(jié)合自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和思維方式，在原有問(wèn)題的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生新的解決問(wèn)題思路。從而，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

三、PBL教學(xué)實(shí)踐

筆者基于PLB教學(xué)方法的以上優(yōu)勢(shì)，針對(duì)公選課班級(jí)，就for循環(huán)這一節(jié)內(nèi)容的教授，采取PBL教學(xué)方式實(shí)施了教學(xué)實(shí)踐。具體實(shí)施過(guò)程如圖1所示。

圖1 基于PBL的for循環(huán)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程

(一)明確目標(biāo)

作為任課老師，在上課之前首先明確for循環(huán)這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)：如何利用for語(yǔ)句解決需要重復(fù)處理的問(wèn)題，并掌握常用的算法，尤其是最基本的窮舉算法。然后根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，具體安排教學(xué)內(nèi)容，提出設(shè)計(jì)相應(yīng)的問(wèn)題。使學(xué)生充分明確本次教學(xué)任務(wù)、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。從而保證學(xué)生在查閱文獻(xiàn)資料過(guò)程中能夠做到有的放矢，確保較好的教學(xué)效果。

(二) 提出問(wèn)題

基于for循環(huán)實(shí)現(xiàn)原理，提出簡(jiǎn)單易懂問(wèn)題：如何判斷給定的一個(gè)整數(shù)是否為素?cái)?shù)，如果是素?cái)?shù)則輸出“給定整數(shù)為素?cái)?shù)”，否則輸出“給定整數(shù)為非素?cái)?shù)”。雖然這個(gè)問(wèn)題是傳統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，但是由于該問(wèn)題通俗易懂，可以幫助學(xué)生更好的理解掌握f(shuō)or循環(huán)的實(shí)現(xiàn)原理。任課老師在上課之前把問(wèn)題通知到學(xué)生。

(三)分析問(wèn)題

學(xué)生拿到問(wèn)題后，首先要明確到底什么是素?cái)?shù)。通過(guò)查閱資料很容易就可以確定所謂素?cái)?shù)就是指除了1和它本身以外，不能任何整數(shù)整除的數(shù)。因此，對(duì)于給定的一個(gè)整數(shù)，看它是不是素?cái)?shù)，只需要把給定的整數(shù)m被2到m-1之間的每一個(gè)整數(shù)去除，如果都不能被整除，則該整數(shù)即為素?cái)?shù)。經(jīng)過(guò)分析可確定，要解決這個(gè)問(wèn)題，需要使m被除m-2次。利用窮舉算法即可解決的循環(huán)問(wèn)題。

(四)解決問(wèn)題

通過(guò)以上任課老師的引導(dǎo)分析，學(xué)生可以確定在解決問(wèn)題的程序中，需要設(shè)置兩個(gè)變量：一個(gè)存儲(chǔ)需要判斷的整數(shù)m，一個(gè)是用來(lái)確定循環(huán)控制次數(shù)i；另外 ，還需要提示學(xué)生：“如果2到m-1中有一個(gè)數(shù)能整除m，則其后的其他數(shù)就不需要再去判斷，直接跳出整個(gè)循環(huán)?！边@就需要用到break語(yǔ)句。在任課老師的逐步引導(dǎo)下，每一組的學(xué)生基本都可以實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題的下列程序。

#include

int main ( )

{

int m,i;

printf("m=?"); scanf("%d",&m);

for (i=2;i<=m-1;i++)

if(m%i==0) break;

if(i

else printf("%d 為素?cái)?shù).n",m);

return 0;

}

(五) 發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題

通過(guò)以上小程序，任課老師可以把for循環(huán)的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)講解清楚。并通過(guò)不斷調(diào)整程序的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生體會(huì)for循環(huán)的語(yǔ)法所需要注意的問(wèn)題。比如，在 for (i=2;i<=m-1;i++)后面加上分號(hào)，然后再讓大家運(yùn)行下程序，看看結(jié)果有什么不同。以此讓大家確定在for關(guān)鍵字后是不能出現(xiàn)分號(hào)的。另外，再讓學(xué)生仔細(xì)觀察循環(huán)控制變量i的取值范圍(上限取值選為√m)，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的窮舉范圍是可以進(jìn)一步縮小的，從而將所用的窮舉算法進(jìn)一步優(yōu)化，提高程序執(zhí)行效率。

(六)實(shí)踐總結(jié)

通過(guò)將PBL方法應(yīng)用于for循環(huán)一節(jié)課內(nèi)容的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)雖然所選班級(jí)為公選課班級(jí)，但是學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的參與度明顯有了很大的提高。并且在QQ群里和課堂上，與任課老師的互動(dòng)次數(shù)也多了起來(lái)，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性明顯提高。由于在課堂上進(jìn)行了分組討論，讓每個(gè)學(xué)生都參與問(wèn)題的討論，之前玩手機(jī)、帶耳機(jī)等隱性逃課現(xiàn)象全部都不存在了。在問(wèn)題討論結(jié)束后，甚至有的個(gè)別學(xué)生提出，如何利用子函數(shù)來(lái)解決素?cái)?shù)的判斷問(wèn)題。

基于PBL的以上教學(xué)實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，將這一方法應(yīng)用到《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，并按照基礎(chǔ)知識(shí)、綜合知識(shí)和實(shí)用知識(shí)三個(gè)不同的層次完成基于PBL的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》的課程教學(xué)。

對(duì)于基礎(chǔ)性知識(shí)教學(xué)，主要是某種數(shù)據(jù)類型的定義、操作等，在教學(xué)過(guò)程中基于類似問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)：計(jì)算機(jī)如何實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)？對(duì)于綜合性知識(shí)教學(xué)，主要是順序、選擇、循環(huán)三種基本程序結(jié)構(gòu)，以及函數(shù)和數(shù)組等知識(shí)，在教學(xué)過(guò)程中我們基于“如何實(shí)現(xiàn)班級(jí)所有同學(xué)多門課程成績(jī)的錄入”等問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)；對(duì)于實(shí)用性知識(shí)的教學(xué)，我們主要是結(jié)合一些有實(shí)際意義的問(wèn)題，進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，提升學(xué)生的興趣和自信心，提高實(shí)踐能力?？傊?，采用PBL方法進(jìn)行《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)，對(duì)于學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也起到了一定的激勵(lì)作用。

四、結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)的以任課老師為中心、灌輸教學(xué)模式的缺陷，基于PBL教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)和《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程的培養(yǎng)目標(biāo)，以for循環(huán)為例，實(shí)施基于PBL的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)實(shí)踐。實(shí)踐表明：該教學(xué)方法有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立、自主學(xué)習(xí)的能力，以及鍛煉提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。但是，任何一種新的教學(xué)方法對(duì)于任課老師，無(wú)論是課前的教學(xué)準(zhǔn)備工作，還是課堂上的教學(xué)實(shí)施工作，其要求都比較高。任課老師還需要不斷提高自身的教學(xué)水平和綜合素質(zhì)，繼續(xù)不斷探索PBL方法在《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的實(shí)踐。