以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法研究

張茉莉 張明川 白秀玲

【摘要】針對C語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)現(xiàn)狀，對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革，采用“以問題為導(dǎo)向”教學(xué)方法。文章以“數(shù)組”教學(xué)為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，在提出問題后，經(jīng)過學(xué)生討論及問題的不斷深入，引出知識點(diǎn)，針對問題展開相關(guān)知識的講解，最終解決問題。該方法不僅達(dá)成相關(guān)教學(xué)目標(biāo)，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和解決復(fù)雜工程問題的能力。

【關(guān)鍵詞】問題導(dǎo)向;C語言;教學(xué)設(shè)計(jì);數(shù)組

【基金項(xiàng)目】河南省新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目：面向國家一流計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的雙創(chuàng)實(shí)踐能力培養(yǎng)模式改革[2020JGLX026;河南科技大學(xué)教學(xué)改革重點(diǎn)課題：雙萬計(jì)劃背景下信息類專業(yè)雙創(chuàng)實(shí)踐能力培養(yǎng)模式改革[2019YBZD-004];河南科技大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目：以問題為導(dǎo)向的C語言程序設(shè)計(jì)課程改革與實(shí)踐[2019YB-024]

中圖分類號：G223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.022.084

《C語言程序設(shè)計(jì)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)課和部分理工科專業(yè)的重要公共課。一直以來，該課程教材多以語法點(diǎn)為單位進(jìn)行內(nèi)容的組織，而傳統(tǒng)教學(xué)模式也多以全面的語法講解為主，由于課時受限，導(dǎo)致授課內(nèi)容繁雜，面面俱到，課堂上留給學(xué)生的思考和參與的時間過少，不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的日益豐富，如今的學(xué)生已不再只是通過課堂學(xué)習(xí)獲取知識。

基于上述分析，迫切需要一種新的教學(xué)模式取代傳統(tǒng)的“教師講-學(xué)生聽-課后練”模式，經(jīng)過課題組成員的不斷討論和各種教學(xué)方法的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)“以問題為導(dǎo)向”的教學(xué)方法可以很好地將以教師教為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生討論思考為主體，并充分調(diào)動學(xué)生的積極性和課堂參與度。

1. 以問題為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)

以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，是指以問題為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，并將問題貫穿整個授課過程。首先提出問題，然后組織學(xué)生討論，在討論的過程中進(jìn)一步深化問題，從而一步步引出知識點(diǎn)，最后展開相關(guān)教學(xué)活動，最終運(yùn)用知識點(diǎn)解決最初提出的問題。整個教學(xué)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2. 教學(xué)設(shè)計(jì)具體實(shí)施

2.1 問題提出

在實(shí)際編程過程中，經(jīng)常需要對大批量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如在教學(xué)管理系統(tǒng)中經(jīng)常需要計(jì)算課程的平均成績，圖2所示就是一個對批量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的程序段，它可計(jì)算30名學(xué)生某門課程的平均成績，并輸出低于平均分的成績。

問題1：若學(xué)生人數(shù)增至100，1000甚至更多時，應(yīng)如何編寫程序完成平均成績的統(tǒng)計(jì)及低于平均分的成績的輸出？

2.2 學(xué)生討論及問題深入

學(xué)生們會立刻想到增加循環(huán)次數(shù)，即將圖2所示程序中的第4行和第11行的30改為新的學(xué)生人數(shù)。但很快就會有學(xué)生發(fā)現(xiàn)，雖然通過這種方法可以對任意多個學(xué)生成績進(jìn)行處理，但在程序運(yùn)行過程中，需要用戶重復(fù)輸入兩遍學(xué)生成績，當(dāng)學(xué)生人數(shù)較多時，這一過程太過繁瑣還浪費(fèi)時間，必須對該程序進(jìn)行優(yōu)化。

問題2：為什么在程序運(yùn)行過程中需要重復(fù)輸入兩遍學(xué)生成績？（組織學(xué)生進(jìn)行小組討論）

之所以需要重復(fù)輸入，是因?yàn)樯鲜龀绦蛑袃H用一個變量以循環(huán)的方式依次存放成批的成績，待第一遍輸入結(jié)束后，只有最后一個成績被保存在系統(tǒng)中，前面所輸入的成績均被隨后輸入的成績覆蓋掉。如果能夠?qū)⑺休斎氲某煽兌急４嫦聛?，就可解決重復(fù)輸入的問題。

問題3：如何將所有成績都保存在系統(tǒng)中？

討論結(jié)果：定義多個變量，即每個成績都對應(yīng)一個變量。

問題4：若有100個成績，如何定義100個變量，具體的定義形式是什么？

討論結(jié)果：借用數(shù)學(xué)語言中省略號的形式進(jìn)行定義。

如：int x1，x2，x3，…，x100;顯然，這種方式不符合C語言的語法規(guī)則。因此，運(yùn)用現(xiàn)有知識無法解決這些問題。

2.3 引出知識點(diǎn)

為了更好的解決同類型大批量數(shù)據(jù)的存儲和處理，C語言中引入了“數(shù)組”的概念。數(shù)組是一組同類型數(shù)據(jù)的有序集合，將數(shù)組與循環(huán)結(jié)合起來，就可以簡潔有效地處理大批量的數(shù)據(jù)。下文僅簡要列出與上述幾個問題相關(guān)的內(nèi)容。

數(shù)組的定義

定義形式：類型說明符數(shù)組名[常量表達(dá)式]

其中，類型說明符表明該數(shù)組中存放成批數(shù)據(jù)的類型;常量表達(dá)式代表數(shù)組的長度，即該數(shù)組可存放同類型數(shù)據(jù)的總個數(shù)。

例如：int? ?a[100];

通過該定義，就在內(nèi)存中開辟了一段連續(xù)的存儲空間，可以存放100個整型數(shù)據(jù)，其中的每個數(shù)據(jù)稱為數(shù)組元素，其使用方法等同于同類型的普通變量。

數(shù)組元素的引用

引用方式：數(shù)組名[下標(biāo)]

其中，下標(biāo)可以是整型常量、變量或表達(dá)式，其范圍為0-輸出長度-1

例如：若通過語句int? a[100];定義一個整型數(shù)組a后，該數(shù)組就包含100個數(shù)組元素，可以存放100個整型量，用形如a[0]，a[99]，a[i]，a[m+n]等方式就可以引用這些數(shù)組元素。

2.4 問題解決

通過數(shù)組的定義及數(shù)組元素的引用，就可以很好地解決問題3和問題4，即通過數(shù)組就可以解決大批量同類型數(shù)據(jù)的變量定義及存儲問題，進(jìn)而高效的完成批量數(shù)據(jù)的處理。上述問題1可通過圖3所示程序進(jìn)行解決。

因?yàn)槎x了一個長度為100的整型數(shù)組，因此在程序在執(zhí)行過程僅需輸入一遍成績即可。

3 . 結(jié)束語

在“以問題為導(dǎo)向”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，始終圍繞問題開展教學(xué)活動。從最初提出問題開始，由學(xué)生討論解決方案，在討論得出的解決方案中，不斷進(jìn)行問題的深入，進(jìn)一步提出新的問題，經(jīng)過多次“問題提出-學(xué)生討論-問題深入”直至最后引出知識點(diǎn)，最終通過簡短時間的知識點(diǎn)講解，重新回到最初的問題，運(yùn)用新知識點(diǎn)解決最初的問題。在整個過程中，學(xué)生深度參與，既討論已有問題又主動提出新的問題，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生分析并解決復(fù)雜工程問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃鳳英.以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式的嘗試與探討-以《線性代數(shù)》的教學(xué)為例[J].大學(xué)教育，2012，1（9）：117，121

[2]張奇.以問題為導(dǎo)向的點(diǎn)-面式教學(xué)法在藥劑學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用-以“手性”知識的教學(xué)為例[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（14）：74-78

[3]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第五版）[M]北京：清華大學(xué)出版社，2017

作者簡介：張茉莉，河南省洛陽市，講師，碩士，主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng);張明川，河南平頂山人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全;白秀玲，河南省洛陽市，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘